中国、澳大利亚和印度甘蓝型油菜遗传多样性和杂种优势分析

论文摘要

种质资源的收集、评价、创新和利用,对防止遗传基础单一化,选育甚至重新塑造一批适应性广,高产、优质的油菜新品种具有重大意义。早期预测杂交组合的杂种优势,对指导杂种亲本的准确选配,选育出强优势杂种组合意义重大。本试验应用SRAP、SSR分子标记分析评价了48份来自中国、澳大利亚和印度的甘蓝型油菜遗传多样性,根据品种间的遗传聚类结果,选择12份亲本按NCⅡ6×6配制36份杂种,并进行杂种优势比较试验,研究了分子水平遗传多样性与杂种优势的关系。主要结果如下:1.69对SRAP随机组合引物和114对SSR引物,在来自中国、澳大利亚和印度的48份甘蓝型油菜品种基因组DNA中,分别扩增出204条和195条差异DNA条带,多态性引物比率分别为73.91%和71.05%,平均每对引物组合分别产生4条和2.4条多态性DNA条带。2.SRAP和SSR标记的品种间分子遗传距离相似系数r=0.6135,但决定系数较小,R2=0.3764。品种间SRAP标记的UPGMA聚类,在遗传距离0.4950处划分为三大类群ⅰ、ⅱ和ⅲ。而SSR标记分析的,在遗传距离0.4675处被划分为二大类群Ⅰ和Ⅱ。3.SSR和SRAP标记的POPGENE分析结果表明,三个国家的甘蓝型油菜种群间的遗传分化较大,种群间的变异分别占总种群变异的27.8%、28.68%,而种群内的变异分别为72.2%、71.32%,品种的种群基因多样性变异主要来源于种群内部。4.SRAP标记在中国、澳大利亚和印度品种中,分别检测到8个、8个和5个专有等位基因（Private allele）专有位点,分别占总检测位点的4.88%、4.88%和3.05%;SSR标记分别检测到12个、8个和6个专有位点,分别占总检测位点的6.94%、4.62%和3.47%。5.利用农艺性状表现值、SRAP、SSR及产量相关性状QTLs标记,估算了12份杂交亲本间的遗传距离,并构建了遗传聚类图。DNA分子标记方法估算亲本的遗传距离间的相似程度极高,农艺性状表现值估算亲本的遗传距离与产量相关性状QTLs标记的相似程度达显著水平,说明了产量相关性状QTLs标记与某些农艺性状关联。6.苗期杂种优势比较试验表明,甘蓝型油菜杂种从生长初期就开始表现出营养体杂种优势,具体表现在主根长和子叶下胚轴伸长快,侧根数增多。主根长与侧根数显著相关（r=0.5935）;鲜重与于重高度相关（r=0.9565）,与叶数显著相关,（r=0.516）。鲜重与干重、鲜重与叶数中亲优势间高度正相关,而干重与叶数中亲优势间呈显著相关。7.武汉和兰州环境下,36份F1的产量相关性状表型值及其中亲优势平均表现及变异范围均不同。48个参试材料（12份亲本及36份F1杂种）产量相关性状的均方,在基因型、环境间均达极显著差异。在基因型与环境间互作效应上,除单株产量外,其他性状均达显著或极显著差异。这表明甘蓝型油菜产量相关性状易受基因型和环境等因素影响。8.分析了产量相关性状的关系。其中,武汉试验点,株高、有效分枝部位高度、主花序有效角果数、单株角果数、角果长度与单株产量极显著正相关;兰州试验点,单株产量与一次有效分枝数、单株角果数极显著正相关,与主花序长度极显著负相关。9.分析了遗传距离与杂种性状表现及中亲优势的关系。结果表明,5种方法（农艺性状表现值、SSR、SRAP、SSR及SRAP联合标记和产量相关性状QTLs标记）估算亲本间的遗传距离,难于预测甘蓝型油菜杂种苗期、产量相关性状及杂种优势表现。对杂种组合分类后,农艺性状或分子标记估算的遗传距离仍然难于预测杂种单株产量及其杂种优势的表现。10.两个环境下,模拟了遗传距离与单株产量中亲优势间的关系趋势。结果表明,当亲本间遗传距离在两个极端范围（极小和极大）时,单株产量杂种优势不明显,而处于适当范围时,单株产量表现出强大的杂种优势。高产量（性状值及中亲优势）杂交组合的分子遗传距离及等位基因杂合度,比低产量杂交组合的大及高。

论文目录

• 摘要
• ABSTRACT
• 缩略语表
• 1 文献综述
• 1.1 油菜种质资源的研究
• 1.1.1 油菜种质资源重要性
• 1.1.2 油菜种质资源收集
• 1.1.3 油菜种质资源评价方法概述
• 1.1.4 分子标记技术对油菜种质资源进行评价和利用
• 1.1.4.1 RFLP标记
• 1.1.4.2 RAPD标记
• 1.1.4.3 AFLP标记
• 1.1.4.4 ISSR标记
• 1.1.4.5 SSR标记
• 1.1.4.6 SRAP标记
• 1.1.4.7 甘蓝型油菜产量及其相关性状的QTLs定位
• 1.2 杂种优势遗传机理研究
• 1.2.1 两种假说和上位性效应的验证
• 1.2.2 基因表达差异
• 1.2.3 基因结构变化或甲基化
• 1.3 亲本遗传差异与杂种优势
• 1.3.1 常规方法分析亲本遗传差异与杂种优势关系的局限性
• 1.3.2 分子标记研究遗传差异与杂种优势
• 1.3.3 分子标记预测甘蓝型油菜杂种优势的研究
• 1.4 本研究的目的和意义
• 2 材料和方法
• 2.1 材料
• 2.2 田间试验设计和性状考查
• 2.3 基因组 DNA提取
• 2.4 分子标记分析
• 2.4.1 SRAP标记
• 2.4.2 SSR标记
• 2.5 数据记录和分析
• 2.5.1 分子标记数据记录和处理
• 2.5.2 四种方法的遗传距离相似性分析
• 2.5.3 农艺性状数据处理
• 3 结果和分析
• 3.1 甘蓝型油菜的遗传多样性分析
• 3.1.1 SRAP和 SSR标记的多态性分析
• 3.1.2 SRAP和 SSR标记的分子相似性分析
• 3.1.3 品种的UPGMA聚类分析
• 3.1.3.1 基于SRAP标记的UPGMA聚类分析
• 3.1.3.2 SSR标记的 UPGMA聚类分析
• 3.1.4 48份甘蓝型油菜品种种群的遗传分化
• 3.2 杂交亲本遗传差异分析
• 3.2.1 农艺性状表现
• 3.2.2 SRAP和SSR标记对甘蓝型油菜基因组位点的检测
• 3.2.3 SRAP和SSR标记在三个地区甘蓝型油菜基因组中的分配
• 3.2.4 杂交亲本的遗传聚类
• 3.2.5 农艺性状、SSR、SRAP和QTLs标记遗传距离的关系
• 3.3 甘蓝型油菜遗传差异与杂种优势关系的分析
• 3.3.1 农艺性状及其杂种优势表现
• 3.3.1.1 苗期性状及其杂种优势表现
• 3.3.1.2 苗期性状及其杂种优势的相关性
• 3.3.1.3 杂种产量相关性状及其中亲优势
• 3.3.1.4 产量相关性状及其与环境的交互作用
• 3.3.1.5 产量相关性状之间的相关关系
• 3.3.1.6 甘蓝型油菜杂种苗期性状与产量相关性状的相关分析
• 3.3.2 甘蓝型油菜遗传距离与杂种优势的相关分析
• 3.3.2.1 遗传距离与苗期性状及其杂种优势的关系
• 3.3.2.2 遗传距离与产量相关性状表现及其杂种优势的关系
• 3.3.2.3 遗传距离与单株产量的关系
• 3.3.2.4 遗传距离与单株产量杂种优势间的关系趋势拟合
• 3.3.2.5 影响单株产量的因素分析
• 4 讨论
• 4.1 分子标记技术评价甘蓝型油菜遗传多样性及其遗传分化
• 4.1.1 SSR标记和 SRAP标记的多态性
• 4.1.2 品种 SSR和 SRAP标记遗传聚类的差异
• 4.1.3 甘蓝型油菜种质资源的遗传分化
• 4.2 甘蓝型油菜杂交亲本的遗传差异
• 4.2.1 不同地理来源甘蓝型油菜专有等位基因产生的原因及应用前景
• 4.2.2 农艺性状和分子标记方法分析杂交亲本遗传差异的区别
• 4.2.3 苗期杂种优势及与产量优势的关系
• 4.3 遗传差异与杂种优势
• 4.3.1 一般标记和特异标记预测甘蓝型油菜杂种优势
• 4.3.2 分子标记难以预测甘蓝型油菜杂种优势的原因探讨
• 5 参考文献
• 致谢
• 附表1 12个亲本在两个环境下的性状表现
• 1杂种在两个环境下的性状表现及组合间的遗传距离'>附表2 36个F₁杂种在两个环境下的性状表现及组合间的遗传距离