白肋烟遗传连锁图谱的构建及烟碱含量QTL的定位

论文摘要

烟碱是烟叶中的重要化学成分,其含量高低与烟叶品质及工业可用性关系十分密切。定位烟草烟碱含量的QTL（quantitative trak loci）,寻找与烟碱含量紧密连锁的分子标记,不仅可以辅助烟草育种中的烟碱性状的选择,而且可以从遗传的角度揭示调控烟碱合成的遗传机理。本研究在发展DH（doubled haploid）遗传群体、构建遗传连锁图谱的基础上,对控制烟碱含量、总氮量等主要品质性状,以及株高等主要农艺性状的QTL进行定位和分析。获得的主要结果如下:1优化了烟草花药培养消毒方法的技术体系本实验对烟草花药培养的消毒方法,进行了进一步的探讨。系统比较了13种不同的消毒处理方法,结果表明:10%饱和漂白粉溶液对花蕾及花药的消毒处理好于70%的酒精溶液,其花药的污染率较低、花药萌发率较高,其中以10%饱和漂白粉溶液浸泡花蕾10 min,用10%饱和漂白粉溶液浸泡花药10 min,再用无菌水冲洗3次的处理方法最好。2获得了两个白肋烟DH遗传群体以白肋烟品种B37（高烟碱,中抗黑胫病）、LAB21（低烟碱）、B67（感黑胫病）为亲本,配置B37×LAB21和B37×B67两个杂交组合。通过杂种F1代的花药培养,秋水仙素加倍染色体等技术,获得白肋烟烟碱含量的含106个株系的DH遗传群体和抗黑胫病的含86个株系的DH遗传群体。在DH遗传群体的构建中,分别用气孔保卫细胞叶绿体记数和流式细胞仪两种方法,鉴定了经花药培养获得的再生植株的染色体倍性。结果发现,叶绿体计数法可以简单经济的检测染色体倍性,但鉴定结果的准确性较低。流式细胞仪则能更加简便、快速、而且准确地鉴定出各种倍性的植株,鉴定结果与开花结实完全一致。3构建了白肋烟遗传连锁图以白肋烟烟碱含量的DH遗传群体为作图群体,在两亲本间共筛选625对SRAP引物组合,825对S/M酶切引物（AFLP）组合,2100对AFLP甲基化引物组合,在群体中共得到了183个有多态性的标记。利用Mapmaker/EXP作图软件,构建含有92个标记、18个连锁群的白肋烟遗传连锁图,该图谱总长为1502.9 cM,标记间的平均距离为16.3 cM。4定位了控制白肋烟烟碱含量与其它品质性状、农艺性状的QTL位点利用两年田间试验获得的品质性状和农艺性状进行相关性分析,结果发现烟碱含量与总氮、还原糖、氧化钾这几种烟叶主要品质性状的相关性都能达到5%的显著水平,其中烟碱含量与总氮的相关性最大,达到了0.1%的极显著水平。烟碱含量与株高、茎围、节距、腰叶长、腰叶宽和总叶数这几种主要农艺性状的相关性不强,都没有达到5%的显著水平。用QTL分析软件Windows QTL Cartographer,v2.5,在P＜0.01水平下对烟碱含量和其它性状分别采用单标记分析法和复合区间（CIM）作图法进行QTL定位分析。在单标记分析中共检测到21个与烟叶化学性状相关的位点,其中烟碱8个,总氮7,总糖4个,氧化钾2个。15个与农艺性状相关的位点,其中总叶数5个,株高和腰叶宽各3个,腰叶长2个,茎围和节距各1个。利用复合区间（CIM）作图法,在两年试验的烟碱表型调查中共检测到控制烟碱含量的QTL 7个,分别命名为BTNic1,BTNic2,BTNic3,BTNic4,BTNic5,BTNic6和BTNic7。在2006年试验中用不同部位和取样时间的烟叶烟碱含量检测到相关的QTL4个,BTNic1,BTNic2,BTNic4和BTNic5。其中2个QTL,BTNic1和BTNic2被重复检测到,BTNic1位于第1连锁群上标记PM43P06a和PM44P22之间,与标记PM44P22的遗传距离为0.69 cM,解释的表型变异为16.7%。BTNic2位于第10连锁群上标记PM38P32和PM07P28a之间,与标记PM2P10几乎在同一位置,解释的表型变异为17.0%。以2007年不同样品的烟碱含量数据,检测到3个QTL位点,BTNic3,BTNic6和BTNic7。此外,检测到与总氮含量相关的QTL 2个,与总糖相关的QTL 3个。其中烟碱和总氮含量的两个QTL峰值都分别出现在了相同的QTL区间。以2006年试验获得的农艺性状进行QTL定位,检测到与株高、茎围、节距、腰叶长相关的QTL各1个,总叶数相关的QTL3个。

论文目录

• 摘要
• ABSTRACT
• 1 文献综述
• 1.1 白肋烟简介
• 1.2 烟碱的作用、合成途径及其影响因素
• 1.2.1 烟碱的作用
• 1.2.2 烟碱的合成途径
• 1.2.3 影响烟碱合成的因素
• 1.3 数量性状与数量性状位点（QTL）
• 1.3.1 遗传作图群体构建
• 1.3.2 QTL定位方法
• 1.4 分子标记技术在烟草上的应用进展
• 2 研究的目标、内容和技术路线
• 2.1 研究目标
• 2.2 研究内容
• 2.3 技术路线
• 3 烟草花药培养中消毒方法的优化
• 3.1 前言
• 3.2 材料和方法
• 3.2.1 实验材料
• 3.2.2 实验设计与方法
• 3.3 结果分析
• 3.3.1 污染情况
• 3.3.2 不同消毒方法对花药萌发率的影响
• 3.4 结论
• 4 白肋烟两个DH群体的构建与染色体倍性的鉴定
• 4.1 前言
• 4.2 材料与方法
• 4.2.1 供试材料
• 4.2.2 花药培养与染色体加倍
• 4.2.3 气孔保卫细胞叶绿体计数检测
• 4.2.4 流式细胞仪的验证
• 4.2.5 再生植株结实情况的调查统计
• 4.3 结果与分析
• 4.3.1 两个DH遗传群体的构建
• 4.3.2 再生植株气孔保卫细胞计数检测
• 4.3.3 再生植株流式细胞仪检测
• 4.4 讨论
• 4.4.1 两种倍性检测方法的优缺点比较
• 4.4.2 DH遗传群体的应用
• 4.4.3 两种倍性分析结果与烟株开花结实的关系
• 5 遗传连锁图谱的构建及与烟碱含量相关QTL的分析
• 5.1 前言
• 5.2 材料与方法
• 5.2.1 供试材料
• 5.2.2 DNA提取
• 5.2.3 SRAP、AFLP分析
• 5.2.4 基因型的记载
• 5.2.5 遗传图谱的构建和QTL的扫描
• 5.2.6 田间实验
• 5.3 结果和分析
• 5.3.1 遗传连锁图谱的构建
• 5.3.2 烟碱与其它品质性状和农艺性状的相关性分析
• 5.3.3 品质性状和农艺性状的单标记分析
• 5.3.4 品质性状和农艺性状的复合区间作图分析
• 5.4 讨论
• 5.4.1 遗传连锁图的构建
• 5.4.2 定位的烟碱含量QTL位点
• 5.4.3 两年数据检测的烟碱含量QTL的重复性
• 6 总结与讨论
• 6.1 花药培养体系的优化
• 6.2 烟草多态性与遗传图谱的构建
• 6.3 与烟碱含量连锁标记的获得
• 6.4 烟碱含量和总氮含量的QTL
• 6.5 烟碱去甲基化的探讨
• 参考文献
• 致谢
• 附录