小麦近等基因导入系的建立及高大山羊草与小麦杂交后代的鉴定

论文题目: 小麦近等基因导入系的建立及高大山羊草与小麦杂交后代的鉴定

论文类型: 博士论文

论文专业: 作物学

作者: 刘树兵

导师: 贾继增

关键词: 小麦,导入系,基因定位,作图,原位杂交

文献来源: 中国农业科学院

发表年度: 2005

论文摘要: 小麦是世界上最重要的粮食作物之一，阐明小麦性状形成的遗传基础，拓宽小麦的遗传基础，增强小麦对各种逆境条件的抗性，不断提高小麦的产量和品质，是一项长期的任务。本研究在利用四倍体波斯小麦PS5（AABB，2n=28）与粗山羊草Ae38 （DD，2n=14）人工合成的六倍体小麦Am3为供体亲本与莱州953的回交后代中，通过分子标记检测，选育含不同供体Am3片段的近等基因导入系，进行重要农艺性状QTL位点的初步定位研究，为QTL位点的鉴定、作图和精细定位、克隆等研究奠定基础。同时对莱州953与高大山羊草杂交并回交的后代进行了细胞学、农艺性状、抗病性、及原位杂交和SSR鉴定，为高大山羊草优良基因的转移奠定基础，获得以下结果：1．在Am3与莱州953组合的BC4F2代中，选择97个单株，利用SSR标记进行供体导入片段的检测。在所用的在两亲本中都有稳定扩增产物的610对SSR引物中，共检测到205对揭示多态性的引物，占所用引物的33.6％；其中，166个已整合到小麦SSR整合图上，其它39对尚未作图或尚未整合到连锁图上。利用选出的多态性标记对97个单株进行检测表明，有106个多态性标记出现在至少一个导入系中，占多态性标记的51.7％；被检测的97个单株中，有15个未检测到供体片段导入，其余82（84.5％）个导入系中共检测到162个纯合的供体Am3片段和166个杂合的供体片段。每一个导入系含0-9个纯合的供体片段和0-8个杂合的供体片段，平均含1.98个纯合供体片段和2.02个杂合供体片段（包括未定位的片段）。有16个导入系检测到1个导入片段（19.5％），有17个导入系检测到2个导入片段（20.7％），其它导入系均含有3个以上导入片段。2．根据小麦的SSR整合图，对导入系中导入的片段大小进行了估计，并对导入片段占基因组的比例进行了计算。导入片段的长度从1.5cM剑62.5cM不等。纯合导入片段的长度平均为15.4cM，杂合导入片段的长度为12.29cM（不包括未定位的片段）。供体基因组片段平均占受体基因组的0-6％，平均为1.31％。82个导入系中，导入的供体基因组总长度为810.5cM，占供体基因组的31.64％（不包括未定位的片段）。21个连锁群中，只有4D染色体未检测到导入片段，2D染色体是检测到导入片段最多的染色体，共检测到40个导入片段，6A和4D染色体检测到的导入片段最少。2D、3B、6B和1D染色体导入的供体染色体片段最长，分别覆盖染色体总长度的59.8％、59.5％、59.1％、59％。6A、7D和4D染色体导入的片段最短，分别只占染色体总长度的4.2％、5.8％、0％。根据小麦的SSR整合图，绘出了每条染色体的导入片段覆盖图。3．对回交后代BC4F3140个株系的9个农艺性状分析表明，大部分回交后代的性状表现接近于轮回亲本，性状的表现呈连续分布，在各性状中均出现明显偏离轮回亲本性状表现的个体，这可能是由供体片段的导入造成的，在各性状中均出现性状表现比受体亲本莱州953优良的个体，说明虽然供体亲本本身性状表现较差，但其中蕴含着对小麦改良有用的优良基因，通过回交可以将这些优良基因发掘出来，并在小麦育种中利用；通过单因素方差分析，利用三年的数据对九个农艺性状有关的QTL位点进行了检测，每年度分别检测到38、35、28（7个性状）个QTL位点，有些位点在三年中都检测到了，有些位点在两年中检测到了，说明这可能使一些较稳定的QTL位点。QTL位点的发掘为进一步进行QTL位点的精细作图奠定了基础。4．对株高的分析发现，位于4BS的Xgwm113位点的片段显著提高株高，QTL分析也检测到了该位点，图示基因型分析发现，这一位点位于Xgwm113-WMC238附近；通过对一该位点杂和单株的自交后代进行分析，对该位点进行了初步作图。对其它位点的定位和作图研究正在进行中。5．在高大山羊草与普通小麦莱州953杂交的BC3F5代，通过细胞学鉴定选出了6个染色体数为2n=44，8个染色体数为42的单株，对减数分裂中期Ⅰ的染色体构型分析表明，这些单株的减数分裂染色体构型已较稳定，有三个单株减数分裂中期Ⅰ只出现二价体，没有单价体和多价体出现，其它单株也只出现少量单价体或多价体；农艺性状鉴定分析表明，与莱州953相比，所选株系的单株穗数、株高、穗长、小穗数、穗粒数、抽穗期、成熟期及株型等农艺性状变异较大；抗病性鉴定表明，选育的2479-1、2484-2、2492-1、2502-1、2503-1、2522-1、2533-2、2534-1、2540-2、2543-1、2544-1等11个株系均对白粉病表现高抗，5个株系2479-1、2480-1、2482-1、2484-2、2492-1对条锈病表现高抗。6．以高大山羊草基因组DNA为探针，普通小麦中国春基因组DNA为封阻对选到的单株进行了鉴定。结果表明，2479-1、2480-1、2534-1、2538-1、2540-1染色体数都是2n=44，各含有一对高大山羊草染色体，是五个二体异附加系。2544-1含有两对外源染色体，染色体数为2n=44，是一个代换-附加系。2484-2、2502-1、2503-1、2533-2、2543-1的染色体数为2n=42，各含有一对高大山羊草染色体，是5个异代换。2522-1染色体数为42，含一对顶端易位的染色体，是一个易位系。7．利用分布于小麦染色体上的240对SSR引物对两个亲本莱州953和高大山羊草进行了多态性检测。有70对引物能在莱州953和高大山羊草中中扩增出稳定的扩增产物，并能在二者间揭示多态性，这些引物被用来对选出的14个材料进行鉴定。共有31个高大山羊草特异的标记出现在14个选出的材料中，另有6个标记揭示小麦染色体带缺失。通过鉴定，明确了2540-2可能是一个6S1的异附加系；2502-1、2503-1是两个5S1（5A）的异代换系；2533-2是一个6S1（6B）异代换系；2543-2可能是一个涉及6S1和4D的代换系；2522-1可能是一个2S1S-6DS的易位系。2482-1和2492-1通过原位杂交虽未检测到外源染色体或染色体片段，SSR鉴定表明他们也发生了外源遗传物质的渗入

论文目录:

摘要

Abstract

第一部分小麦近等基因导入系的建立及导入片段检测

一.文献综述

1.质量性状基因的遗传与作图

1.1 近等基因系分析法

1.2 分离群体分组分析法

1.3 极端个体分组和隐性基因组分析

2.数量性状(QTL)研究与作图

2.1 QTL定位的原理及与方法

2.2 QTL定位存在的问题:

3.QTL的精细定位

3.1 减少遗传背景影响

3.2 改进统计分析方法

3.3 提高定位群体中重组个体的频率

3.4 建立单个QTL的近等基因系(QTL-NIL)

3.5 利用全基因组染色体片段导入(代换)系进行QTL的精细定位

4.近等基因导入系(Near Isogenic Introgression Line,NIIL)的建立及应用研究概

4.1 供体基因组回交导入的遗传效应

4.2 分子标记辅助回交导入的特点

4.3 AB-QTL分析

4.4 近等基因导入系(染色体片段代换系)的建立与应用

4.4.1.NlILs的建立

4.4.2 NlLs的遗传结构

4.4.3 染色体单代换片段的鉴定与单片段代换系片段长度的估计

4.4.4 NllLs的应用

4.4.4.1 挖掘作物种质资源库中基因的自然功能变异,发现鉴定有利等位基

4.4.4.2 QTL位点的检测

4.4.4.3 QTL精细定位与图位克隆

4.4.4.4 功能基因组学基因功能研究

4.4.5 染色体片段代换系建立过程中存在问题及展望

4.5 本研究的目的、意义

二.材料与方法

1 供试材料

2 方法

2.1 DNA提取

2.2 SSR标记

2.2.1 银染法

2.2.1.1 PCR反应体系

2.2.1.2 PCR扩增程序

2.2.1.3 药品配制

2.2.1.4 电泳

2.2.1.5 扩增产物的银染

2.2.2 SSR荧光标记法:

2.2.2.1 PCR扩增:

2.2.2.2 扩增产物的纯化:

2.2.2.3 扩增产物的检测:

2.2.2.4 数据分析:

2.2.2.5 扩增片段长度的确定:

2.3 统计分析

2.3.1 染色体代换片段的鉴定与代换片段长度的估计

2.3.2 QTL检测

2.3.2.1 农艺性状调查分析

2.3.2.2 QTL位点检测

三.结果与分析

1.渗入系的构建及亲本间的多态性研究

2.渗入片段的数目、大小和染色体位置

3.小麦有益农艺性状基因位点的发掘与QTL检测

3.1 导入系及其亲本性状表现

3.2 渗入系的性状表现

3.3 农艺性状QTL位点检测

3.4 控制株高位点的作图

4.结论与讨论

4.1 野生种中有利基因频率及分布

4.2 AB-QTL分析的价值

4.3 构建渗入系的方法比较

4.4 导入片段大小、数量、频率与覆盖率

4.5 导入系与QTL定位

4.6 导入系的应用价值

参考文献

第二部分小麦-高大山羊草杂交后代的分子细胞遗传鉴定

1.小麦野生近缘物种优良基因向小麦的转移

1.1 具有相同染色体组的转移

1.2 具有部分同源染色体组的转移

1.2.1 杂种F_1的获得

1.2.2 合成(部分)双二倍体

1.2.3 选育异附加系

1.2.4 选育异代换系

1.2.5 创造易位系

1.3 外源遗传物质的鉴定

1.3.1 分子细胞遗传学方法

1.3.1.1 染色体显带

1.3.2.2 原位杂交技术

1.3.2 分子标记技术

1.3.2.1 生化标记

1.3.2.2 DNA标记

1.3.2.2.1 RFLP标记

1.3.2.2.2 RAPD标记

1.3.2.2.3 SSR标记

1.3.2.2.4 AFLP标记

1.4 本研究的目的、意义

2.材料与方法

2.1 材料

2.2 方法

2.2.1 花粉母细胞减数分裂观察

2.2.2 白粉病、条锈病抗性鉴定

2.2.3 农艺性状调查分析

2.2.4 DNA提取

2.2.5 原位杂交

2.2.5.1 染色体制片

2.2.5.2 探针标记:

2.2.5.3 杂交

2.2.5.4 信号检测

2.2.6 SSR标记鉴定

3.结果与分析

3.1 杂交后代的细胞学分析与原位杂交鉴定

3.2 农艺性状表现

3.3 抗病性鉴定

3.4 SSR鉴定

4.结论与讨论

参考文献

在站期间发表论文

作者简介

致谢

发布时间: 2007-09-18

参考文献

[1].基于陆地棉和毛棉导入系定位产量和纤维品质性状QTL[D]. AYAZALI KEERIO.华中农业大学2018
[2].基于导入系群体玉米遗传图谱构建及重要农艺性状QTL定位[D]. 席先梅.内蒙古农业大学2018
[3].水稻正反交导入系群体构建和重要农艺性状的分子定位[D]. 梅捍卫.华中农业大学2004
[4].水稻高代回交导入系选择群体的选择响应与遗传重叠研究[D]. 郑天清.南京农业大学2006
[5].利用水稻选择导入系对产量及其相关性状进行遗传剖析[D]. 康乐.中国农业科学院2008
[6].基于导入系和F2：3家系的玉米苗期耐旱性QTL分析[D]. 王阳.中国农业科学院2008
[7].基于分子标记辅助选择的玉米导入系群体构建与自交系改良[D]. 王立秋.华中农业大学2011
[8].利用双向回交导入系和种质资源剖析水稻品质相关性状的遗传基础[D]. 王小倩.中国农业科学院2017
[9].利用水稻双向回交导入系定位耐重金属离子胁迫的QTL[D]. Aijaz Ahmed Soomro.中国农业科学院2013
[10].杂交稻骨干亲本“蜀恢527”产量性状及其一般配合力的遗传基础研究[D]. 张宏军.中国农业科学院2012

小麦近等基因导入系的建立及高大山羊草与小麦杂交后代的鉴定

猜你喜欢