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美洲黑杨×青杨连锁图构建及重要材性QTLs分析

作　者: 黄秦军
导　师: 张志毅；苏晓华
学　校: 北京林业大学
专　业: 林木遗传育种
关键词: 美洲黑杨×青杨 连锁图谱 AFLP SSR QTLs定位 材性性状
分类号: S792.11
类　型: 博士论文
年　份: 2003年
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内容摘要


杨属（Populus）主要分布于北半球温带和寒带地区，在我国亚热带、暖温带、中温带均有天然分布。杨树在解决工业建筑用材、胶合板材、纸浆材、薪碳材以及生态造林等方面均发挥着重要作用。本研究以美洲黑杨（Populus deltoides）×青杨（P．cathayana）三代谱系为作图群体，利用扩增片段长度多态性（AFLP）和微卫星（SSR）标记技术构建分子连锁图谱，并结合材性遗传变异分析首次在杨树中对重要木材品质性状进行QTLs定位研究，主要结论如下： 1．筛选出适合于美洲黑杨×青杨杂种遗传图谱构建的AFLP引物41对以及SSR引物39对。41对AFLP引物组合一共检测到AFLP多态标记873个，平均每对引物组合产生多态标记21.3个。符合孟德尔遗传分离比例的AFLP标记784个，偏分离标记89个；SSR标记26个，偏分离标记13个。 2．首次利用AFLP和SSR标记构建美洲黑杨×青杨杂种遗传图谱。以F2群体的87个单株为材料构建的连锁图共有19个较大的连锁群，16个二联体（Doublets），7个三联体（Triplets）和5个较小的连锁群。19个较大的连锁群上包括356个AFLP标记和12个SSR标记共368个标记，遗传图谱覆盖基因组长度为3382.4cM，图谱上相邻标记的平均间距为9.69cM。 3．首次对美洲黑杨×青杨杂种基因组长度进行估计。估计基因组长度在2607cM～3319cM之间，平均为3042cM，平均每厘摩所代表的真实物理图距为3.8×105bp。同时采用Lander和Bishop的方法计算期望基因组覆盖度，平均值分别为96.7％和98.4％。 4．作图群体中纤维长度具有明显的杂种优势，基本密度表现出近交衰退。纤维宽与基本密度为负相关，纤维长与纤维宽之间为正相关；而微纤丝角与其他性状之间均不相关。遗传变异系数幅度在9％～12％之间。 5．首次对杨树重要材性性状进行QTLs定位研究。利用区间作图法检测到20个与木材基本密度、纤维长、纤维宽、微纤丝角有关的QTLs。6个QTLs与木材基本密度有关，其联合贡献率为27.1％；3个QTLs与微纤丝角有关，联合贡献率为38.6％；5个QTLs与纤维长度有关，联合贡献率为65.3％；6个QTLs与纤维宽度有关，联合贡献率为69.0％。对这些QTLs在连锁图上的定位和效应分析，可为美洲黑杨×青杨重要数量性状的遗传操纵、分子标记辅助育种选择、染色体定位以及目的基因分离提供科学的理论依据。

全文目录


前言  12-13
1 林木遗传图谱研究进展  13-41
  1.1 遗传标记的种类  13-20
    1.1.1 形态标记(Morphological Markers)  13
    1.1.2 细胞学标记(Cytological Markers)  13-14
    1.1.3 生化标记(Biochemical Markers)  14
    1.1.4 分子标记(Moleculer Markers)  14-19
      1.1.4.1 限制性片段长度多态性(RFLP)  15
      1.1.4.2 原位杂交(ISH)  15
      1.1.4.3 随机扩增多态性DNA(RAPD)  15-16
      1.1.4.4 扩增片断长度多态性(AFLP)  16-17
      1.1.4.5 简单重复序列(SSR)  17
      1.1.4.6 表达序列标签(EST)  17-18
      1.1.4.7 序列标记位点(STS)  18
      1.1.4.8 单核苷酸多态性(SNP)  18-19
    1.1.5 分子标记的特点比较  19-20
  1.2 分子标记在林木中的应用研究进展  20-24
    1.2.1 分子标记与树木性状早期鉴定  20-21
    1.2.2 分子标记与树种亲缘关系鉴定及指纹图谱绘制  21
    1.2.3 分子标记与群体遗传学研究  21-22
    1.2.4 分子标记与系统发育研究  22-23
    1.2.5 分子标记与杂种优势研究  23
    1.2.6 分子标记的应用前景  23-24
  1.3 国内外林木遗传连锁图谱研究现状  24-34
    1.3.1 构建连锁作图的理论基础和方法  24-25
    1.3.2 作图群体的种类及建立  25-26
    1.3.3 遗传连锁图谱构建的软件程序  26
    1.3.4 针叶树遗传连锁图谱研究现状  26-29
      1.3.4.1 松属  26-28
      1.3.4.2 云杉属、柳杉属及其他针叶树  28-29
    1.3.5 阔叶树遗传连锁图谱研究现状  29-34
      1.3.5.1 杨属  29-31
      1.3.5.2 桉属  31-32
      1.3.5.3 经济树种  32-34
  1.4 林木遗传图谱应用研究现状  34-39
    1.4.1 数量性状位点(QTL)定位  34-35
    1.4.2 基因的定位和分离  35-37
    1.4.3 分子标记辅助选择  37-38
    1.4.4 比较基因组  38-39
  1.5 林木遗传图谱构建发展趋势  39
  1.6 林木遗传作图研究存在的问题  39-40
  1.7 立题依据与技术路线  40-41
2 美洲黑杨×青杨作图群体建立及表型变异分析  41-47
  2.1 材料与方法  42-43
    2.1.1 研究材料  42
    2.1.2 测定方法  42-43
  2.2 结果与分析  43-46
    2.2.1 F_2群体叶形表型变异  43
    2.2.2 F_2群体封顶期变异  43
    2.2.3 F_2生长性状遗传变异  43-45
    2.2.4 F_2代性状间相关关系  45-46
  2.3 小结  46-47
3 美洲黑杨×青杨遗传连锁图谱构建  47-70
  3.1 材料与方法  47-56
    3.1.1 植物材料  47
    3.1.2 基因组DNA提取  47
    3.1.3 AFLP分析与检测  47-51
      3.1.3.1 AFLP技术原理  47-48
      3.1.3.2 AFLP标记检测  48-51
    3.1.4 SSR分析与检测  51-52
      3.1.4.1 SSR引物的设计  51
      3.1.4.2 SSR检测流程  51-52
    3.1.5 引物筛选  52
    3.1.6 分子标记数据的收集与处理  52-55
    3.1.7 连锁分析与图谱构建  55
    3.1.8 基因组长度和图谱覆盖度估计  55-56
  3.2 结果与分析  56-64
    3.2.1 引物筛选  56-57
    3.2.2 标记多态性分析与分离检测  57-59
    3.2.3 美洲黑杨×青杨遗传图谱构建  59-63
    3.2.4 基因组长度预测和图谱覆盖度估计  63-64
  3.3 小结与讨论  64-70
    3.3.1 小结  64-65
    3.3.2 讨论  65-70
      3.3.2.1 作图群体对连锁图的影响  65-66
      3.3.2.2 偏分离标记成因及其对连锁图的影响  66-67
      3.3.2.3 基因组长度的相对性  67-68
      3.3.2.4 作图标记选择  68-70
4 美洲黑杨×青杨三代谱系群体材性变异分析  70-75
  4.1 材料与方法  70-71
    4.1.1 植物材料  70
    4.1.2 材性测定  70-71
  4.2 结果与分析  71-74
    4.2.1 亲本、F_1和F_2材性性状表现  71-72
    4.2.2 各材性性状间的相关分析  72
    4.2.3 F_2群体木材性状变异分析  72-74
  4.3 小结与讨论  74-75
5 F_2代群体主要材性性状QTLs分析  75-89
  5.1 材料与方法  76-77
    5.1.1 植物材料  76
    5.1.2 连锁图谱构建  76
    5.1.3 材性性状的统计分析  76
    5.1.4 QTLs定位的方法  76-77
    5.1.5 QTLs遗传分析  77
  5.2 结果与分析  77-85
    5.2.1 美洲黑杨×青杨F_2代群体主要材性性状的统计分析  77
    5.2.2 基本密度QTL分析  77-78
    5.2.3 微纤丝角QTL分析  78-79
    5.2.4 纤维长度QTL分析  79
    5.2.5 纤维宽度QTL分析  79-80
    5.2.6 纤维长宽比QTL分析  80-85
  5.3 小结与讨论  85-89
    5.3.1 小结  85-86
    5.3.2 讨论  86-89
      5.3.2.1 QTLs定位的利用  86
      5.3.2.2 QTLs定位方法的比较  86-87
      5.3.2.3 影响QTLs研究的因素  87-88
      5.3.2.4 QTLs定位的可靠性  88-89
6 结论和建议  89-91
  6.1 结论  89-90
  6.2 建议  90-91
参考文献  91-100
导师简介  100-102
个人简介  102-103
博士期间发表的论文和著作  103-104
致谢  104

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中图分类: > 农业科学 > 林业 > 森林树种 > 阔叶乔木 > 杨
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