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陆地棉SRAP图谱构建与种子物理、营养品质性状QTL定位

作　者: 刘大军
导　师: 张正圣
学　校: 西南大学
专　业: 作物遗传育种
关键词: 陆地棉 种子 物理性状 营养品质性状 遗传图谱 QTL
分类号: S562
类　型: 博士论文
年　份: 2010年
下　载: 229次
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内容摘要


棉属有四个栽培棉种,包括亚洲棉（G. arboreum L.）、草棉（G. herbaceum L.）、陆地棉（G.hirsutum L.）、海岛棉（G. barbadense L.）,其中陆地棉是世界范围最主要的栽培种,占总产量的90%。棉花不仅是纺织工业的重要原料,而且是仅次于大豆的重要油料和蛋白质来源。棉子油的产量约占世界食用植物油料供应量的10%,棉子蛋白质资源达到世界植物蛋白质资源的6%。棉花也是调整农业结构、发展畜牧业和多种经济的重要支柱。目前棉花育种的研究重点仍是产量与纤维品质改良,而关于种子性状特别是营养品质性状的研究极少,世界上被广泛栽培的陆地棉品种种子的油脂与蛋白含量至今仍维持其50年前甚至100年前的水平。棉花产量、纤维品质的遗传改良可以提高与化学纤维的竞争力,而改良作为食物、饲料的棉籽将为人们提供充足的营养和食物资源。因此,在改良棉花产量、纤维品种的同时,改良棉花种子油脂、脂肪酸组分以及蛋白含量等性状,更能充分发挥棉花的经济价值。有关棉籽油脂和蛋白质含量的遗传研究主要采用经典数量遗传学分析方法,由于棉花油脂、脂肪酸组分以及蛋白含量等性状属多个基因控制的数量性状,经典数量遗传学研究方法只能在群体水平对这些性状进行分析,难以对数量性状基因的效应、作用方式以及染色体分布进行准确研究。为此,我们利用（渝棉1号×T586）F2：7重组近交系群体,用SSR、SRAP、IT-ISJ和形态标记构建高密度陆地棉遗传连锁图谱,结合多个环境重组近交系群体种子物理性状、营养品质性状鉴定结果,定位陆地棉种子物理性状、营养品质性状QTL。研究结果将为陆地棉的分子标记辅助选择奠定基础。其主要研究结果如下：1.种子物理性状、营养品质性状的表型分析亲本渝棉1号与T586之间种子物理性状、营养品质性状差异大。渝棉1号种子重10.67g,短绒重1.43g,短绒率11.79%,种仁重6.33g,种子壳重4.34g,种仁率59.30%；T586种子重13.02g,短绒重Og,短绒率0%,种仁重8.66g,种子壳重4.33g,种仁率66.49%；渝棉1号粗蛋白质含量约为50.28%,粗油含量约为24.80%；T586粗蛋白质含量约为36.45%,粗油含量约为36.85%。渝棉1号种子蛋白质含量较高,油脂含量较低；而T586蛋白质含量较低,油脂含量较高。两亲本在脂肪酸组分上差异不大。种子物理性状、营养品质性状表现超高亲的超亲分离,各性状表现连续分布,呈现多基因控制的数量性状遗传特点。（渝棉1号×T586）F2：7重组近交系群体种子物理性状、营养品质性状的环境方差均达显著或极显著,表明种子物理性状、营养品质性状的表现同时受基因与环境的共同作用。种子重、种仁重和种子壳重之间存在显著的正相关,短绒重和短绒率之间呈显著的正相关,粗蛋白质含量和粗油含量呈显著的负相关,短绒重和短绒率与粗蛋白质含量呈显著的正相关,短绒重和短绒率与粗油含量呈显著的负相关。2.作图亲本间SRAP标记多态性筛选与群体标记基因型检测1536对SRAP引物筛选亲本渝棉1号与T586之间DNA的多态性,共获得88对多态性引物,多态性引物比例5.73%。经群体标记基因型检测88对多态性引物得到105个标记位点,平均每个多态性引物组合产生1.19个位点。3.陆地棉遗传连锁图谱的构建利用105个SRAP标记与567个SSR、64个IT-ISJ标记、8个形态标记进行遗传连锁分析,构建的遗传连锁图包括730个标记位点和62个连锁群。62个连锁群分布于棉花基因组的所有26条染色体。另有15个标记位点没有发现与任何位点连锁。遗传连锁图谱包括102个SRAP标记,556个SSR标记,64个IT-ISJ标记,8个形态标记,所得的遗传连锁图谱覆盖3434.3cM,约占棉花基因组的77.22%，标记间的平均距离为4.70cM。该图谱是目前国内外标记数最多、基因组覆盖最广的陆地棉遗传连锁图谱。4.QTL效应与有利等位基因来源采用MQM作图法,共获得88个种子物理性状QTLs。检测到22个种子重QTLs,单个QTL解释种子重变异的3.4%-9.7%，11个种子重QTLs的有利等位基因来源于T586,另11个种子重QTLs的有利等位基因来源于渝棉1号；检测到11个短绒重QTLs,单个QTL解释短绒重变异的3.6%--63.9%，5个短绒重QTLs的有利等位基因来源于T586，6个短绒重QTLs的有利等位基因来源于渝棉1号；检测到10个短绒率QTLs,单个QTL解释短绒率变异的3.6%～75.3%,3个短绒率QTLs的有利等位基因来源于T586,7个短绒率QTLs的有利等位基因来源于渝棉1号；检测到18个种仁重QTLs,单个QTL解释种仁重变异的3.6%～8.8%，9个种仁重QTLs的有利等位基因来源于T586,另9个种仁重QTLs的有利等位基因来源于渝棉1号；检测到13个种子壳重QTLs,单个QTL解释种子壳重变异的3.8%～7.9%，6个种子壳重QTLs的有利等位基因来源于T586,7个种子壳重QTLs的有利等位基因来源于渝棉1号；检测到14个种仁率QTLs,单个QTL解释种仁率变异的3.6%11.7%，10个种仁率QTLs的有利等位基因来源于T586，4个种仁率QTLs的有利等位基因来源于渝棉1号。88个种子物理性状QTLs中,有57个QTLs（占全部种子物理性状QTLs的64.77%）对表型效应的贡献率在5-20%之间,5%以下的占32.95%。短绒重、短绒率分别检测到一个主效QTL,分别能解释约53.6%、64.9%的表型变异。共获得43个种子营养品质性状QTLs。检测到12个粗蛋白质含量QTLs,单个QTL解释粗蛋白质含量变异的3.8%～28.8%，2个粗蛋白质含量QTLs的有利等位基因来源于T586，10个粗蛋白质含量QTLs的有利等位基因来源于渝棉1号；检测到12个粗油含量QTLs,单个QTL解释粗油含量变异4.0%～23.0%，8个粗油含量QTLs的有利等位基因来源于T586,4个粗油含量QTLs的有利等位基因来源于渝棉1号；检测到4个亚油酸含量QTLs,单个QTL解释亚油酸含量变异的3.5%～5.5%，1个亚油酸含量QTL的有利等位基因来源于T586，3个亚油酸含量QTLs的有利等位基因来源于渝棉1号；检测到3个油酸含量QTLs,单个QTL解释油酸含量变异的3.7%～11.3%，3个油酸含量QTLs的有利等位基因均来源于T586；检测到5个棕榈酸含量QTLs;单个QTL解释棕榈酸含量变异的5.3%～7.0%,1个棕榈酸含量QTL的有利等位基因来源于T586，4个棕榈酸含量QTLs的有利等位基因来源于渝棉1号；检测到7个硬脂酸含量QTLs,单个QTL解释硬脂酸含量变异的37%～9.3%，4个硬脂酸含量QTLs的有利等位基因来源于T586，3个硬脂酸含量QTLs的有利等位基因来源于渝棉1号。43个种子营养品质性状QTLs中,有27个QTLs（占全部种子营养品质性状QTLs的62.79%）贡献率在5-20%之间,5%以下的占32.56%。粗蛋白质含量、粗油含量分别检测到一个主效QTL,分别能解释约23%、22.5%的表型变异。5.环境对QTL的影响在所检测的种子物理性状QTLs中,有27个QTL能够在2个或3个环境同时检测到,占全部QTL的30.68%。其中有6个种子重QTLs,占种子重QTL的27.27%；5个短绒重QTLs,占短绒重QTL的45.45%；3个短绒率QTLs,占短绒率QTL的30%；6个种仁重QTLs,占种仁重QTL的33.33%；6个种子壳重QTLs,占种子壳重QTL的46.15%；2个种仁率QTLs,占种仁率QTL的14.28%。种子营养品质性状中,有6个QTL（粗蛋白质含量、粗油含量QTL各有3个）在2个环境同时检测到,占两者全部QTL的25%。脂肪酸组分中,油酸含量与棕榈酸含量各有1个QTL在2个环境均检测到。5.QTL染色体分布88个物理性状QTL中有65个QTL表现成簇分布。种子重、种仁重和种子壳重QTL多分布在一起,短绒重和短绒率QTL分布在一起。短绒重和短绒率QTL成簇分布于chr.3、chr7.、chr.13、chr.15、chr.20和chr.21,种子重、种仁重和种子壳重QTL成簇分布于chr.11、chr.12、chr.14、chr.15、chr.24和chr.25。5个种仁率QTL与种子重、种仁重QTL分布于chr.6、chr.8、chr.18、chr.20、chr.23上。24个粗蛋白质含量和粗油含量QTL有16个QTL表现成簇分布,包括两个主效QTL,占粗蛋白质含量和粗油含量全部QTL的66.67%。第12染色体第3连锁群集中分布有种子重、种仁重、种子壳重、短绒重、短绒率5个物理性状QTL和粗蛋白质含量、粗油含量2个营养品质性状QTL,其中短绒重、短绒率、粗蛋白质含量、粗油含量QTL均为主效QTL,这些QTL可能是-因多效引起。

全文目录


摘要  7-11
Abstract  11-15
第一章 文献综述  15-33
  1.1 籽棉的组成及其应用  15-16
  1.2 陆地棉种子物理性状研究进展  16-17
    1.2.1 种子物理性状与播种品质的关系  17
    1.2.2 种子物理性状与产量的关系  17
    1.2.3 种子物理性状遗传研究状况  17
  1.3 陆地棉种子营养品质性状研究进展  17-20
    1.3.1 遗传率  18
    1.3.2 基因效应分析  18
    1.3.3 基因型与环境的互作  18-19
    1.3.4 种子营养品质性状间及与纤维性状间的相关  19-20
  1.4 种子物理性状与营养品质性状的关系  20
  1.5 分子标记在棉花种子物理、营养品质性状育种中的应用  20-33
    1.5.1 分子标记的类型  21-24
    1.5.2 棉花遗传图谱  24-26
    1.5.3 棉花QTL定位  26-33
第二章 引言  33-37
  2.1 研究目的、意义  33-34
  2.2 主要研究内容  34-35
  2.3 技术路线  35-37
第三章 陆地棉棉子物理性状、营养品质性状表型分析  37-55
  3.1 材料与仪器设备  37
    3.1.1 植物材料  37
    3.1.2 试剂及仪器设备  37
  3.2 方法  37-39
    3.2.1 种子物理性状测定  37-38
    3.2.2 种子营养品质性状测定方法  38-39
  3.3 结果与分析  39-55
    3.3.1 种子物理性状表型分析  39-46
    3.3.2 种子营养品质性状表型分析  46-52
    3.3.3 种子物理性状与营养品质性状的相关分析  52-55
第四章 陆地棉遗传图谱构建  55-69
  4.1 材料与仪器设备  55
    4.1.1 植物材料  55
    4.1.2 主要设备  55
  4.2 方法  55-59
    4.2.1 试剂配制  55-56
    4.2.2 棉花基因组DNA提取  56-57
    4.2.3 SRAP标记扩增  57-58
    4.2.4 电泳检测  58
    4.2.5 群体标记基因型检测  58-59
  4.3 结果与分析  59-69
    4.3.1 SRAP引物筛选与群体标记基因型检测  59-60
    4.3.2 偏分离检测  60-61
    4.3.3 遗传连锁图谱构建  61-69
第五章 陆地棉种子物理性状、营养品质性状QTL定位  69-91
  5.1 材料与方法  69
    5.1.1 材料  69
    5.1.2 方法  69
  5.2 结果与分析  69-91
    5.2.1 种子物理性状QTL分析  69-80
    5.2.2 种子营养品质性状QTL分析  80-89
    5.2.3 种子营养品质性状QTL与种子物理性状QTL分布关系  89-91
第六章 讨论  91-95
  6.1 作图群体性状差异  91
  6.2 棉子物理性状与营养品质性状的遗传相关分析  91-92
  6.3 SRAP标记多态性  92
  6.4 偏分离现象  92
  6.5 棉花遗传连锁图谱  92-93
    6.5.1 陆地棉种内遗传连锁图谱的饱和度  92-93
    6.5.2 分子标记的染色体分布  93
  6.6 种子物理性状、营养品质性状QTL  93-95
    6.6.1 QTL效应与有利等位基因来源  93
    6.6.2 种子相关性状QTL的成簇分布  93-94
    6.6.3 种子物理性状、营养品质性状QTL与棉花产量、纤维品质性状QTL的关系  94-95
第七章 结论  95-99
  7.1 (渝棉1号×T586)F2:7重组近交系群体性状差异大  95
  7.2 环境对性状的表现起了重要作用  95
  7.3 极显著关系存在于种子性状之间  95
  7.4 构建的陆地棉遗传连锁图谱标记密度、基因覆盖率最高  95-96
  7.5 大多数QTL解释变异5%以上,双亲均具有QTL有利等位基因  96-97
  7.6 大效应QTL可在多环境检测  97
  7.7 多数QTL在染色体上成簇分布  97-99
参考文献  99-109
附录 缩略词表  109-113
致谢  113-115
发表论文及参加课题情况  115-116

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中图分类: > 农业科学 > 农作物 > 经济作物 > 纤维作物 > 棉
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