黄瓜矮生性状的遗传分析及相关QTL_s初步定位

论文摘要

黄瓜（Cucumis sativus L.）是葫芦科重要成员之一,是世界上继番茄、白菜和洋葱之后的第四大被广泛种植的蔬菜作物。株高是黄瓜重要的农艺性状之一,黄瓜品种按植株高矮分为蔓生品种和矮生品种两大类型,在生产中应用的主要是蔓生黄瓜品种,但矮生黄瓜具有株型紧凑,无须整枝,能充分利用土地和光照资源,适于进行简易覆盖设施栽培,在各类设施栽培中可成倍提高种植密度,且只需简易的搭架和吊绳,在很大程度上节省了人力、物力和财力,其特殊的优势在生产中具有一定的应用前景。因此,培育植株高度适宜的“理想株型”正引起黄瓜育种家的关注。本研究以矮生黄瓜与蔓生黄瓜为试验材料,运用性状遗传体系分析方法对黄瓜株高性状进行遗传分析。以黄瓜矮生品系D8与蔓生品系JIN5杂交并自交得到的F2代为试材,应用ISSR分子标记技术和BSA（混合群体分组分析法）法寻找与黄瓜矮生基因连锁的分子标记。采用ISSR和SRAP的分子标记方法构建黄瓜遗传连锁图谱,利用复合区间定位方法对黄瓜矮生性状、第一雌花开花期等数量性状基因座（QTL）进行定位。研究的主要结果如下:1.以矮生黄瓜D8和蔓生黄瓜JIN5杂交并自交及回交所获得的6个世代（P1、P2、F1、BC1、BC2和F2）为材料,利用主基因+多基因混合遗传模型对黄瓜株高性状进行了遗传分析。结果表明:黄瓜株高受1对加性-显性主基因+加性-显性多基因共同控制,其中以主基因遗传为主,因此,在黄瓜育种实践中在早世代对株高选择有效。2.以黄瓜矮生品系D8与蔓生品系JIN5为亲本构建分离群体,应用ISSR分子标记技术和BSA（混合群体分组分析法）法寻找与黄瓜矮生基因连锁的分子标记,从100条ISSR引物中筛选到一条与黄瓜矮生性状相关的多态性引物UBC818,连锁关系分析表明,该标记与黄瓜矮生基因间的遗传距离为11.1cM。根据对该片段的序列分析结果重新设计了1对引物,将ISSR标记成功转化成了SCAR标记,并命名为UBC818-S。此SCAR标记可以在黄瓜苗期快速、准确、简便地鉴别出长矮生植株,从而为黄瓜矮生性状的分子标记辅助育种奠定了技术基础。3.应用ISSR和SRAP分子标记技术,构建了全长831.6cM的黄瓜分子遗传连锁图谱,标记平均间距为12.7cM,其中标记间最小遗传距离为4.8cM,最大遗传距离为22.3cM。运用WinQTLCart2.5软件,采用复合区间作图（CIM）法对黄瓜株高、第一雌花开花期等进行了QTL定位,检测到控制黄瓜株高性状的QTL位点2个,黄瓜平均节间距的QTL位点1个,第一雌花开花期的QTL位点7个。本研究的结果和检测到的QTL为进一步进行黄瓜株型育种的研究奠定了良好的基础。

论文目录

• 中文摘要
• 英文摘要
• 符号说明
• 文献综述
• 引言
• 1 矮生基因的遗传研究进展
• 1.1 水稻、麦类、玉米矮生性状的遗传研究进展
• 1.2 葫芦科作物矮生性状的遗传研究进展
• 1.3 番茄矮生性状的遗传研究进展
• 1.4 其他作物矮生性状的研究进展
• 2 分子标记技术的原理及在作物遗传育种中的应用
• 2.1 分子标记技术的原理
• 2.1.1 基于Southern 杂交的分子标记
• 2.1.2 基于PCR 技术的分子标记
• 2.2 分子标记技术在作物遗传育种中的应用
• 2.2.1 分子遗传连锁图谱的构建
• 2.2.2 品种、品系鉴定和杂交种纯度分析
• 2.2.3 种质资源遗传多样性分析
• 2.2.4 基因定位
• 2.2.5 标记辅助育种
• 3 作图群体的建立和黄瓜遗传图谱的研究进展
• 3.1 作图群体的建立
• 3.1.1 亲本选配
• 3.1.2 作图群体
• 3.1.3 群体大小
• 3.2 黄瓜遗传图谱的研究进展
• 4 QTL 的检测方法及研究进展
• 4.1 QTL 的定位群体
• 4.2 QTL 的检测方法
• 4.2.1 单标记分析法
• 4.2.2 区间作图法
• 4.2.3 复合区间作图法
• 4.2.4 QTL 定位的混合线性模型方法
• 4.3 黄瓜QTL 定位的研究进展
• 5 研究目的和意义
• 第一章 黄瓜株高性状遗传模型分析
• 1 材料与方法
• 1.1 实验材料
• 1.2 实验方法
• 1.2.1 矮生植株株高性状遗传分析群体的构建
• 1.2.2 田间种植管理与性状调查
• 1.2.3 株高相关性状的相关性分析
• 1.2.4 株高性状的遗传效应分析
• 2 结果与分析
• 2.1 D8 株高相关性状的特征
• 2.2 各世代株高的次数分布
• 2.3 株高相关性状的相关性分析
• 2.4 株高的主基因＋多基因遗传分析
• 2.4.1 候选遗传模型的选择和适合性检验
• 2.4.2 最适模型下的遗传参数估计
• 3 讨论
• 第二章 与黄瓜矮生基因连锁的ISSR 标记及其SCAR 转换
• 1 材料与方法
• 1.1 试验材料
• 1.2 试验试剂
• 1.3 试验方法
• 1.3.1 分离群体的构建
• 1.3.2 DNA 的提取
• 1.3.3 ISSR 分析
• 1.3.4 引物筛选与标记验证
• 1.3.5 数据统计分析
• 1.3.6 特异片段的回收、克隆和测序以及SCAR 标记分析
• 2 结果与分析
• 2.1 D8 和JIN5 之间节间距离的遗传
• 2.2 ISSR 引物的筛选
• 2.3 ISSR 标记与矮生基因的连锁分析
• 2.4 特异片段的序列测定及SCAR 引物的设计
• 2 群体中的验证'>2.5 SCAR 引物在亲本及F₂群体中的验证
• 3 讨论
• 第三章 黄瓜遗传图谱构建及株高相关性状的QTLs 定位
• 1 材料与方法
• 1.1 群体的构建及DNA 的提取
• 1.2 植株农艺性状的鉴定
• 1.3 PCR 反应及其电泳检测
• 1.3.1 ISSR、SRAP 的PCR 反应
• 1.3.2 电泳及其检测
• 1.4 引物筛选
• 1.5 数据的统计、收集、编码及连锁分析
• 1.6 QTL 定位
• 2 结果与分析
• 2.1 D8（矮生）和JIN5（蔓生）部分农艺性状特点
• 2.2 亲本间多态性标记的筛选
• 2.3 黄瓜遗传连锁图谱的构建
• 2.4 株高相关性状的QTL 定位
• 2.4.1 株高与平均节间距的QTL 分析
• 2.4.2 第一雌花开花时间的QTL 分析
• 3 讨论
• 全文结论
• 参考文献
• 致谢
• 攻读学位期间参与论文发表情况