红麻遗传连锁图谱构建及重要性状基因定位与SCAR标记的开发

论文摘要

红麻是一种重要的纤维作物之一,对其遗传连锁图谱的构建可以促进分子水平上的研究。本实验主要以来自埃及的阿联红麻与福建农林大学育成的高产优质抗病新品种福红992这2个栽培种构建的F2群体作为作图群体,基于SRAP、ISSR、RAPD三种分子标记技术构建了一张分布较均匀、密度较高的遗传连锁图谱,在此基础上初步定位了红麻5个质量性状和6个重要产量性状。另外,首次开发了红麻的序列特异扩增区域标记。本实验主要取得了以下结果:（1）以阿联红麻与福红992杂交产生的F2代作图群体为研究材料,分别应用RAPD单引物和双引物进行多态性条带扩增,并进行扩增效果的比较研究,结果表明RAPD双引物比单引物扩增出更多的多态性条带,该经济有效的手段提高了引物的利用率和多态性条带的扩增效率。（2）以阿联红麻与福红992杂交产生的180个个体的F2群体为实验材料,基于SRAP、ISSR、标准RAPD和RAPD双引物复合标记进行遗传连锁图谱构建。利用2亲本DNA为模板,筛选了494对SRAP标记,60个ISSR标记,120个RAPD标记和300对RAPD双引物,获得多态性SRAP引物组合78对（15.8%）、ISSR引物25条（41.7%）、标准RAPD引物28个（23.3%）和RAPD双引物141对（47%）。用这些多态性引物对F2群体进行扩增,共获得396个多态性位点（105 SRAPs、38 ISSRs、38 RAPDs和215 RAPD双引物位点）。（3）利用Mapmaker/Exp 3.0软件,在LOD 5.0和最大遗传距离25 cM的情况下,构建了一张307个标记位点的遗传连锁图谱,包含26个连锁群,图谱全长4,924.8 cM,标记间平均距离为16.04 cM,标记分布比较均匀。（4）以F2:3家系为材料,在已构建的红麻遗传连锁图谱基础之上,对叶柄色、叶形、花冠大小、花冠形状、后期茎色5个质量性状进行基因定位。结果表明,后期茎色基因与叶柄色基因连锁,存在紧密的连锁关系,其遗传距离为2.8 cM,定位于第5条连锁群;花冠大小与花冠形状这2个基因之间也存在一定的连锁关系,其遗传距离为14.7 cM,定位于第6条连锁群;叶型与花冠大小和花冠形状的遗传距离分别为38.2 cM与23.5 cM,虽然都定位于第6条连锁群,但是否存在连锁关系有待进一步研究。（5）以F2﹕3家系为材料,通过一年两点的随机区组田间试验,测定了红麻株高、茎粗、节数、单株鲜皮重、单株干皮重和种子千粒重6个重要产量性状,采用混合线性模型的复合区间作图法进行了QTL定位及其遗传互作效应分析。相关分析结果表明,除种子千粒重外,其它性状之间均存在明显的正相关性。在两地共定位了2个株高QTL、2个茎粗QTL、2个节数QTL、1个单株鲜皮重QTL、2个单株干皮重和2个种子千粒重QTL。在两地检测到的这11个QTL,主要集中分布在第6、11、14、9、13、17和4连锁群上,这些QTL在连锁群上分布不均匀,具有集中分布的特点。（6）利用亲本阿联红麻和福红992作为PCR模板,通过将二者之间有差异的RAPD、ISSR和SRAP条带克隆、测序并根据测序结果设计特异引物,成功获得了22个SCAR标记,今后有望用于红麻遗传图谱的构建和整合。

论文目录

• 摘要
• ABSTRACT
• 缩略词表
• 第一章 文献综述
• 1 红麻的概括
• 1.1 红麻的国民经济地位及用途
• 1.2 红麻的起源以及我国红麻的来源
• 1.3 我国红麻的育种状况
• 2 遗传标记的类型
• 2.1 形态学标记
• 2.2 细胞学标记
• 2.3 生化标记
• 2.4 DNA 分子标记
• 2.4.1 RAPD 标记
• 2.4.2 ISSR 标记
• 2.4.3 SRAP 标记
• 2.4.4 EST-SSR 标记
• 2.4.5 AFLP 标记
• 2.4.6 IT-ISJ 与ET-ISJ 标记
• 2.4.7 TRAP 标记.
• 2.4.8 SCAR 标记
• 3 分子标记的应用
• 3.1 遗传连锁图谱的构建
• 3.1.1 作图群体的建立
• 3.1.2 构建连锁图谱
• 3.1.3 遗传连锁图谱的现状
• 3.1.4 连锁图谱构建中存在的问题及解决途径
• 3.2 基因定位
• 3.2.1 质量性状定位.
• 3.2.2 数量性状定位.
• 3.3 比较基因组学
• 3.4 分子标记辅助育种
• 4 分子标记技术在麻类作物中的应用
• 4.1 遗传多样性和亲缘关系分析
• 4.2 指纹图谱
• 4.3 遗传图谱构建及基因定位
• 4.4 分子标记辅助育种
• 5 本研究的目的、意义、内容、创新点
• 5.1 研究的目的与意义
• 5.2 研究的内容
• 5.3 研究的创新点
• 第二章 RAPD 单双引物在构建红麻遗传连锁图谱中的应用研究
• 1 材料与方法
• 1.1 实验材料
• 1.2 基因组DNA 的提取
• 1.3 RAPD 反应程序
• 2 结果
• 2.1 带型分析
• 2.2 实验结果与理论推测
• 3 讨论
• 小结
• 第三章 基于SRAP、ISSR、RAPD 三种分子标记技术构建红麻遗传连锁图谱
• 1 试验材料和方法
• 1.1 实验材料与DNA 提取
• 1.2 DNA 标记分析及电泳检测
• 1.3 标记的命名与记载
• 1.4 偏分离检验
• 1.5 遗传连锁图谱构建
• 1.6 连锁群上的标记分布均匀计算
• 2 结果
• 2.1 亲本间多态性引物的筛选
• 2.2 遗传连锁图谱的构建
• 2.3 偏分离标记
• 3 讨论
• 3.1 作图亲本的选择与F2 群体的建立
• 3.2 反应体系的优化
• 3.3 红麻遗传连锁图谱
• 3.4 偏分离现象
• 3.5 RAPD 双引物的使用
• 3.6 多种分子标记技术构建红麻遗传连锁图谱
• 3.6.1 开发新的红麻特异引物
• 3.6.2 其它引物类型来加密图谱
• 3.6.3 RIL 群体的构建
• 小结
• 第四章 红麻五个质量性状在遗传连锁图谱中的初步定位
• 1 材料与方法
• 1.1 试验材料
• 1.2 田间试验
• 1.3 性状基因型的统计及分析
• 1.4 遗传连锁图谱构建
• 1.5 质量性状的初步定位
• 2 结果与分析
• 2.1 表型性状的遗传分析
• 2.2 表型性状基因的连锁分析
• 3 讨论
• 3.1 关于红麻茎色和叶柄色花青素遗传及性状基因定位
• 3.2 关于红麻叶型的遗传与性状基因定位
• 3.3 关于红麻的花冠大小与花冠形状的遗传与性状基因定位
• 3.4 关于质量性状遗传与定位在育种上的应用
• 小结
• 第五章 红麻6 个重要产量性状的QTL 初步定位
• 1 材料与方法
• 1.1 供试材料
• 1.2 田间试验
• 1.3 表型数据分析
• 1.4 遗传连锁图谱构建
• 1.5 QTL 分析
• 2 结果
• 2.1 重要产量性状的表型分析
• 2.2 6 个产量性状相关分析
• 2.3 两地6 个重要产量性状的QTL 定位分析
• 2.3.1 株高性状基因定位
• 2.3.2 茎粗性状基因定位
• 2.3.3 节数性状基因定位
• 2.3.4 单株鲜皮重性状基因定位
• 2.3.5 单株干皮重性状基因定位
• 2.3.6 种子千粒重性状基因定位
• 3 讨论
• 2:3 家系的可行性分析'>3.1 关于 F_2:3家系的可行性分析
• 3.2 关于QTL 定位的富集现象分析
• 3.3 关于不同环境下对QTL 定位的影响
• 3.4 关于株高QTL 的上位性及环境互作的影响
• 3.5 关于QTL 与环境的互作及进一步改正的设想
• 小结
• 第六章 红麻序列特征性扩增区域标记（SCAR）的开发
• 1 实验材料与方法
• 1.1 供试材料
• 1.2 实验试剂
• 1.3 多态性引物的再筛选
• 1.4 聚丙烯酰胺凝胶中回收目的片段
• 1.5 目标条带再扩增
• 1.6 从琼脂糖胶中回收与纯化目的片段
• 1.7 目的DNA 片段与载体的连接、转化
• 1.8 阳性克隆的筛选
• 1.9 目的片段的测序及验证
• 1.10 SCAR 标记引物的设计
• 1.11 SCAR 标记验证及退火温度优化
• 2 结果
• 2.1 多态性引物筛选及目的片段的胶回收
• 2.2 连接与转化
• 2.3 转化与阳性菌落的筛选
• 2.4 阳性克隆的验证
• 2.5 测序结果分析
• 2.6 SCAR 标记引物设计
• 2.7 SCAR 标记的验证及退火温度的优化
• 3 讨论
• 3.1 SCAR 标记的开发
• 3.1.1 RAPD 标记转化为SCAR 标记
• 3.1.2 AFLP 标记转化为SCAR 标记
• 3.1.3 ISSR 标记转化为SCAR 标记
• 3.1.4 SRAP 标记转化为 SCAR 标记
• 3.2 SCAR 标记的用途
• 3.3 转化失败的原因
• 3.3.1 胶回收的方法
• 3.3.2 片段长度大小
• 3.3.3 引物设计
• 3.3.4 提高退火温度
• 3.4 转化SCAR 标记的新方案
• 小结
• 总结与展望
• 参考文献
• 附录
• 附录 1 SRAP、ISSR、RAPD 的引物序列
• 附录 2 考种数据及QTL 图
• 附录3：RAPD、ISSR、SRAP 测序的序列及各碱基的含量
• 致谢
• 作者简介