大麦苗期耐湿性遗传分析与QTL定位

论文摘要

湿害是影响大麦产量和品质的重要因素之一,尤其是对我国长江中下游地区影响严重。大麦幼苗生长是后期产量形成的基础,了解大麦苗期耐湿性的遗传机制,尤其是对大麦苗期耐湿性QTL进行定位分析,将有助于大麦苗期耐湿性的分子标记辅助选择育种。本文以泰兴9425X Franklin构建的DH群体及亲本为材料。于2009年和2010年苗期进行湿害处理,以正常生长幼苗为对照,考察幼苗的苗高、叶龄、黄叶数、分蘖数,测定叶片的叶绿素含量、SOD酶活性、丙二醛含量生理指标。分析亲本及DH系在对照和湿害胁迫条件下各性状的差异性与相关性。利用该群体的分子遗传图谱,对各性状进行QTL定位,综合分析两年份不同环境下QTL的表达特点,定位大麦耐湿主效QTL,研究结果如下：（1）对照和湿害胁迫条件下,双亲各性状均存在差异,且部分性状在亲本间的差异达到了显著或极显著水平。湿害对DH群体各性状都产生了明显影响,群体内存在耐湿性基因的差异,即DH群体内各性状存在广泛变异,且均存在明显的双向超亲分离,大部分性状的次数分布呈现单峰连续分布,表明考察性状符合多基因控制的数量性状特征,适合进行QTL定位分析。（2）两年间在对照和湿害胁迫条件下,7个苗期耐湿相关性状共定位到158个QTL,其中对照条件下74个,湿害胁迫条件下84个。每个性状检测到的QTL数目在1-8个之间,单个QTL对表型变异的解释率范围为6.56%-38.38%,LOD值范围2.48-7.92。在各染色体上均有分布,其中在第2、3和第5染色体上有明显的成簇分布现象,可能存在基因的一因多效或多基因的紧密连锁,即这些区段为控制耐湿相关性状的热点区域。（3）检测到59个只在湿害条件下特异表达的QTL,其中有30个等位基因来自耐湿亲本Taixing9425,29个等位基因来自敏感亲本Franklin,表明两个亲本对耐湿性等位基因的贡献是相同的。耐湿性QTL的LOD值介于2.51-7.58之间,贡献率最小的为8.82%,最大的为36.46%。由黄叶数和叶绿素含量定位到的耐湿性QTL最多,分别为12个和17个,占总数的50%。（4）根据不同年份及同一年份不同调查时期定位到苗期耐湿性QTL的重演性,有4个稳定表达的耐湿性QTL,包括位于第3染色体上的QTLqSH3一1,该QTL位于标记bPb-0079-bPb-6765之间；位于第5染色体上的QTL qYLN5-1,该QTL在标记p5b1附近；位于第4染色体上的QTL qCC4-1,该QTL在分子标记bPb-6523附近；位于第5染色体上的QTL qCC5-3,该QTL位于p9b7-bPb-0171标记区间。

论文目录

• 摘要
• Abstract
• 1 前言
• 1.1 湿害产生的原因
• 1.2 湿害对麦类作物的影响
• 1.3 麦类作物的耐湿性机理
• 1.3.1 形态适应
• 1.3.2 代谢适应
• 1.3.2.1 无氧呼吸的启动
• 1.3.2.2 细胞和个体生长发育的激素调节
• 1.3.2.3 抗氧化机制的启动
• 1.4 耐湿性鉴定指标
• 1.5 品种间耐湿性差异及遗传性分析
• 1.6 复杂数量性状基因定位的原理与方法
• 1.6.1 DNA分子标记及其类型
• 1.6.2 作图群体的建立和发展
• 1.6.2.1 亲本的选配
• 1.6.2.2 作图群体的类型
• 1.6.3 构建分子连锁图
• 1.6.3.1 DNA标记分离数据的收集与整理
• 1.6.3.2 连锁图谱的构建与连锁群的染色体定位
• 1.6.4 QTL作图的方法与比较
• 1.6.4.1 基于标记的分析法
• 1.6.4.2 基于性状的分析法
• 1.6.4.3 作图方法比较
• 1.6.5 QTL定位统计软件和阈值
• 1.6.6 影响QTL定位分析的因素
• 1.6.7 QTL定位研究在育种中的应用
• 1.7 大麦重要性状的定位研究进展
• 1.8 论文研究的目的与意义
• 2 材料与方法
• 2.1 试验材料
• 2.2 试验设计
• 2.3 考察性状和测定方法
• 2.4 数据分析
• 3 结果与分析
• 3.1 亲本与DH群体表型数据分析
• 3.1.1 2009年湿害对亲本及DH群体苗期性状的影响
• 3.1.1.1 亲本间及处理间苗期性状的差异性
• 3.1.1.2 DH群体苗期性状在对照和湿害胁迫下的表现
• 3.1.1.3 湿害对DH群体苗期性状的影响
• 3.1.1.4 DH群体苗期性状的相关性
• 3.1.1.5 湿害处理条件下,亲本和DH群体根系及茎叶性状的表现
• 3.1.1.6 湿害条件下,DH群体根系及茎叶性状的差异性
• 3.1.1.7 湿害条件下,DH群体根系及茎叶性状的相关性
• 3.1.2 2010年湿害对亲本及DH群体苗期性状的影响
• 3.1.2.1 不同调查时期亲本苗期性状的差异性
• 3.1.2.2 不同调查时期DH群体苗期性状的表现
• 3.1.2.3 不同测定时期湿害对DH群体幼苗性状的影响
• 3.1.2.4 不同时期DH群体苗期性状间的相关性
• 3.2 大麦苗期耐湿相关性状的QTL定位分析
• 3.2.1 2009年苗期耐湿相关性状QTL定位分析
• 3.2.2 2010年苗期耐湿相关性状的QTL定位分析
• 3.2.2.1 第一期苗期耐湿相关性状的QTL定位分析
• 3.2.2.2 第二期苗期耐湿相关性状的QTL定位分析
• 3.2.2.3 第三期苗期耐湿相关性状的QTL定位分析
• 3.3 两年份大麦耐湿相关性状QTL的统计分析
• 3.4 两年份耐湿性QTL的重演性分析
• 4 小结与讨论
• 4.1 大麦耐湿性鉴定指标的研究
• 4.2 关于QTL定位的问题
• 4.3 QTL定位群体的有效性及超亲现象
• 4.4 苗期耐湿相关性状QTL的重叠现象
• 4.5 不同环境条件下QTL的异同
• 4.6 本研究小结及展望
• 参考文献
• 附录
• 致谢