利用微卫星标记分析中国谷子地方品种的群体结构与遗传多样性

论文摘要

谷子是我国重要的粮食作物之一,在我国农业生产中占有重要地位。种质资源的遗传多样性评价以及种质间的遗传关系研究可以为谷子的育种提供重要的基础信息。我国谷子地方种质资源十分丰富,这些地方品种中含有许多优异的基因资源,因此可以利用这些资源进行谷子种质改良和创新。本实验利用SSR自动荧光检测技术,分析了我国地方品种的遗传多样性水平和群体遗传结构,主要试验结果如下：1.利用覆盖谷子全基因组的77对SSR标记位点对262份谷子地方品种进行了遗传多样性分析,共检测到1281个等位变异,平均每个SSR位点为24个等位变异,基因多样性平均为0.8648,多态性信息含量（PIC）平均为0.8508,Shannon’s多样性指数平均为2.4525,表现出了较高的遗传多样性。2.本研究采用了基于遗传距离UPGMA算法和NJ算法两种聚类方法进行群体结构分析,两种方法所得的聚类结果基本一致。根据STRUCTURE软件给出的结果,将我国262份谷子地方品种划分为六个类群,其中组群Ⅰ包括33份材料,主要是来自东北平原黑龙江的材料；组群]Ⅱ包括31份材料,以淮南地区的种质资源为主；组群Ⅲ包括47份材料,主要是来自西北内陆和内蒙高原的材料；组群Ⅳ仅包括16份材料,主要是来自西藏的几份材料和来自国外的几个具有代表性的材料；组群V包括53份材料,以黄土高原最多；组群Ⅵ包含的材料数量最多,包括82份谷子地方品种,主要是来自东华北平原的材料,如辽宁、吉林、河北、北京、天津、河南、山东、江苏等省,以及与华北平原相邻的其他省份的部分地区。3.地方品种群体间的遗传多样性比较显示Pop6群体最大,平均等位基因数最多,基因多样性也最高,Pop3的多样性与Pop6相近；综合各项指标多样性最低的是材料数最少的Pop4。六个群体虽然包含的材料数量多少不一,但他们之间平均多样水平相差不大。4.通过计算群体间的遗传距离和相似系数发现,群体3和群体5之间的遗传距离最小,群体间的遗传分化系数Fst也最小,表明两个群体间最相近。而群体2和群体4之间的遗传距离最大,群体1和群体6之间的遗传分化系数最大。5.分子变异分析（AMOVA）显示,58.06%的遗传变异来自群体间,41.94%的遗传变异来自群体内部。所以本实验群体的变异来源主要来自群体间。6.在调查的12个农艺性状中遗传多样性指数最高的是株高,为2.0873；其次是茎长,为2.0749；最低的是穗松紧,为1.0033。其中在叶鞘颜色、穗松紧、穗型、刚毛长等4个性状中,各自性状所占的比例分布并不均匀,总是集中表现在某一特征上。7.通过对12个性状进行相关分析发现达到显著水平的共有30对性状,占总数的45.5%。其中,在正相关中,以穗粒重与穗重的相关系数最大,为0.900；相关系数最小的是穗长与穗型,为0，表现为不相关。在负相关中,负相关最大的是穗松紧与穗粗,相关系数为-0.329。其中分布在-0.300～0.300间的相关系数占总数的83.3%,这说明尽管部分农艺性状之间存在显著的相关性,但大部分性状间的相关系数较低。

论文目录

• 摘要
• Abstract
• 目录
• 引言
• 1 文献综述
• 1.1 中国谷子种质资源概况
• 1.1.1 谷子地方品种概况
• 1.1.2 谷子育成品种概况
• 1.2 谷子种质资源多样性研究进展
• 1.2.1 多样性研究的意义及方法
• 1.2.2 以表型为基础的研究进展
• 1.2.3 以DNA分子标记为基础的多样性研究进展
• 1.3 群体结构的概念及研究方法
• 1.3.1 群体结构的概念和影响因素
• 1.3.2 群体结构的度量方法
• 1.3.3 连锁不平衡
• 1.3.4 其他重要农作物的群体结构研究进展
• 1.4 本研究的目的和意义
• 2 SSR标记分析谷子地方品种的群体结构与遗传多样性
• 2.1 实验材料
• 2.1.1 植物材料
• 2.1.2 谷子SSR引物来源
• 2.1.3 药品试剂
• 2.1.4 主要仪器及设备
• 2.2 实验过程
• 2.2.1 试剂配制
• 2.2.2 基因组DNA的提取
• 2.2.3 SSR引物的筛选
• 2.2.4 产物扩增及检测
• 2.3 数据处理与分析
• 2.3.1 数据提取
• 2.3.2 数据分析
• 2.4 结果与分析
• 2.4.1 遗传多样性分析
• 2.4.2 聚类分析
• 2.4.3 群体结构分析
• 2.4.4 连锁不平衡分析
• 3 谷子地方品种的表型多样性研究
• 3.1 材料与方法
• 3.1.1 材料的来源
• 3.1.2 材料的田间种植与农艺性状的调查
• 3.2 数据的整理与分析
• 3.2.1 质量性状赋值
• 3.2.2 数量性状类型划分
• 3.2.3 遗传多样性指数计算
• 3.3 结果与分析
• 3.3.1 262份谷子地方品种的表型多样性分析
• 3.3.2 地方品种表型性状间的相关分析
• 4 讨论
• 4.1 我国谷子地方品种的多样性评价
• 4.2 中性分析
• 4.3 群体结构与聚类分析
• 4.4 区域品种的来源和交流
• 4.5 连锁不平衡分析
• 结论
• 1 建立了谷子完整的多样性分析方法
• 2 262份谷子地方品种的遗传多样性
• 3 262份谷子地方品种的聚类分析
• 4 262份谷子地方品种的群体结构
• 5 连锁不平衡分析
• 参考文献
• 附录
• 附表1:地方品种材料信息表
• 附表2:实验用SSR荧光引物一览表
• 缩略词表
• 致谢
• 攻读学位期间取得的科研成果清单