利用SSR分子标记选育低氰含量高丹草新品系的研究

论文摘要

为培育氢氰酸含量低、综合农艺性状优良的高丹草新品种,本研究将Z3A、V4A等高粱雄不育系与黑壳、白壳、棕壳、红壳4种苏丹草组配进行人工授粉杂交,获得了种间杂种F1代。从F2代分离群体中选出低氢氰酸含量和高氢氰酸含量的植株建立基因池,筛选出与低氢氰酸含量相关的SSR特征片段,对其进行克隆与序列分析,将SSR标记与系谱法相结合进行了高丹草低氢氰酸含量优良新品系的选育研究。主要结果如下:1.高粱雄不育系Z3A、V4A与4种苏丹草杂种F1植株高大,生长势强,超亲优势13.86%～39.42%;穗型均呈双亲中间型,分蘖能力强,育性高,PMC MⅠ染色体配对行为规则;鲜草茎叶氢氰酸含量为9.38～42.01mg/kg,花期主茎糖锤度值为8.89%～9.46%。2.试验获得与低氢氰酸含量相关的SSR特征片段TZ1、TZ2和TZ3,其序列全长分别为281bp、220bp和650bp,可用于高丹草低氢氰酸含量株系选择。经同源性比对发现,片段TZ1与高粱生物活性炭88M4克隆全序列同源性为95%,与香附子Cyr350 SSR标记的基因组序列同源性为90%;片段TZ2与高粱推测受体蛋白激酶基因组序列同源性为75%,与水稻微卫星MRG2713基因序列同源性为88%;片段TZ3与高粱假想蛋白基因序列同源性为96%。开放阅读框分析表明,片段TZ1含有1个126bp的假定开放阅读框,可编码41个氨基酸;片段TZ3含有1个294bp的假定开放阅读框,可编码97个氨基酸;TZ2中没有完整的开放阅读框。3.选育出的高丹草新品系SLCN01、SLCN02和SLCN08,株高387.6～414.8cm,生育期127～138d,单株分蘖数6.16～6.92个,鲜草茎叶氢氰酸含量低至6.12～7.06mg/kg ,鲜草产量139935.03～151345.33kg/hm2,种子产量5662.80～5838.75kg/hm2,拔节期粗蛋白质含量14.45%～15.68%,粗纤维含量低至24.50%左右,开花期主茎糖锤度值10.88%～12.01%,赖氨酸含量0.422%～0.468%,新品系育性高,染色体遗传稳定。4.用9对SSR适宜引物扩增11个高丹草材料基因组DNA,得到332个SSR位点,多态性位点比率高达95.78%。每对引物扩增的SSR指纹图谱差异明显,可用于11个高丹草新品系（种）的分子鉴定。以GD值0.61为基准,将11份高丹草材料划分为3类:SLCN01、SLCN02、SLCN03、SLCN09、SLCN10、蒙农3号为一类, SLCN04、SLCN05、SLCN06、SLCN08为另一类,SLCN07单独为一类。

论文目录

• 摘要
• Abstract
• 1 前言
• 1.1 饲草新品种开发的重要性
• 1.2 高丹草研究现状及存在的问题
• 1.3 氢氰酸产生途径研究
• 1.4 分子标记在作物遗传选育中的应用概况
• 1.4.1 有效组配杂交亲本提高杂种优势
• 1.4.2 明确亲本遗传物质在杂种后代中的遗传动态
• 1.4.3 DNA 指纹图谱的建立
• 1.4.4 遗传图谱的构建
• 1.4.5 数量性状基因位点的确定
• 1.5 SSR 分子标记及其在研究中的应用
• 1.5.1 基因定位
• 1.5.2 多态性分析
• 1.5.3 SSR 在品种鉴定上的应用
• 1.5.4 数量性状基因位点（QTLs）分析
• 1.6 本研究的目的意义、内容及技术路线
• 1、F₂代农艺及细胞遗传学等特性的研究'>2 雄不育系高粱与苏丹草杂种F₁、F₂代农艺及细胞遗传学等特性的研究
• 2.1 材料与方法
• 2.1.1 供试材料及试验地概况
• 2.1.2 研究方法
• 2.2 结果与分析
• 1植株生长发育及形态'>2.2.1 杂种F₁植株生长发育及形态
• 1鲜草氰化物（CN^-）的含量及糖锤度'>2.2.2 杂种F₁鲜草氰化物（CN^-）的含量及糖锤度
• 1花粉育性和结实性的观察'>2.2.3 杂种F₁花粉育性和结实性的观察
• 1花粉母细胞减数分裂中期Ⅰ（PMC MⅠ）染色体构型'>2.2.4 杂种F₁花粉母细胞减数分裂中期Ⅰ（PMC MⅠ）染色体构型
• 1生产性能'>2.2.5 杂种F₁生产性能
• 2PMC MⅠ染色体配对构型'>2.2.6 杂种F₂PMC MⅠ染色体配对构型
• 2花粉可育率和结实率'>2.2.7 杂种F₂花粉可育率和结实率
• 2.3 讨论与小结
• 3 低氰含量相关SSR 特征片段筛选
• 3.1 材料与方法
• 3.1.1 供试材料
• 3.1.2 研究方法
• 3.2 结果与分析
• 3.2.1 供试材料DNA 质量检测
• 3.2.2 适宜引物筛选
• 3.2.3 低氢氰酸和高氢氰酸含量的SSR 特征片段筛选
• 3.3 讨论与小结
• 4 低氰含量相关SSR 特征片段序列分析
• 4.1 材料与方法
• 4.1.1 供试材料
• 4.1.2 研究方法
• 4.2 结果与分析
• 4.2.1 低氢氰酸含量SSR 特征片段的回收及克隆
• 4.2.2 特征片段TZ1 序列分析
• 4.2.3 特征片段TZ2 序列分析
• 4.2.4 特征片段TZ3 序列分析
• 4.3 小结与讨论
• 2～F₄）优良株系选育'>5 杂交后代（F₂～F₄）优良株系选育
• 5.1 材料与方法
• 5.1.1 供试材料
• 5.1.2 选育方法与过程
• 5.1.3 主要农艺性状观测
• 5.2 结果与分析
• 3代优良单株选择'>5.2.1 杂交种F₃代优良单株选择
• 4代优良株系选育'>5.2.2 杂种F₄代优良株系选育
• 5.3 讨论与小结
• 6 高丹草新品系农艺性状综合评价
• 6.1 材料与方法
• 6.1.1 试验材料
• 6.1.2 研究方法
• 6.2 结果与分析
• 6.2.1 高丹草新品系株高、生育期、分蘖性及茎叶比观测
• 6.2.2 新品系花粉育性及PMC MⅠ染色体配对行为
• 6.2.3 新品系的鲜草及种子产量
• 6.2.4 新品系的光合能力
• 6.2.5 新品系常规营养成分及氨基酸含量
• 6.2.6 新品系茎叶氢氰酸含量及糖锤度
• 6.3 讨论与小结
• 7 高丹草新品系的SSR 分析
• 7.1 材料与方法
• 7.1.1 供试材料
• 7.1.2 DNA 的提取、SSR 反应体系及PCR 扩增程序
• 7.1.3 SSR 引物
• 7.1.4 SSR 标记的数据处理
• 7.2 结果与分析
• 7.2.1 供试材料DNA 质量的电泳检测
• 7.2.2 SSR 扩增结果
• 7.2.3 供试材料的遗传距离和聚类分析
• 7.3 讨论
• 7.4 小结
• 8 结论
• 致谢
• 参考文献
• 附图
• 作者简介