小麦抗旱相关性状数量位点的遗传剖析

论文摘要

干旱是影响小麦(Triticum aestivum L.)生产的最主要非生物胁迫因素。作物抗旱性是复杂的数量性状,对小麦抗旱相关重要生理和农艺性状进行QTL遗传剖析,对小麦抗旱性的遗传改良具有重要理论和现实意义。本研究以DH群体(旱选10号×鲁麦14)和RIL群体(Opata 85×W7984)为材料,在不同年点水分组合环境、不同发育时期调查抗旱相关生理性状(叶绿素含量(ChlC)和叶绿素荧光动力学参数(PCFK))及农艺性状(株高、单株分蘖数、单株穗数、单株结实穗数、分蘖成穗率、结实穗率、单株粒重、生物学产量、收获指数和千粒重),运用条件分析等方法估算代表各性状对干旱胁迫环境特异反应和抗旱性的旱胁迫系数(DS|WW)和抗旱指数(DRI)。并通过非条件和条件QTL遗传分析方法,揭示这些性状发育的遗传控制基础和重要抗旱相关QTL区域。主要研究结果如下:1.小麦抗旱相关生理性状和农艺性状对干旱胁迫反应敏感,属微效多基因控制的复杂数量性状。控制这些性状的QTL表现加性效应和上位性效应。许多QTL通过与其它QTL发生上位互作形成QTL遗传网络,QTL与环境的互作效应是抗旱相关性状遗传基础的重要组成部分,小麦分子标记辅助选择育种应考虑QTL位点间的复杂制约关系,兼顾广适性QTL和环境特异性QTL的选用。2.控制株高发育的基因在DH群体比在RIL群体发生了更广泛分离,涉及除6D外的所有染色体。同时表达加性和上位性效应的QTL参与QTL网络是DH群体株高的主要遗传控制形式。加性主效效应主要在拔节前表达,是株高遗传变异的主要来源。株高发育旱胁迫系数(DS|WW)主要源于环境互作效应。株高发育抗旱指数(DRI)的主要遗传成分是加性主效效应,主要在早期表达。3. DH群体ChlC在不同时期受加性主效效应或上位主效效应控制,环境对ChlC的影响较小;上位效应是控制DH群体PCFK及其衍生性状的主要遗传效应,但多数PCFK参数QTL表达也受环境的显著影响。4.同时表达加性和上位性效应的QTL与其它QTL形成的QTL遗传网络是控制千粒重的主要遗传基础,加性主效效应是千粒重的主要遗传效应。控制单株分蘖数、单株穗数、单株结实穗数、分蘖成穗率、结实穗率、生物学产量、单株粒重和收获指数的主要遗传成分依次是加性、上位性、上位性、加性、加性、加性、上位性和加性效应,环境对各性状的表现均有影响。5.染色体1B的WMC156～P3446.1、2D的3个区域WMC181～P3470.3、WMC453.1～WMC18～Xgwm30及Xgwm157～Xgwm539、3A的CWM48.1～WMC532、4D的Xgwm165.2～Xgwm192、5A的WMC410～WMC74～Xgwm291～Xgwm410、6A的Xpsp3071～Xgwm570等是多个性状QTL共享的标记区间,对进一步研究抗旱性状的遗传基础具有重要意义。本文对小麦抗旱相关重要生理和农艺性状及其发育动态进行了分子水平的遗传剖析,为通过分子育种进行小麦抗旱性的遗传改良提供了理论依据和技术支撑。

论文目录

• 摘要
• Abstract
• 第一章 引言
• 1.1 作物抗旱机制研究
• 1.1.1 作物抗旱性
• 1.1.2 作物形态性状与抗旱性
• 1.1.3 作物生理生化性状与抗旱性
• 1.1.4 作物产量性状与抗旱性
• 1.1.5 作物抗旱性综合评价指标
• 1.2 作物抗旱相关性状QTL定位研究
• 1.2.1 QTL定位群体
• 1.2.2 QTL定位方法
• 1.2.3 QTL动态分析
• 1.2.4 QTL定位的精确性
• 1.2.5 QTL的验证
• 1.2.6 QTL定位的意义
• 1.2.7 QTL定位研究进展
• 1.3 本研究的技术路线、目的和意义
• 1.3.1 目的意义
• 1.3.2 技术路线
• 第二章 小麦株高的遗传剖析
• 2.1 材料与方法
• 2.1.1 实验材料
• 2.1.2 连锁图谱
• 2.1.3 田间试验
• 2.1.4 性状测量
• 2.1.5 数据分析
• 2.1.6 QTL定位分析
• 2.2 结果与分析
• 2.2.1 株高发育动态的遗传剖析
• 2.2.2 成熟期株高的遗传剖析
• 2.3 讨论
• 2.3.1 控制株高的主要QTL
• 2.3.2 QTL遗传网络
• 2.3.3 QTL环境互作
• 2.3.4 QTL动态表达
• 2.4 小结
• 第三章 小麦叶片叶绿素含量的遗传剖析
• 3.1 材料与方法
• 3.1.1 实验材料
• 3.1.2 性状测量
• 3.1.3 数据分析
• 3.1.4 QTL定位分析
• 3.2 结果与分析
• 3.2.1 苗期叶片叶绿素含量
• 3.2.2 开花期和灌浆期旗叶叶绿素含量
• 3.2.3 开花期和灌浆期叶片叶绿素含量抗旱指数的QTL
• 3.2.4 叶绿素含量相关QTL热点区域
• 3.3 讨论
• 3.3.1 干旱胁迫对叶片叶绿素含量的影响
• 3.3.2 关于叶绿素含量的遗传控制
• 3.3.3 控制叶绿素含量的QTL
• 3.3.4 关于叶绿素含量QTL的动态表达
• 3.4 小结
• 第四章 小麦叶绿素荧光相关性状的遗传剖析
• 4.1 材料与方法
• 4.1.1 实验材料
• 4.1.2 性状测量
• 4.1.3 数据分析
• 4.1.4 QTL定位分析
• 4.2 结果与分析
• 4.2.1 PCFK表型分析
• 4.2.2 苗期PCFK的QTL
• 4.2.3 开花期、灌浆期旗叶PCFK的非条件QTL
• 4.2.4 开花期、灌浆期旗叶PCFK的条件QTL
• 4.2.5 开花期、灌浆期DS|WWPCFK 的QTL
• 4.2.6 开花期、灌浆期DRIPCF K的QTL
• 4.2.7 PCFK的QTL热点区域
• 4.3 讨论
• 4.3.1 干旱胁迫对PCFK的影响
• 4.3.2 关于PCFK的遗传控制
• PCFK和DRI_PCFK的QTL'>4.3.3 控制PCFK、DS|WW_PCFK和DRI_PCFK的QTL
• 4.4 小结
• 第五章 小麦产量相关性状的遗传剖析
• 5.1 材料与方法
• 5.1.1 实验材料
• 5.1.2 性状测量
• 5.1.3 数据分析
• 5.1.4 QTL定位分析
• 5.2 结果与分析
• 5.2.1 产量相关性状表型分析
• 5.2.2 产量相关性状的 QTL
• 5.2.3 产量相关性状DS|WW和DRI的QTL
• 5.3 讨论
• 5.3.1 干旱胁迫对产量相关性状的影响
• 5.3.2 产量相关性状QTL在染色体上分布的不均匀性
• 5.3.3 产量相关性状QTL比较
• 5.3.4 千粒重QTL
• 5.4 小结
• 第六章 全文结论
• 参考文献
• 致谢
• 作者简历