黄淮麦区85个小麦品种(系)遗传多样性的SRAP标记分析和农艺性状的变异特征

论文摘要

黄淮麦区已成为我国最大的中强筋小麦生产基地,但是黄淮麦区小麦品种（系）因采用相同或相近亲本而使遗传基础日趋单一化。一些学者已深刻认识到要继续提高小麦的育种水平,必须提高育种基础材料的遗传多样性。本文利用SRAP标记和农艺性状的表型特征对黄淮麦区85个小麦品种进行了分析研究,旨在揭示其遗传多样性,为黄淮麦区小麦品种（系）的改良提供参考。主要研究结果如下:1黄淮麦区85个小麦品种（系）农艺性状的特征分析（1）黄淮麦区85个小麦品种（系）8个生物学农艺性状的比较85个小麦品种（系）8个生物学农艺性状的调查结果表明,在叶型方面,叶中等宽度的品种个数是50,占所有品种个数的59%,叶较宽的品种个数为8,其余品种基本为窄叶型,部分品种叶片上挺。在幼苗习性上,直立型品种个数57,占全部品种的67%,半直立型只有5个品种,匍匐型、半匍匐型分别有12、11个品种。在抗倒性方面,重伏品种个数13,全部为五十、六十年代品种,茎秆细长较弱,微伏品种个数4,无中等或较严重倒伏现象,其余品种（系）生长正常。85个小麦品种中,无芒或少芒品种只占13%,其余全为长芒,没有曲芒或顶芒。对于耐寒性,所有品种基本无冻害发生,早期品种（系）农大183、济南17,当代品种（系）豫麦47、济麦22冻性较差。在穗型特征上,纺锤型品种（系）个数36个,占42%,棍棒型个数最少,是7个,圆柱和圆锥居中,分别为29、13。关于锈病,高抗品种个数47、中抗品种个数29,高抗、中抗占所有品种个数的90%,另外5个高感、3个中感、1个轻感品种。在叶枯病方面,高感品种2个,11个中感品种,9个中抗品种,8个高抗品种,其余55个品种基本为免疫品种。（2）黄淮麦区小麦品种（系）叶穗部及其他农艺性状的变异12个叶穗部及其他农艺性状的变异分析表明,变异系数最大的是芒长,为36.8;变异系数最小的是籽粒灌浆期,为6.4。另外,穗粒数、旗叶长、旗叶面积等3个性状同时说明黄淮麦区种质资源具有一定的变异潜力。（3）黄淮麦区小麦品种（系）叶穗部及其他农艺性状的聚类分析为了研究黄淮麦区种质资源在农艺性状上的变异特点,利用12个叶、穗部及其他农艺性状计算了85个材料间的欧氏距离。欧氏距离的变异区间为1.85-11.32,平均为5.62。在这些材料中,欧氏距离最小的是藁城8901和济麦22,为1.85;欧氏距离最大的是山融3号与济南2号,为11.32,在欧氏距离为16.25处可以把所有材料分为3大类,6小类。2 SRAP在85个小麦品种（系）间的标记特征和应用（1）建立了适于黄淮麦区小麦品种（系）DNA分析的SRAP优化技术体系:10×PCR buffer（含Mg2+）2.0u L,dNTP（2.5mol/L）1.5ul,正向引物（50ng/u L） 0.5uL,反向引物（50ng/uL） 0.5uL,Taq酶（2.5u/uL）0.3ul,DNA模板（60ng/uL）0.5uL,无菌双蒸水14.7uL,总体积20uL。（2）用22个SRAP引物组合对85个黄淮麦区小麦品种（系）进行研究表明,22个SRAP引物组合共扩增出120个多态性位点,每个引物组合的多态性条带数从1～12不等,平均每个引物组合（平均遗传丰富度）产生5.5个多态性条带。每个正向引物与10个不同的反向引物组合扩增的多态性条带为5～35条。每个反向引物与6个不同的正向引物组合扩增的多态性条带为2～30条。单个正向引物与不同反向引物组合产生多态性条带的引物组合数为1～4个,单个反向引物与不同正向引物组合产生多态性条带的引物组合数为1～4个,不同正、反向引物间产生多态性条带的引物组合数基本一致。其中,ME5与EM3差异位点数最多,12个。多态性信息指数PIC值为0～0.91,平均值（多样性指数）为0.79。其中以引物组合ME5EM3的值最高0.91,ME2EM1值最低0。（3） 18个多态性引物组合的鉴别能力分析表明,在18个多态性引物组合中,鉴别能力变幅0～0.71,平均为0.106,有1个SRAP引物组合鉴别不出任何小麦品种（系）;引物组合Me1Em1的鉴别能力最高,为0.71,可鉴别出60个小麦品种（系）。单引物组合的鉴别能力较低,没有得到完全区分所有品种（系）的单引物组合,需将多个引物组合搭配使用。（4）用SRAP标记对85个黄淮麦区小麦品种（系）进行遗传多样性分析得出,遗传相似系数变化范围为0.0667～0.8322,平均值为0.5399。在平均相似系数0.486时可以聚成5大类,8个亚类。第一时期（1960年以前）品种（系）的平均相似系数最高（0.6711）,第二时期（1970-1980年代）居中（0.6438）,第三时期品种（系）的平均相似系数最低（0.4995）。第二时期品种（系）的相似系数变幅最小（0.487～0.748）,第一时期居中（0.487～0.748）,第三时期相似系数变幅最大（0.067～0.814）。总体来看,黄淮麦区小麦遗传多样性呈上升趋势,但遗传基础仍需要进一步的扩展。

论文目录

• 摘要
• Abstract
• 1 引言
• 1.1 分子标记在小麦遗传多样性上的研究发展
• 1.1.1 分子标记RFLP 在小麦遗传多样性上的应用
• 1.1.2 分子标记RAPD 在小麦遗传多样性上的应用
• 1.1.3 分子标记AFLP 在小麦遗传多样性上的应用
• 1.1.4 分子标记SSR 在小麦遗传多样性上的应用
• 1.2 SRAP 方法的研究进展
• 1.2.1 SRAP 标记的引物设计与特点
• 1.2.2 SRAP—PCR 扩增
• 1.2.3 凝胶电泳分析
• 1.2.4 扩增产物检测与片段测序
• 1.2.5 SRAP 反应体系优化
• 1.2.6 SRAP 在品种遗传多样性研究中的应用
• 1.3 本研究的目的意义
• 2 材料与方法
• 2.1 试验材料
• 2.2 仪器设备
• 2.3 试验设计
• 2.4 田间种植
• 2.5 DNA 提取方法
• 2.6 DNA 质量检测方法
• 2.7 SRAP 多态性引物的选用
• 2.8 PCR 扩增程序
• 2.9 SRAP 技术研究
• 2.9.1 体系优化
• 2.9.2 多态性引物筛选
• 2.9.3 SRAP 扩增产物检测技术
• 2.9.3.1 凝胶电泳系统
• 2.9.3.2 染色方法
• 2.9.4 试剂配制
• 2.9.5 数据统计方法
• 3 结果分析
• 3.1 黄淮麦区85 个小麦品种（系）农艺性状的特征分析
• 3.1.1 黄淮麦区85 个小麦品种（系）生物学农艺性状特征
• 3.1.2 黄淮麦区85 个小麦品种（系）叶穗部及其他性状的变异特点
• 3.2 SRAP 体系优化及优化结果
• 2+用量优化'>3.2.1 Mg²⁺用量优化
• 3.2.2 DNA 模板用量优化
• 3.2.3 dNTPs 用量优化
• 3.2.4 TagDNA 聚合酶用量优化
• 3.2.5 引物浓度用量优化
• 3.2.6 优化后的 SRAP 反应体系
• 3.3 用SRAP 标记分析85 个小麦品种（系）遗传多样性
• 3.3.1 SRAP 在85 个小麦品种（系）间的扩增结果
• 3.3.2 SRAP 对黄淮麦区85 个小麦品种（系）的鉴定能力
• 3.3.3 黄淮麦区85 个小麦品种（系）的遗传多样性分析
• 3.3.4 不同育种时期黄淮麦区小麦品种（系）遗传多样性分析
• 4 讨论
• 4.1 黄淮麦区85 个小麦品种（系）农艺性状的多样性分析
• 4.2 SRAP 的扩增特点
• 4.3 黄淮麦区85 个小麦品种（系）的遗传多样性
• 4.4 聚类分析与主坐标分析
• 4.5 进一步研究的设想
• 5 结论
• 5.1 黄淮麦区85 个小麦品种（系）农艺性状特征
• 5.2 SRAP 在85 个小麦品种（系）间的标记特征和应用
• 6 创新点
• 参考文献
• 附录
• 致谢