大豆抗花叶病遗传、细胞超微结构分析及基因定位

论文摘要

大豆花叶病毒病（SMV）是世界性病害,在我国东北大豆主产区普遍发生,严重影响大豆的品质和产量。利用抗病品种是控制SMV最经济有效的措施。但目前存在主栽品种遗传基础狭窄,抗性资源匮乏,通过常规育种方法培育抗病品种时间长、效率低等问题。分子标记辅助选择是新兴的育种技术,可以有效地提高育种效果,缩短育种年限。本研究通过对抗感杂交组合后代的抗病性分析,研究抗SMV N3强毒株系的中选95-5117成株抗性及抗SMV N1优势株系的东农93-046成株抗性和种粒斑驳抗性遗传规律,以及抗病性与农艺性状间的相关;分析病毒侵染抗感品种叶片细胞的超微结构变化;筛选出与SMV N1、N3抗性基因紧密连锁的SSR分子标记,并定位在连锁群上;构建了两个大豆遗传连锁图谱,对基因定位结果进行验证;利用本研究获得的与抗病相关SSR标记对70份大豆资源和杂交F3代家系进行了抗病性鉴定,证明利用抗性相关的SSR标记进行抗病毒分子辅助选择育种的可行性。具体研究结果如下:1.利用SMV N3强毒株系对中选95-5117×HB1的杂交后代F5和F6群体进行了抗病性鉴定,结果表明:抗病家系与感病家系分离符合1:1的理论比例,说明中选95-5117对SMV N3株系的抗性受一对基因控制。利用SMV N1优势株系对合丰25×东农93-046的F1、F2和F2﹕3群体进行了抗病性鉴定,结果表明:F1植株在接种后表现抗病,经χ2测验,F2群体分离比例为3（抗）﹕1（感）;对F2代衍生的F2﹕3家系接种鉴定,纯合抗病家系、抗感分离家系和纯合感病家系的比率符合1﹕2﹕1,表明东农93-046对SMV N1株系的成株抗性受一对显性基因控制。利用SMV N1优势株系对东农93-046×Conrad的正反交组合F2代进行成株抗性和种粒斑驳抗性鉴定,结果正反交后代均表现为3﹕1的分离比例,无细胞质效应,进一步证明了东农93-046是受一对显性基因控制的抗性亲本材料。以东农93-046×Conrad的正反交F2代为材料,研究农艺性状与成株抗性和种粒斑驳抗性之间的关系,结果表明:荚茸毛密度与成株抗性和种粒斑驳抗性均存在极显著的正相关,用该性状可以作为评价材料抗性的重要参数。成株抗性和种粒斑驳抗性之间也存在极显著的正相关。2.利用透射电镜技术,对接种SMV N1和N3株系21 d后抗感品种的细胞超微结构变化进行了检测,结果表明SMV N3株系比N1株系对感病品种合丰25的细胞超微结构破坏更严重,主要包括:叶绿体肿胀,片层严重扭曲,变模糊不清,叶绿体膜瓦解,仅剩片层结构,嗜锇颗粒增加较多,有大量的风轮状内含体出现,产生大量的束丝包裹病毒粒子,线粒体数目增加较多,细胞核核膜降解,核仁完全融解等。而抗病品种东农93-046接种SMV N3株系和N1株系21 d后细胞超微结构破坏较轻,但接种N3株系要比接种N1株系细胞超微结构变化更明显,主要包括:少数细胞出现核质轻微边聚、线粒体增多,叶绿体片层有部分断裂,嗜锇颗粒增加,并分为3种状态,叶绿体外膜产生异形增生物,出现小泡囊等。3.利用改良的BSA法,通过600对SSR引物对中选95-5117×HB1组合的117个F5代

论文目录

• 中文摘要
• 英文摘要
• 1 引言
• 1.1 大豆花叶病毒病的研究进展
• 1.1.1 大豆花叶病毒病的起源和发生
• 1.1.2 大豆花叶病毒的研究
• 1.1.3 抗性机制研究
• 1.1.4 抗性遗传研究
• 1.1.5 细胞超微结构研究
• 1.1.6 抗源筛选和抗病品种选育
• 1.1.7 抗病基因工程研究
• 1.2 遗传标记
• 1.2.1 限制性片段长度多态性
• 1.2.2 DNA 随机扩增多态性
• 1.2.3 简单序列重复
• 1.2.4 扩增片段长度多态性
• 1.3 大豆遗传图谱的发展
• 1.3.1 经典遗传图谱
• 1.3.2 以RFLP 标记为主的遗传图谱
• 1.3.3 以SSR 标记为主的遗传图谱
• 1.3.4 大豆公共遗传图谱的构建
• 1.3.5 作图群体的选择
• 1.4 大豆抗病性的基因定位
• 1.4.1 大豆花叶病毒病
• 1.4.2 大豆胞囊线虫病
• 1.4.3 大豆瘁死综合症
• 1.4.4 大豆细菌性斑点病
• 1.4.5 大豆灰斑病
• 1.4.6 大豆疫霉根腐病
• 1.5 大豆花叶病毒病研究中存在的问题和抗病性研究的迫切性
• 1.6 研究的目的和意义
• 2 材料与方法
• 2.1 大豆花叶病毒病抗性遗传研究
• 2.1.1 大豆花叶病毒病抗性遗传研究材料
• 2.1.2 供试病毒株系
• 2.1.3 毒源的繁殖和接种方法
• 2.1.4 抗性反应的划分标准
• 2.1.5 数据统计与分析
• 2.2 细胞超微结构研究
• 2.2.1 细胞超微结构研究材料
• 2.2.2 细胞超微结构研究的样品制备和观察
• 2.3 基因定位和连锁图谱构建研究
• 2.3.1 基因定位和连锁图谱构建研究材料
• 2.3.2 叶片DNA 的提取和浓度测定方法
• 2.3.3 SSR 引物的来源
• 2.3.4 PCR 扩增
• 2.3.5 电泳检测
• 2.3.6 抗病相关SSR 标记筛选方法
• 2.3.7 数据统计和分析
• 2.3.8 基因定位方法和定位结果验证方法
• 2.4 与SMV 抗性相关分子标记在种质资源和高世代中的分析
• 2.4.1 用于SMV 抗性相关的分子标记分析的种质资源材料
• 2.4.2 用于SMV 抗性相关的分子标记分析的高世代材料
• 2.4.3 接种、DNA 提取和SSR 分析
• 2.4.4 数据统计和分析
• 3 结果与分析
• 3.1 大豆花叶病毒病抗性的遗传分析
• 3.1.1 中选95-5117 对SMV N3 株系的抗性遗传
• 3.1.2 东农93-046 对SMV N1 株系的抗性遗传
• 3.2 SMV N1 和N3 株系对不同抗性大豆品种叶片细胞超微结构的影响
• 3.2.1 SMV N1 株系和N3 株系对感病品种叶片细胞超微结构影响
• 3.2.2 SMV N1 株系和N3 株系对抗病品种叶片细胞超微结构影响
• 3.3 大豆花叶病毒抗性基因的定位和连锁图谱的构建
• 3.3.1 利用中选95-5117×H81 RIL 群体对SMV N3 株系抗性基因的定位和连锁图谱的构建
• 3.3.2 利用合丰25×东农93-046 F2 群体对SMV N1 株系抗性基因的定位和连锁图谱的构建
• 3.4 利用抗SMV 相关分子标记对大豆种质资源和高世代家系的抗病性进行鉴定
• 3.4.1 70 份大豆种质资源的抗SMV 评价
• 3.4.2 利用抗病相关分子标记对大豆种质资源田间抗性的评价
• 3.4.3 利用抗病相关分子标记对大豆种质资源的聚类分析
• 3.4.4 在杂交高世代利用抗病相关分子标记间接选择抗病家系的评价
• 4 讨论
• 4.1 顶枯抗病性划分和产生原因
• 4.2 成株抗性遗传规律的比较分析
• 4.3 对种粒斑驳抗性的遗传分析
• 4.4 正反交组合的抗病性与农艺性状的相关性
• 4.5 SMV N1 和 N3 株系对抗感品种叶片细胞超微结构的影响
• 4.6 改良 BSA 方法的探讨
• 4.7 不同抗病基因及相关 SSR 标记定位结果的比较
• 4.8 大豆遗传群体结构分析
• 4.9 遗传连锁图谱的比较
• 4.10 抗病相关 SSR 标记对大豆种质资源和高世代材料抗病性选择的指导意义
• 5 结论
• 致谢
• 参考文献
• 附录
• 攻读学位期间发表的学术论文