四倍体棉花分子标记遗传连锁图谱的构建和重要经济性状的QTL定位

论文摘要

棉花是世界上重要的经济作物，也是最主要的纺织工业原料，在国民经济中占有重要的战略地位。 在过去的几十年里，棉花单产稳步上升，纤维品质也有很大的提高。然而近几年来单产提高的步伐减慢，几乎出现了徘徊不前的局面。另外，由于纺织工业设备和工艺流程的革新，以及消费者对高档纺织品需求的增多，迫切的需要提高棉花纤维品质。因此培育高产优质的棉花品种是广大棉花育种工作者的重要任务。 随着生物学的进步，传统育种过程的选择标记（如：形态标记、细胞学标记、同功酶标记）发展到今天已经产生了以DNA为基础的分子标记。分子标记以其多态性高，数量丰富，不受表达与否及环境的影响，直接反应DNA序列的差异等优势，而成为构建遗传连锁图谱和进行数量性状位点检测的得力工具。构建高密度的分子标记连锁图并进行QTL作图，可以将控制数量性状的基因分解成单个孟德尔因子进行详细剖析，从而更加细致地了解数量性状的遗传规律，为加速棉花产量和纤维品质的遗传改良奠定基础。 本研究应用DNA分子标记，以F2分离群体为材料，构建分子标记遗传图谱。同时考查F2和／或F2：3的产量性状及品质性状，在所构建的分子标记图谱上进行数量性状的分析与QTL检测，并且利用种间高世代群体进行数量性状遗传变异的分子剖析，旨在找到与棉花产量及纤维品质等性状相关的遗传位点，作为分子标记辅助和分子水平上的遗传改良的依据。取得的主要实验结果如下： 陆地棉纤维品质遗传基础的分子标记剖析： 1．把纤维品质优良的Acala3080作父本，品质相对较差的冀棉5号作母本，构建了一个F2分离群体，随机选取119个单株，抽提DNA，以SSRs，RAPDs和SRAPs三种标记进行遗传图谱的构建。用367对SSR引物，600条RAPD引物及153个SRAP引物组合对冀棉5号和Acala3080的多态性进行分析，获得多态性SSR引物31对（占8.4％），RAPD引物10条（占1.7％）及SRAP引物组合5对（占3.3％）。用多态性引物对F2群体进行分析，获得SSR位点32个，RAPD位点15个，SRAP位点5个。 2．用Mapmaker3.0对获得的52个多态性位点进行连锁关系的分析。构建出一张含32个标记10个连锁群的遗传连锁图谱。其余20个标记未进入任何连锁群。此图谱的总长度为410.3cM，标记间平均间距为12.8cM，覆盖棉花全基因组的9.22％。

论文目录

• 摘要
• Abstract
• 前言
• 一、植物数量性状遗传基础研究
• 二、数量遗传学的发展
• 三、数量性状的分子标记定位
• 1 遗传标记
• 1.1 形态标记
• 1.2 细胞学标记
• 1.3 同工酶标记
• 1.4 分子标记
• 2 遗传作图群体
• 非固定性分离群体
• 固定性或永久性分离群体
• 次级作图群体
• 自然群体
• 3 遗传连锁图谱（Genetic Linkage Map）
• 4 数量性状位点（QTL）的定位
• 4.1 单标记法（One Marker Analysis）
• 4.2 区间作图法（Interval Mapping）
• 4.3 复合区间作图法（Composite Interval Mapping）
• 四、以突变体为材料研究数量性状
• 五、QTL图位克隆
• 六、分子标记辅助选择
• 七、棉花数量性状的分子标记定位（基因组研究）
• 1 四倍体棉种的起源与进化
• 2 基因组特点
• 3 棉花高质量DNA的抽提
• 4 棉花基因组物理连锁图构建进展
• 5 棉花基因组主要分析技术的发展
• 6 棉花遗传图构建及QTL研究进展
• 7 我国棉纤维品质指标改良进展
• 八、研究目的和内容
• 第一章 陆地棉纤维品质遗传基础的分子标记剖析
• 1.材料与方法
• 1.1 试验材料
• 1.2 DNA的抽提与标记基因型分析
• 1.3 性状考察
• 1.4 数据分析
• 2.结果与分析
• 2.1 双亲的性状表现
• 2.2 后代群体的纤维品质表现
• 2.3 标记基因型及其连锁分析
• 2.4 标记与性状的相关性分析
• 3.讨论
• 2群体的分子标记图谱的构建与QTLs定位'>第二章 海陆种间F₂群体的分子标记图谱的构建与QTLs定位
• 1.材料与方法
• 1.1 供试材料
• 1.2 田间试验与性状考查
• 1.2.1 田间种植
• 1.2.2 性状考查
• 1.3 标记基因型的分析
• 1.3.1 棉花总DNA提取与纯化
• 1.3.2 标记基因型分析
• 1.4 数据分析
• 1.4.1 图谱构建
• 1.4.2 QTL检测
• 2.结果与分析
• 2.1 双亲的性状表现与比较
• 2.2 产量性状的世代间的相关性分析
• 2.3 性状间的相关性分析
• 2：3群体的各性状的表现'>2.4 F_2：3群体的各性状的表现
• 2.5 亲本间的DNA分子标记多态性
• 2群体中分离'>2.6 多态性引物（对／组合）在F₂群体中分离
• 2.7 遗传图谱的构建
• 2.8 数量性状位点（QTL）的检测
• 3.讨论
• 3.1 作图群体
• 3.2 标记类型的选择
• 3.3 标记密度与QTL精确性
• 3.4 标记偏分离与QTL研究
• 3.5 关于本研究的QTL结果
• 3.6 本QTL研究结果与其他研究者的比较
• 3.7 “有利基因”与“不利基因”
• 第三章 海陆杂交高世代的遗传变异的分子剖析
• 1.材料与方法
• 1.1 供试材料
• 1.2 田间试验与性状考查
• 1.2.1 田间种植
• 1.2.2 性状考查
• 1.3 标记基因型的分析
• 1.3.1 棉花总DNA提取与纯化
• 1.3.2 标记基因型分析
• 1.3.3 渗入片段的划分
• 1.4 数据分析
• 1.4.1 表型数据的统计分析
• 1.4.2 图谱构建和渗入片段图示、分析方法
• 1.4.3 单向方差分析筛选显著标记和区间
• 1.4.4 关联分析（QTL检测）
• 2.结果与分析
• 2.1 群体的发展
• 2.2 群体的遗传构成
• 2.2.1 连锁图
• 2.2.2 海岛棉Pima90等位基因渗入到陆地棉Handan208遗传背景的比例
• 2.2.4 渗入系中Pima90片段的长度、含量及频率分布
• 2.3 群体表型值频率分布
• 2.4 性状间的相关性分析
• 2.4 渗入片段的遗传效应
• 2.4.1 单向方差分析筛选显著性标记和渗入片段
• 2.4.1.1 影响纤维长度的标记位点及其效应值
• 2.4.1.2 影响纤维整齐度的标记位点及其效应值
• 2.4.1.3 影响纤维马克隆值的标记位点及其效应值
• 2.4.1.4 影响纤维强度的标记位点及其效应值
• 2.4.1.5 影响纤维伸长率的标记位点及其效应值
• 2.4.1.6 影响多个品质性状的标记位点
• 2.4.2 标记-性状间的关联分析／作图（association analysis／mapping）
• 2.4.3 显著性标记的互作分析
• 3.讨论
• 3.1 群体与QTL研究
• 3.2 性状间的相关
• 3.3 QTL与互作
• 3.3 棉花育种
• 参考文献
• 附录
• 1.棉花DNA的提取
• 1.1 大量法提取棉花总DNA
• 1.2 总DNA的纯化
• 1.3 总DNA浓度测定
• 1.4 DNA纯度的电泳检测
• 2.PCR扩增体系、扩增程序及电泳程序
• 2.1 SSR标记
• 2.2 RAPD标记
• 2.3 SRAP标记
• 2.4 REMAP标记
• 3.聚丙烯酰胺凝胶的电泳
• 3.1 相关储备液
• 3.2 变性PAGE凝胶的制备
• 3.3 聚烯酰胺凝胶电泳
• 4.银染方法
• 4.1 银染方法一：
• 4.2 银染方法二：
• 5.遗传图谱的构建
• 致谢
• 附录 研究生阶段发表论文情况