中国陆地棉品种演化的遗传学分析

论文摘要

中国是棉花种植面积最大的国家之一,但我国并不是棉花起源国,棉花的生产和育种都是从引进品种发展起来的。斯字棉2B、岱字棉15等都曾在全国大面积种植,是我国植棉史上对提高棉花产量和纤维品质最成功的引进品种。正是在这些种质资源的基础上,我国育种家培育了大量的优良品种。因此,对斯字棉2B、岱字棉15等这些基础种质的研究有助于了解我国棉花品种培育的基础,并对育种工作提供有益信息。遗传多样性是指种内不同种群之间或一个种群内部不同的个体的遗传变异,是农作物品种遗传改良的基础,也是核心种质构建、杂种优势群划分和生物信息学的重要研究内容。对陆地棉基础种质及其主要衍生品种遗传多样性进行研究,可以从育种起源上揭示我国棉花的遗传基础,了解现有种质的遗传背景和遗传多样性的状况,为育种家高效发掘种质资源重要性状基因打下基础。本研究利用作为我国棉花品种最主要来源的四个原始品种：斯字棉2B、福字棉6号、岱字棉15和中棉所7号,通过构建四交分离群体作为遗传作图群体,利用JoinMap3.0构建了一张陆地棉品种间的SSR标记遗传图谱。该图谱由58个连锁群组成,总长1691.0cM,含有201个多态位点。单个连锁群的标记数从2个到13个,平均3.5个。长度从1.9cM到90.2cM,平均为29.2cM。两多态位点间的平均遗传距离为8.4cM,覆盖率为33.8%。其中54个连锁群被定位到25条染色体上（D4没有）。A亚组含24个连锁群,D亚组30个。并用MapQTL V5.0对7个农艺性状和5个纤维品质性状进行QTL定位,在F2、F2：3两世代中共检测到83个QTL,其中8个为显著性QTL,3个在两世代中均能检测到。与农艺性状相关的QTL59个,其中有7个为显著性QTL。与纤维品质性状相关的QTL24个,其中有1个为显著性QTL。本研究同时以在我国具有代表性的外引及自育的81份陆地棉品种为实验材料,采用分布于棉花全基因组的207对SSR引物及12个表型性状进行遗传多样性分析,比较不同生态区类型和不同系谱来源的棉花品种间的差异。207对引物共检测到541个等位变异,基因多样性指数（He）平均为0.3174。根据SSR标记检测结果,基于遗传距离的81个品种的Neighbor-Joining聚类结果仅和部分系谱一致,这与我国各系统品种相互交杂的事实相吻合。按不同的生态区来源分析,国内的遗传基础较狭窄,但部分农艺和纤维品质性状有较大的改善；国内黄河流域和长江流域两个棉区育成的品种间的遗传相似性很接近,遗传多样性水平也相当。按不同系谱衍生系分析,被我国育种家广泛应用的岱字棉和斯字棉遗传距离较近,金字棉和福字棉在表型上有较好的表现。最后,利用关联分析考察81份陆地棉品种中多个性状大多数QTL的关联位点及其等位变异,综合分析优异等位变异在这81份代表性品种中的变异及传递情况。用TASSEL软件分析可知,棉花基因组内位点间的LD水平较低,常异花的授粉方式和品种培育过程中频繁的杂交选择是主要原因。通过关联分析,检测到大量标记位点与农艺及纤维品质性状的相关性,并发掘出这些标记位点的优异等位变异,以及含有该等位变异的棉花品种,为棉花育种工作的开展提供有益信息；同时本研究也为开展下一步更加深入的工作打下了基础。

论文目录

• 摘要
• ABSTRACT
• 主要缩略词
• 第一部分 文献综述
• 引言
• 第一章 分子标记的类型及其应用
• 1 分子标记的种类及其特点
• 1.1 RFLP
• 1.2 RAPD
• 1.3 SSR
• 1.4 AFLP
• 1.5 SRAP
• 1.6 SNP
• 2 分子标记技术的应用
• 2.1 分子图谱构建和基因克隆
• 2.2 植物分类学及遗传多样性研究
• 2.3 标记辅助选择育种
• 第二章 棉花遗传图谱构建和QTL定位
• 1 棉花的分子遗传图谱
• 2 棉花的QTL定位
• 2.1 产量性状的QTL定位
• 2.2 纤维品质性状的QTL定位
• 2.3 抗病性状的QTL定位
• 2.4 生理及其他性状的QTL定位
• 第三章 陆地棉种质资源概述及遗传多样性研究
• 1 我国陆地棉品种的引种
• 2 我国陆地棉育种的基础种质
• 3 陆地棉遗传多样性研究现状
• 4 陆地棉遗传多样性研究的意义
• 本研究的目的和意义
• 第二部分 研究报告
• 第四章 中国陆地棉原始品种重要农艺及纤维品质性状的QTL定位
• 1 材料和方法
• 1.1 亲本材料和作图群体构建
• 1.2 田间种植
• 1.3 性状调查
• 1.4 群体分析
• 1.5 数据处理、图谱构建及QTL定位
• 2 结果与分析
• 2.1 亲本间的性状差异和性状在四交分离群体中的变异
• 2.2 性状间的相关分析
• 2.3 陆地棉品种间遗传图谱的构建
• 2.3.1 标记的分离类型及多态比例
• 2.3.2 陆地棉品种间的遗传图谱
• 2.4 QTL定位
• 2.4.1 农艺性状QTL定位
• 2.4.2 纤维品质性状QTL定位
• 3 讨论
• 3.1 四交群体遗传作图及QTL定位效果
• 3.2 QTL的稳定性
• 3.3 成簇QTL
• 第五章 陆地棉品种的遗传多样性研究
• 1 材料和方法
• 1.1 实验材料选取及表型性状调查
• 1.2 DNA提取及SSR标记分析
• 1.3 数据处理
• 2 结果与分析
• 2.1 品种遗传距离及聚类分析
• 2.2 基于SSR分子标记的遗传多样性分析
• 2.2.1 不同生态区品种的遗传多样性
• 2.2.2 不同系谱衍生系间的遗传多样性
• 2.3 基于表型性状的遗传多样性分析
• 2.3.1 不同棉区品种的遗传差异
• 2.3.2 不同系谱衍生系的遗传差异
• 3 讨论
• 3.1 遗传多样性分析的途径
• 3.2 我国棉花品种的遗传多样性
• 第六章 中国陆地棉品种优异等位变异的检测及传递分析
• 1 材料和方法
• 1.1 实验材料的选取及表型性状调查
• 1.2 连锁不平衡的衡量
• 1.3 群体结构分析
• 1.4 标记位点与QTL的关联分析
• 1.5 优异等位变异的确认及传递分析
• 2 结果与分析
• 2.1 连锁不平衡及群体结构分析
• 2.2 与陆地棉农艺及纤维品质性状相关联的SSR标记
• 2.3 与FBL定位QTL一致的标记位点
• 2.4 优异等位变异的发掘
• 2.5 优异等位变异的传递分析
• 3 讨论
• 3.1 SSR位点连锁不平衡与关联作图的关系
• 3.2 群体结构分析的必要性
• 3.3 关联分析定位QTL的特点及应用
• 3.4 关联位点及优异等位变异的利用
• 全文结论
• 参考文献
• 致谢