苦瓜遗传图谱构建及白粉病抗性的QTL定位

发布时间：2017-06-28 20:16

  本文关键词：苦瓜遗传图谱构建及白粉病抗性的QTL定位，由笔耕文化传播整理发布。

【摘要】：苦瓜(Momordica charantia L.)对白粉病的抗性是苦瓜露地和设施栽培及抗病育种的重要性状,其抗性的生理基础、遗传机制和QTL定位是尚未解决的重要科学问题。因此,本研究首先为筛选抗白粉病的苦瓜种质,开展抗病育种,探讨苦瓜抗白粉病的生理基础,以21份来源不同的苦瓜种质资源为试材,连续2年鉴定白粉病抗病性,并从中选出4份抗性不同的材料,研究了相关生理生化指标的动态变化及叶片结构与白粉病抗性之间的关系；其次采用主基因+多基因混合遗传分离分析法对抗白粉病遗传进行研究；再次为了快速获取高质量的苦瓜基因组DNA,以进行白粉病抗性基因分子标记研究,探究了苦瓜基因组DNA提取的最佳方法和取样的最适叶龄,对影响ISSR-PCR的主要因素进行了优化；然后采用多代自交的野生苦瓜04-17-3和栽培苦瓜25-1杂交产生的F2分离群体120株为构图群体,采用ISSR、SRAP和SSR标记构建苦瓜分子标记遗传连锁图谱；最后,以120个F2单株和F2单粒传获得的120个F2：3家系为白粉病抗性性状调查群体,利用已构建好的苦瓜遗传图谱对白粉病抗性进行了QTL定位。本研究主要结果如下：1.不同来源的苦瓜品系之间白粉病发病程度表现出较大的差异和多样性,28.57%的苦瓜种质资源表现为抗病,28.57%表现为中抗,33.33%表现为感病,9.53%表现为高感；抗病品系可通过维持叶绿素质量分数水平,提高可溶性糖质量分数,增强POD、PPO、PAL、SOD、CAT、APX酶活性清除因病菌侵染积累的H2O2和活性氧,使植物维持体内的活性氧产生和清除的动态平衡,使细胞壁木质化,阻止病原菌进一步入侵,从而来提高对白粉病的抗性。抗病苦瓜品系叶片的蜡质含量显著高于感病品系,蜡质层是其抵抗和延迟病原菌侵入的一个有力结构屏障。叶背面的气孔及茸毛密度与病情指数呈显著正相关关系。PAL、PPO、POD、SOD、CAT活性、可溶性糖含量及叶绿素质量分数、叶背面茸毛密度及气孔密度、叶片蜡质含量均可作为苦瓜对白粉病抗性早期鉴定的辅助指标。2.苦瓜对白粉病的抗性遗传符合2对加性-显性-上位性主基因+加性-显性多基因模型(E-1),抗病对感病为不完全隐性：2对主基因的加性效应值均为-12.00；2对主基因分别具有正向部分显性和正向超显性作用,加性效应值均大于其显性效应值,上位性效应值(i+jab+jba+1)为负值。从遗传率上看,回交世代和F2的主基因的值分别为55.14%、43.56%和95.22%,多基因的值分别为16.10%、26.57%和0,环境变异在4.78%-29.87%之间。主基因和多基因共同决定了苦瓜对白粉病的抗性,以主基因遗传为主,同时还受到环境变异的部分影响。在白粉病抗性育种过程中,应注意利用加性效应,选用白粉病抗性基因较多的材料作为亲本,并在早代进行选择,尤其是F2代主基因选择效率最高。3.采用改良CTAB法从苦瓜顶端嫩叶中提取的基因组DNA产量和纯度均较高,效果较好。优化后的ISSR-PCR反应体系为：25μl 10×PCR buffer,2.5 mmol/L MgCl2,250 μmol/L dNTPs,10 ng模板DNA,0.75 U Taq酶,引物浓度0.7μmol/L,反应总体积为25μl,引物UBC826最佳退火温度为53℃C。4.构建的遗传连锁图总长为732.1 cM,共116个位点,包含了47个ISSR标记,53个SRAP标记,16个SSR标记,共13个连锁群,平均图距为6.31 cM,基本满足QTL定位的要求。每条连锁群上的标记数为2-33个不等,距离在1.7～131.1 cM之间,偏分离比例为27.50%。5.在F2代中共检测到6个QTL位点,主要位于第1、第8和第10连锁群上,贡献率为0.65-12.15%,6个QTL位点的总贡献率为39.02%。在F2：3家系中共检测到11个QTL位点,第一连锁群上有3个位点,第10连锁群上有5个位点。这两条连锁群上位点比较集中,QTLs贡献率为0.97%-12.16%,F2：3家系中的11个QTL位点贡献率总和为62.86%。2年中有6个QTL在F2(2011年秋季)和F2：3家系(2012年春季)分别定位在了相同的基因座(Bz1.1/LG1,28.4cM;Bz1.2/LG1,77.3cM;Bz1.3/LG1,116.3cM; Bz8.1/LG8,18.0cM;Bz10.4/LG10,62.5cM;Bz10.5/LG10,103.2cM)。6个QTL位点的加性和显性效应的方向性比较一致。
【关键词】：苦瓜 白粉病抗性 遗传规律 遗传图谱 QTL定位
【学位授予单位】：沈阳农业大学
【学位级别】：博士
【学位授予年份】：2015
【分类号】：S436.429
【目录】：

• 摘要13-15
• Abstract15-18
• 第一章 前言18-34
• 1.1 植物抗病的生理生化基础18-23
• 1.1.1 植物抗病性的化学因素18-22
• 1.1.2 植物抗病性的物理因素22-23
• 1.2 瓜类植物白粉病抗性的遗传规律研究进展23-24
• 1.3 瓜类作物遗传图谱构建的研究进展24-28
• 1.3.1 黄瓜遗传图谱构建24-26
• 1.3.2 西瓜遗传图谱构建26
• 1.3.3 甜瓜遗传图谱构建26-27
• 1.3.4 苦瓜遗传图谱构建27-28
• 1.4 瓜类作物主要性状QTL定位及基因精细定位研究进展28-31
• 1.4.1 黄瓜主要性状的基因定位28-29
• 1.4.2 瓜主要性状的基因定位29
• 1.4.3 甜瓜主要性状的基因定位29-30
• 1.4.4 苦瓜QTL定位30-31
• 1.5 瓜类作物标记引物的开发31-32
• 1.5.1 黄瓜31
• 1.5.2 甜瓜31-32
• 1.5.3 西瓜32
• 1.5.4 苦瓜32
• 1.6 目的和意义32-34
• 第二章 苦瓜种质资源白粉病抗性鉴定及抗性的生理基础34-57
• 2.1 材料与方法35-39
• 2.1.1 材料35
• 2.1.2 方法35-38
• 2.1.3 数据分析38-39
• 2.2 结果与分析39-51
• 2.2.1 不同苦瓜种质资源的抗白粉病能力39-40
• 2.2.2 不同品系苦瓜的POD和SOD活性40-41
• 2.2.3 不同品系苦瓜的CAT和PAL活性41-42
• 2.2.4 不同品系苦瓜的PPO活性42-43
• 2.2.5 叶绿素和可溶性糖质量分数与白粉病抗性的关系43-44
• 2.2.6 可溶性蛋白和AsA质量分数与白粉病抗性的关系44-45
• 2.2.7 APX活性与白粉病抗性的关系45-46
• 2.2.8 生理生化指标与白粉病抗性的相关性46-47
• 2.2.9 不同抗感白粉病苦瓜品系叶片蜡质含量和比叶重的比较47-48
• 2.2.10 不同抗感白粉病苦瓜品系叶片气孔密度和茸毛密度的比较48-49
• 2.2.11 不同抗感白粉病苦瓜品系叶片横切面结构的比较49-51
• 2.3 结论与讨论51-57
• 2.3.1 不同苦瓜种质资源白粉病抗性的鉴定51
• 2.3.2 白粉病抗性的生理生化基础51-54
• 2.3.3 叶片结构与白粉病抗性的关系54-56
• 2.3.4 小结56-57
• 第三章 苦瓜白粉病抗性的主基因+多基因混合遗传模型分析57-64
• 3.1 材料与方法58-59
• 3.1.1 材料58
• 3.1.2 试验方法58
• 3.1.3 数据分析58-59
• 3.2 结果与分析59-62
• 3.2.1 不同世代中白粉病病情指数的次数分布59
• 3.2.2 遗传模型的选择和检验59-61
• 3.2.3 遗传参数的估计61-62
• 3.3 结论与讨论62-64
• 第四章 苦瓜基因组DNA的提取及ISSR扩增体系的优化64-73
• 4.1 材料与方法64-68
• 4.1.1 材料64-65
• 4.1.2 基因组DNA提取方法65
• 4.1.3 DNA的检测65-66
• 4.1.4 原初扩增条件及扩增程序66
• 4.1.5 ISSR-PCR反应体系的优化试验设计66-68
• 4.1.6 优化体系的验证68
• 4.2 结果与分析68-71
• 4.2.1 不同DNA提取方法的比较68-69
• 4.2.2 不同部位叶片基因组DNA提取效果的比较69
• 4.2.3 退火温度对ISSR-PCR的影响69-70
• 4.2.4 各组成成分浓度对ISSR-PCR的影响70-71
• 4.3 结论与讨论71-73
• 第五章 苦瓜分子标记遗传连锁图谱的构建73-84
• 5.1 材料与方法74-76
• 5.1.1 材料74-75
• 5.1.2 方法75-76
• 5.2 结果与分析76-81
• 5.2.1 亲本间表现多态性引物的筛选76-77
• 5.2.2 F_2群体中分子标记的分离77-78
• 5.2.3 苦瓜分子标记遗传连锁图谱的构建78-81
• 5.3 结论与讨论81-84
• 5.3.1 苦瓜遗传连锁图谱的比较及饱和度分析81-82
• 5.3.2 作图亲本及分离群体类型的选择82
• 5.3.3 分子标记种类的选择82-83
• 5.3.4 偏分离分析83
• 5.3.5 结论83-84
• 第六章 苦瓜白粉病抗性的QTL定位84-91
• 6.1 材料与方法84-85
• 6.1.1 材料84-85
• 6.1.2 方法85
• 6.2 结果与分析85-89
• 6.2.1 不同年份两亲本和F_2及F_(2:3)的性状变异分析85-86
• 6.2.2 对白粉病病情指数的QTL定位86-89
• 6.3 结论与讨论89-91
• 6.3.1 讨论89-90
• 6.3.2 结论90-91
• 第七章 结论与展望91-94
• 7.1 结论91-93
• 7.1.1 苦瓜种质资源白粉病抗性鉴定及其抗性的生理生化基础91
• 7.1.2 苦瓜白粉病抗性的遗传特性91
• 7.1.3 苦瓜DNA提取及ISSR扩增体系的优化91-92
• 7.1.4 苦瓜遗传连锁图谱构建92
• 7.1.5 苦瓜白粉病抗性的QTL定位92-93
• 7.2 展望93-94
• 参考文献94-108
• 附录108-110
• 致谢110-111
• 攻读博士学位期间发表的论文111

【相似文献】

中国期刊全文数据库 前10条

1 郭文场,于艳,张亚兰,杨柏明;苦瓜的利用价值[J];特种经济动植物;2001年03期

2 万新建,陈学军,缪南生,方荣;我国苦瓜的研究现状及展望[J];江西农业学报;2002年03期

3 张玉灿,韩立芬,李洪龙;杂交苦瓜采种技术[J];福建农业科技;2003年03期

4 王志明;苦瓜晾干技术要点[J];中国农村小康科技;2004年04期

5 胡应北,姜俊,胡应宏,徐玉平;早春苦瓜高产优质栽培技术[J];吉林蔬菜;2005年03期

6 李小军;冯海霞;;苦瓜的价值及栽培[J];吉林蔬菜;2006年02期

7 窦小平;;棚室苦瓜栽培如何获得高产高效益[J];农业科技与信息;2007年15期

8 张德纯;;苦瓜[J];中国蔬菜;2008年12期

9 郑岩松;翟英芬;黄红弟;;广东苦瓜育种研究现状及其发展方向[J];广东农业科学;2008年08期

10 董加宝;李芳;;苦瓜多糖的制备及其抗氧化性质研究[J];湖南科技学院学报;2008年08期

中国重要会议论文全文数据库 前6条

1 汪俏梅;曾广文;;苦瓜性别表现研究概况及展望[A];中国科学技术协会第二届青年学术年会园艺学论文集[C];1995年

2 张彦峥;王亚丹;陈冉;王炳秀;张银堂;徐茂田;;离子液体-超声辅助提取苦瓜有效活性成分[A];中国化学会第28届学术年会第9分会场摘要集[C];2012年

3 王书珍;丁毅;;苦瓜基因组SSR分子标记引物的开发与利用[A];基因开启未来：新时代的遗传学与科技进步——湖北省遗传学会第八次代表大会暨学术讨论会论文摘要汇编[C];2009年

4 何波;郭启高;曾正明;何桥;王小平;李晓林;梁国鲁;;苦瓜种质资源遗传多样性的ISSR分析[A];中国园艺学会十届二次理事会暨学术研讨会论文摘要集[C];2007年

5 吴灵威;柯李晶;黄晓南;刘树滔;陈航;饶平凡;;苦瓜中具有保护及修复四氧嘧啶损伤HIT-T15细胞的有效成分的分离与表征[A];提高全民科学素质、建设创新型国家——2006中国科协年会论文集[C];2006年

6 曾珂;赵余庆;;苦瓜酸水解产物的化学成分研究[A];2011年中国药学大会暨第11届中国药师周论文集[C];2011年

中国重要报纸全文数据库 前7条

1 熊庆荣;苦瓜入药功效殊[N];民族医药报;2007年

2 ;怎样贮藏苦瓜[N];吉林农村报;2008年

3 钱奕羽;让苦瓜不再那么苦[N];江苏科技报;2011年

4 湖南 吾尔乐;苦瓜验方[N];大众卫生报;2006年

5 肖金;苦瓜让人们体会到真正的苦尽甘来[N];卫生与生活报;2006年

6 小格子;苦瓜验方治病多[N];中国中医药报;2006年

7 朱明;苦瓜的精加工方法[N];中国特产报;2004年

中国博士学位论文全文数据库 前8条

1 何新益;苦瓜中降血糖活性成分的高通量筛选研究[D];湖南农业大学;2006年

2 田丽波;苦瓜遗传图谱构建及白粉病抗性的QTL定位[D];沈阳农业大学;2015年

3 杨满业;苦瓜离体再生体系的建立及开花相关基因的研究[D];四川大学;2003年

4 杨静;苦瓜耐低温机制研究[D];华中农业大学;2008年

5 马春宇;苦瓜总皂苷对2型糖尿病大鼠降糖、调脂作用的机制研究[D];辽宁中医药大学;2014年

6 唐懿;苦瓜花药培养及培养过程中内源激素研究[D];四川农业大学;2011年

7 彭书明;苦瓜（Momordica charantia）两种MADS-box基因的克隆及其功能研究[D];四川大学;2006年

8 汪自松;苦瓜遗传图谱的构建和重要农艺性状的QTL分析[D];华中农业大学;2012年

中国硕士学位论文全文数据库 前10条

1 张德;不同苦瓜品种(系)多糖的提取工艺优化和构效差异分析[D];华中农业大学;2010年

2 刘威;苦瓜降血糖多肽-P差异表达方法的建立及其筛选应用[D];华东理工大学;2013年

3 黄月琴;基于表型性状与SSR、SRAP标记的苦瓜种质资源遗传多样性分析[D];江西农业大学;2015年

4 刘玉晗;田间成年“碧秀”苦瓜优株离体快繁体系研究[D];四川农业大学;2008年

5 陈方;苦瓜N、P、K配方施肥数学模型的建立[D];华中农业大学;2009年

6 孙青慧;苦瓜镁素营养生理的研究[D];福建农林大学;2010年

7 罗燕华;农杆菌介导的苦瓜遗传转化研究[D];福建农林大学;2006年

8 孙海燕;苦瓜中生物活性成分的分析[D];浙江大学;2004年

9 宋莉英;苦瓜（Momordica charantia L.）离体植株再生体系的建立[D];西南师范大学;2004年

10 武雪强;温室苦瓜栽培基质筛选及施肥研究[D];中国农业科学院;2007年

  本文关键词：苦瓜遗传图谱构建及白粉病抗性的QTL定位，，由笔耕文化传播整理发布。

本文编号：495124