不同环境下小麦籽粒形态性状及微营养物质含量的QTL分析

论文摘要

小麦作为世界和我国最主要的粮食作物之一,在粮食生产中具有举足轻重的作用。随着人们生活水平的改善,育种家在不断提高小麦育成品种产量的同时,越来越重视对其品质性状的遗传改良。小麦籽粒品质包括籽粒形态品质、营养品质和加工品质,在籽粒形态品质和营养品质方面,籽粒大小和微营养品质是小麦品质遗传改良中的重要目标性状。本研究利用课题组创制的“川35050×山农483”RIL群体（ShCh群体,2008年为F16）为材料（父母本均为1B/1R代换系）,对籽粒的形态（粒长,粒宽,千粒重和容重）和微营养品质性状（粗纤维,微量元素和脂肪酸含量等）进行了测定和QTL定位分析,以期了解其遗传控制机制。获得了以下主要结果。（1）小麦粒形和粒重的QTL分析。在4个环境下对ShCh群体的籽粒性状,包括粒长,粒宽,千粒重和容重进行了测定,共检测出位于1A、1B、1D、2A、2B、3B、4A、4B、5D、6A、6B和7B染色体上的20个QTL,其中包括6个粒长QTL、3个粒宽QTL、4个千粒重QTL、7个容重QTL。在不同环境下,单个QTL可解释表型变异的5.9-26.4%。17个加性QTL的等位基因增效效应来自川35050,另外3个QTL的增效效应来自山农483。8个QTL（40%）在两个或以上环境下被检测到,是相对稳定遗传的QTL。有关粒宽,千粒重和容重的QTL形成2个QTL簇,位于2A和5D染色体。在6A染色体上检测到的交叠QTL（co-located QTLs）,包括在2个环境下1个粒宽QTL和在4个环境下都检测到的1个千粒重QTL。这些重复出现的稳定QTL附近的标记可能用于辅助选择。（2）近红外测定部分小麦品质性状的QTL分析。以ShCh群体为材料,在6个环境种植,利用近红外反射光谱法测定了小麦籽粒蛋白质含量、淀粉含量、粗纤维含量和籽粒硬度,共检测到38个QTL,位于16条染色体上,其中包括9个籽粒蛋白质含量QTL,5个淀粉含量QTL,14个粗纤维含量QTL和13个硬度QTL。在不同环境下,单个QTL可解释表型变异的4.2-73.7%。13个QTL（34.2%）在两个及以上环境下被检测到,具有一定的稳定性。4个交叠QTL位于1B、2D、4B和5D染色体上,与3个性状有关的2个QTL簇位于1B和1D染色体上。在2个环境（泰安2007;烟台2007）检测到具有较高贡献率的蛋白质含量的QTL（QGpc.sdau-4A）位于5.9-cM的标记区间（Xissr23b-Xwmc308- Xsrap7c）。蛋白质含量QTL（QGh.sdau-1D.2）在3个环境（菏泽2007,2008;烟台2007）下同时被检测到,贡献率分别为37.1%,38.9%和29.7%,说明它们是2个主效QTL。（3）小麦籽粒微量元素含量的QTL分析。以ShCh群体为材料,在2年3点5个环境种植,利用电感耦合等离子发射光谱法测定9种小麦籽粒矿质元素含量,包括P、K、Mg、S、Ca、Mn、Fe、Cu和Zn。利用QTL分析方法检测了控制相应性状的位点。共检测到38个QTL,位于13条染色体上。在不同环境下,单个QTL可解释表型变异的5.9-81.68%。19个加性QTL的增效效应来自山农483,19个加性QTL的增效效应来自川53050。检测到P、K、Mg、S、Ca、Mn、Fe、Cu和Zn元素QTL的位点数分别是5、3、4、4、6、9、4、1和3。仅有5个QTL在2个及以上环境下被检测到,遗传稳定性差。交叠QTL位于1B、3B、3D、4A、6A和7A染色体上,其中,包括染色体4A、3D、4A和7A染色体上的4个QTL簇,表明不同元素QTL之间可能存在连锁关系,也可能是“一因多效”的结果（4）小麦脂肪酸含量的QTL分析。以ShCh群体为材料,在2年3点5个环境种植,利用气相色谱法测定了小麦籽粒棕榈酸、硬脂酸、油酸、亚油酸和亚麻酸含量,利用QTL分析方法检测控制相应性状的位点。共检测到35个QTL,位于1A、1B、2A、2B、2D、3B、3D、4A、5A、5A、5B、5D、6A、6B和7B等13条染色体上。在不同环境下,单个QTL可解释表型变异的3.85-43.37%。20个加性QTL的增效效应来自山农483,15个加性QTL的增效效应来自川53050。检测到棕榈酸、硬脂酸、油酸、亚油酸和亚麻酸含量的QTL位点数分别是7、10、9、5和4。9个QTL在两个及以上环境下被检测到,遗传稳定性较差。交叠QTL位于1A、2A、3B、4A、5A和7B染色体上,其中,在5D染色体上有1个QTL簇,表明不同元素QTL之间可能存在连锁关系,这与一般相关分析是一致的。

论文目录

• 中文摘要
• 英文摘要
• 第一章 引言
• 1 小麦籽粒品质的重要性
• 1.1 籽粒形状
• 1.2 微量元素
• 1.3 脂肪酸
• 2 QTL 定位方法
• 2.1 数量性状遗传研究历史
• 2.2 QTL 定位策略
• 2.3 作图群体的选择
• 2.4 遗传连锁图谱的构建
• 2.5 QTL 定位的统计分析方法
• 2.6 QTL 定位的应用
• 3 本研究的目的和意义
• 第二章 小麦籽粒粒形和粒重的 QTL 定位分析
• 1 材料与方法
• 1.1 试验材料
• 1.2 籽粒性状测定
• 1.3 相关分析及遗传力的计算
• 1.4 QTL 分析
• 2 结果与分析
• 2.1 表型变异和相关分析
• 2.2 QTL 分析
• 3 讨论
• 3.1 籽粒性状 QTL 位点比较
• 3.2 QTL 之间的关系和标记辅助选择
• 第三章 近红外测定部分小麦品质性状的 QTL 定位分析
• 1 材料与方法
• 1.1 试验材料
• 1.2 籽粒品质性状测定
• 1.3 相关分析
• 1.4 QTL 分析
• 2 结果与分析
• 2.1 表型变异与性状之间的相关关系
• 2.2 QTL 分析
• 3 讨论
• 3.1 品质性状 QTL 定位结果比较
• 3.2 不同 QTL 之间的关系
• 第四章 小麦微量元素的QTL定位分析
• 1 材料与方法
• 1.1 试验材料
• 1.2 籽粒矿质元素测定
• 1.3 统计分析
• 2 结果与分析
• 2.1 表型变异的相关分析
• 2.2 QTL 分析
• 3 讨论
• 3.1 微量元素含量 QTL 定位
• 3.2 微量元素含量 QTL 的稳定性
• 第五章 小麦籽粒脂肪酸含量的 QTL 定位
• 1 材料与方法
• 1.1 试验材料及田间设计
• 1.2 籽粒脂肪酸含量的测定
• 1.3 统计分析
• 2 结果与分析
• 2.1 表型变异及性状之间的相关关系
• 2.2 QTL 分析
• 3 讨论
• 第六章 全文结论
• 参考文献
• 致谢
• 攻读学位期间发表论文情况