几种披碱草种间杂种F1遗传特性及冰草分子图谱构建研究

论文摘要

披碱草属和冰草属均为禾本科小麦族多年生植物,它们具有适应性广、抗逆性强、优质高产等特性,是禾草及麦类作物品种改良的重要基因资源。这两个属的多数种既是优良的人工栽培饲草,又是重要的水土保持植物。为创造能结合双亲优良特性的禾草新种质（新品种）,我们将老芒麦与紫芒披碱草、加拿大披碱草与肥披碱草、蒙古冰草与航道冰草相组配进行远缘杂交,成功获得了种间杂种F1代,并对蒙古冰草×航道冰草杂种F1套袋自交得到了F2群体。本试验对老芒麦与紫芒披碱草正、反交杂种F1、加拿大披碱草×肥披碱草杂种F1的生育及分子细胞遗传学等特性进行了研究,并利用AFLP、RAPD标记技术构建冰草分子遗传图谱,同时对株高、分蘖数、单株鲜重等10个重要农艺性状进行了QTL定位分析。主要结果如下:1.老芒麦与紫芒披碱草正交F1生长速度明显超过双亲,反交F1生长速度介于双亲之间;正交F1株高143.2cm,反交F1株高129.7cm,正、反交F1的穗型均呈双亲中间型,花粉高度不育;正、反交F1均为五倍体（2n=5x=35）,正交F1染色体构型为6.90Ⅰ+14.02Ⅱ,反交F1染色体构型为7.82Ⅰ+13.59Ⅱ,染色体配对行为不规则是造成杂种F1高度不育的细胞遗传学原因。亲本老芒麦、紫芒披碱草和其正、反交杂种F1代分蘖期幼叶的EST酶谱表型差异明显,是蛋白质水平鉴定杂种的重要依据。2.加拿大披碱草与肥披碱草种间杂种F1植株生长势强,生长速度明显超过其双亲,平均株高146.07cm;F1株型倾向其母本加拿大披碱草,穗型呈双亲的中间型,杂种F1植株完全不育;染色体数目为35条（2n=5x=35）,其PMC MⅠ平均染色体构型为5.79Ⅰ+14.31Ⅱ+0.17Ⅲ,染色体联会较松弛、单价体和多价体频率高是导致杂种F1不育的原因。试验筛选出适宜于加拿大披碱草×肥披碱草F1及其双亲的RAPD扩增引物16个,共扩增出215个位点,多态性位点占72.1%;亲本加拿大披碱草和肥披碱草之间的遗传距离为0.7122,杂种F1与加拿大披碱草的遗传距离为0.6643,而与肥披碱草的遗传距离为0.2329,杂种F1偏父本遗传。试验建立了加拿大披碱草×肥披碱草F1幼穗外植体组培再生体系,最适愈伤组织诱导培养基为MS+2.0mg /L 2,4-D,最适幼苗分化培养基为MS+ 2.0mg/L 6-BA + 0.4mg/L NAA,最适生根培养基为MS+0.5mg/L IBA。该组培再生体系成功建立,为秋水仙碱诱导杂种F1愈伤组织染色体加倍提供了必要条件。3.对蒙古冰草、航道冰草亲本材料进行多态性检测,筛选出AFLP适宜引物16对、RAPD适宜引物19个,用这些引物对F2群体扩增得到248个多态性位点,其中AFLP多态性位点211个,RAPD多态性位点37个。对F2群体AFLP、RAPD标记分离分析发现,来源于两个亲本的标记位点分离比例接近1:1,在P<0.05的条件下,248个标记中有49个偏离3:1的孟德尔分离比例,占标记位点总数的19.8%,说明该F2群体适于遗传作图。4.利用二倍体蒙古冰草、航道冰草杂种F2分离群体首次构建了冰草分子遗传图谱,它包含7个连锁群、175个分子标记,其中AFLP标记152个,RAPD标记23个,图谱全长416cM,平均图距2.47cM。5.对二倍体冰草10个重要农艺性状共检测到13个QTL,其加性效应各不相同,各位点的遗传贡献率介于10.1%～33.9%,13个QTL分布于6个连锁群上。控制株高的QTL1个,控制叶长的QTL1个,控制单株鲜重的QTL1个,控制单株干重的QTL2个,控制叶宽的QTL1个,控制分蘖数的QTL1个,控制茎粗的QTL 2个,控制叶片数的QTL 1个,控制茎叶比的QTL 2个,控制穗长的QTL 1个。

论文目录

• 摘要
• Abstract
• 前言
• 1 饲草新品种开发的必要性
• 2 小麦族多年生饲草及其远缘杂交育种研究概况
• 3 遗传标记的发展概况
• 3.1 形态标记
• 3.2 细胞学标记
• 3.3 生化标记
• 3.4 DNA 分子标记
• 3.4.1 基于DNA-DNA 杂交的DNA 标记
• 3.4.2 基于PCR 技术的DNA 标记
• 3.4.3 基于限制性酶切和PCR 的DNA 标记
• 3.4.4 基于单个核苷酸多态性的DNA 标记
• 4 作物遗传图谱研究进展
• 4.1 DNA 标记的选择
• 4.2 作图群体的建立
• 4.2.1 亲本的选配
• 4.2.2 分离群体类型的选择
• 4.2.3 作图群体大小
• 4.2.4 遗传连锁群的构建
• 4.2.5 与遗传作图有关的计算机软件
• 4.3 遗传图谱的研究意义
• 4.3.1 QTL 分析
• 4.3.2 标记辅助育种
• 4.3.3 图位克隆
• 4.4 饲草遗传图谱研究进展
• 5 本研究的内容及目的意义
• 第一章 老芒麦与紫芒披碱草杂种F1生育及细胞遗传学等特性的研究
• 1 材料与方法
• 1.1 供试材料及试验地概况
• 1.2 研究方法
• 1.2.1 生长发育及形态观测
• 1.2.2 花粉育性和结实性
• 1.2.3 染色体观察
• 1.2.4 EST 同工酶分析
• 2 结果与分析
• 2.1 植株生长及形态
• 2.2 花粉育性与结实性
• 2.3 细胞染色体特征
• 2.3.1 RTC 染色体
• 2.3.2 PMC MⅠ染色体
• 2.4 亲本及其正、反交杂种F1 同工酶酶谱特征
• 2.4.1 EST 同工酶酶谱
• 3 讨论与小结
• 第二章 加拿大披碱草与肥披碱草杂种F1 的生育及细胞学分析
• 1 材料和方法
• 1.1 供试材料
• 1.2 研究方法
• 2 结果与分析
• 2.1 植株生长速度、株型、穗型比较
• 2.2 花粉育性和结实性观察结果
• 2.3 细胞染色体特征
• 2.3.1 RTC 染色体
• 2.3.2 PMC MⅠ染色体
• 3 讨论与小结
• 第三章 加拿大披碱草、肥披碱草及其杂种F1的RAPD 分析
• 1 试验材料与方法
• 1.1 材料
• 1.2 方法
• 1.2.1 基因组DNA 的提取及纯度检测
• 1.2.2 RAPD 试验流程
• 1.2.3 DNA 谱带的统计
• 1.3 遗传多样性与遗传结构分析
• 1.3.1 多态性位点百分率
• 1.3.2 种群间的遗传距离和遗传相似度
• 2 结果与分析
• 2.1 DNA 的纯度
• 2.2 RAPD 扩增结果
• 2.3 种间遗传相似系数和遗传距离
• 3 讨论与小结
• 第四章 加拿大披碱草×肥披碱草杂种F1幼穗组培再生体系研究
• 1 材料与方法
• 1.1 材料
• 1.2 研究方法
• 1.2.1 培养基设置
• 1.2.2 外植体处理及培养过程
• 1.2.3 炼苗与移栽
• 1.2.4 数据处理
• 2 结果与分析
• 2.1 杂种F1 组培再生体系的建立
• 2.1.1 愈伤组织的诱导及继代培养
• 2.1.2 愈伤组织的分化
• 2.1.3 生根培养基的筛选
• 3 讨论与小结
• 第五章 冰草遗传图谱的构建
• 1 材料与方法
• 1.1 供试材料
• 1.2 研究方法
• 1.2.1 田间取样
• 1.2.2 DNA 提取与检测
• 1.3 AFLP、RAPD 引物
• 1.3.1 AFLP 引物及其来源
• 1.3.2 RAPD 引物及其来源
• 1.3.3 AFLP 分子标记试验流程
• 1.3.4 RAPD 试验流程
• 1.3.5 数据的统计
• 2 结果与分析
• 2.1 各材料DNA 纯度检测
• 2.2 AFLP 预扩增检测
• 2.3 AFLP 引物筛选及多态性分析
• 2.4 RAPD 引物筛选及多态性分析
• 2 群体AFLP、RAPD 标记的分离'>2.5 F₂ 群体AFLP、RAPD 标记的分离
• 2 群体构建的AFLP、RAPD 分子遗传图谱及其基本特征'>2.6 利用冰草F₂ 群体构建的AFLP、RAPD 分子遗传图谱及其基本特征
• 3 讨论与小结
• 3.1 关于亲本的选配及群体构建
• 3.2 关于AFLP 标记的作图效率
• 3.3 分子标记的偏分离及偏分离产生的机制
• 第六章 冰草重要农艺性状的QTL 分析
• 1 材料与方法
• 1.1 供试材料
• 1.2 研究方法
• 1.2.1 农艺性状观测
• 1.2.2 数据统计处理
• 2 结果与分析
• 2 群体的分离'>2.1 性状在双亲间的差异及在F₂群体的分离
• 2 群体中各性状间的相互关系'>2.2 F₂群体中各性状间的相互关系
• 2.3 冰草重要农艺性状的定位与分析
• 3 讨论与小结
• 结论
• 致谢
• 参考文献
• 附图
• 作者简介