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大豆根区逆境耐性的鉴定和相关根系性状的遗传分析与QTL定位

作　者: 刘莹
导　师: 盖钧镒
学　校: 南京农业大学
专　业: 作物遗传育种
关键词: 大豆根区逆境耐旱性、耐铝毒性、耐低磷胁迫种质鉴定根系性状遗传 QTL定位
分类号: S565.1
类　型: 博士论文
年　份: 2005年
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内容摘要

在作物生产过程中,作物根区经常会发生不利于作物生长发育的逆境,这些逆境可分为两人类—生物逆境和非生物逆境。非生物逆境包括干旱、盐碱、土壤酸化、离子毒害、营养亏缺等,这些逆境因子发生在土壤中,通过影响根系活动从而间接地影响到植株地上部的生长发育,因此,了解根系本身的特点及与逆境条件的关系,无论对基础理论或生产实际都是有意义的。本文从农业部南京农大国家大豆改良中心资源库中选取了301份材料(含全国各省份及美国材料),经过大田挖取观察根系形态的预备试验,按根系形态的不同从中选取了包括长江流域和黄淮海地区62份材料,于2001年和2002年以以株高、叶龄、地上/下部生物重为指标,采用平均隶属函数值方法鉴定了59份材料苗期和后期耐旱性、51份材料苗期耐铝毒性;参照邵桂花耐盐鉴定指标鉴定了59份材料苗期的耐盐性;通过钒钼黄比色法测定植株P含量鉴定了30份材料苗期耐低磷性。利用WinRhizo图像分析软件结合扫描对与耐旱、铝毒、低磷相关的根系性状进行了研究。主要结果如下: 1.耐旱性鉴定对59个材料分别在2001、2002年进行苗期耐旱性重复鉴定,经2年联合方差分析和相关分析,株高、叶龄、茎重、根重品种和处理间差异极显著,其隶属函数值的平均值可以做为判定耐旱性的指标,其中根重在大规模筛选耐旱品种时可加以剔除以简化筛选指标。以株高、叶龄、茎重、根重隶属函数值的平均值为指标进行耐旱性筛选的结果表明,大部分材料属于耐旱中间型,两极端类型较少。两年的结果虽有一些出入,但总的趋势一致。2年鉴定强耐性表现一致的材料为:圆黑豆、汉中八月黄、晋豆14、科丰1号。2001年利用相同材料温室盆栽进行生育后期耐早性的鉴定,经方差分析表明株高、茎干重、根干重、主茎节数、单株分枝数、单株荚数、单株粒数、百粒重在处理间差异极显著,以其隶属函数值的平均值为指标进行耐旱性筛选,鉴定出强耐性材料6个,分别是宁强老鼠皮、晋豆14、晋豆16、园黑豆、6-13、涡阳黑豆。前后期耐旱性表现一致的材料为圆黑豆和晋豆14。 2.耐盐性鉴定利用耐早鉴定的材料,2001年对大豆苗期耐盐性进行了大田试验鉴定。鉴

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摘要  7-10
ABSTRACT  10-12
第一章文献综述  12-54
  1.1 作物耐旱性研究进展  12-25
    1.1.1 作物耐旱机制研究  13-16
    1.1.2 耐旱性鉴定方法和筛选指标  16-22
    1.1.3 作物抗旱性的遗传和分子生物学研究  22-23
    1.1.4 大豆耐旱研究进展  23-25
  1.2 作物耐盐研究进展  25-29
    1.2.1 环境因素对植物耐盐性影响  26
    1.2.2 作物耐盐的生理生化基础  26-27
    1.2.3 作物耐盐的分子生物学  27
    1.2.4 耐盐植物的开发利用  27
    1.2.5 大豆耐盐性研究进展  27-29
  1.3 作物耐铝毒的研究进展  29-34
    1.3.1 铝对作物产生的毒害  29-30
    1.3.2 作物耐铝毒机制  30
    1.3.3 作物耐铝特性的遗传改良  30-31
    1.3.4 大豆耐铝毒的研究  31-34
  1.4 作物耐低磷胁迫的研究  34-36
    1.4.1 低磷胁迫作物生长发育生理生化机制  34-35
    1.4.2 大豆耐低磷胁迫的研究  35-36
  1.5 作物根部逆境及耐逆性的研究  36-44
    1.5.1 根系性状与作物耐旱性的关系  36-39
    1.5.2 根系性状与作物耐盐性的关系  39-42
    1.5.3 根系性状与耐铝毒关系的研究  42-43
    1.5.4 耐低磷及与根系关系的研究  43-44
  1.6 植物数量性状QTL检测方法及耐非生物逆境根系性状遗传  44-52
    1.6.1 分子标记检测QTL方法的研究  45-46
    1.6.2 分离分析检测QTL方法的研究  46-50
    1.6.3 耐非生物逆境根系性状遗传的研究  50-52
  1.7 研究目的与意义  52-54
第二章材料与方法  54-63
  2.1 预备实验  54
  2.2 耐旱性鉴定试验与耐旱性指标评选  54-57
    2.2.1 供试材料  54
    2.2.2 前期耐旱性试验与耐旱性指标评选  54-56
    2.2.3 根系指标的测定  56
    2.2.4 后期耐旱性试验与耐旱性指标评选  56-57
  2.3 苗期耐盐的鉴定试验  57
  2.4 苗期耐铝毒的鉴定试验与耐铝毒指标评选  57-58
    2.4.1 铝胁迫浓度的确定  57
    2.4.2 耐铝毒鉴定试验和耐铝毒指标评选  57-58
  2.5 苗期耐低磷胁迫的鉴定试验与根系耐性指标的评选  58
  2.6 与耐旱相关根系性状遗传的分离分析和基因定位试验  58
  2.7 与耐铝毒相关根系性状遗传的分离分析  58-59
  2.8 遗传分析及数据统计分析方法  59-61
    2.8.1 数量性状主基因+多基因混合遗传模型的鉴定  59-61
    2.8.2 混合分布参数的极大似然估计  61
    2.8.3 一阶、二阶遗传参数的计算  61
  2.9 复合区间作图法分析QTLs位点  61-63
第三章大豆根区耐逆性的鉴定、遗传变异与种质优选  63-81
  3.1 大豆耐旱性指标的评选与种质鉴定  63-73
    3.1.1 前期耐旱性指标的评选  63-71
    3.1.2 前期耐旱性种质鉴定  71
    3.1.3 后期耐旱性鉴定  71-73
    3.1.4 后期耐旱种质鉴定  73
  3.2 大豆前期耐盐性鉴定与种质优选的初步结果  73-75
  3.3 大豆耐铝毒性指标的确定、遗传变异与种质优选  75-78
    3.3.1 胁迫铝浓度的确定  75-77
    3.3.2 大豆耐铝毒性鉴定指标的确定、遗传变异与种质优选  77-78
  3.4 大豆耐低磷胁迫鉴定与种质优选  78-79
  3.5 大豆不同耐逆性间的相关  79-80
  3.6 大豆综合耐性的种质优选  80-81
第四章大豆耐逆性与根系性状的相关  81-94
  4.1 不同发育时期以及不同生态地区大豆根系性状的遗传变异  81-82
  4.2 大豆品种根系性状间及其与地上部的相关  82
  4.3 大豆根系性状与耐早性的相互关系  82-86
    4.3.1 大豆前期水分适宜和水分胁迫下根系性状指标的遗传变异  82-85
    4.3.2 大豆品种根系性状指标与耐旱性的关系  85-86
    4.3.3 耐旱品种的根系性状特点  86
  4.4 大豆品种耐铝毒性与根系性状的关系  86-91
    4.4.1 不同处理条件下大豆品种前期根系性状表现  86-91
    4.4.2 大豆耐铝毒性与根系性状的关系  91
    4.4.3 大豆耐铝毒品种的根系性状特点  91
  4.5 大豆耐低磷性与根系性状的关系  91-94
第五章大豆耐逆性相关根系性状的遗传分析  94-107
  5.1 大豆耐旱相关根系性状的遗传  94-99
    5.1.1 干旱处理下大豆RIL亲本根系性状指标变幅与参试品种根系性状指标变幅的比较  94
    5.1.2 大豆重组自交系群体耐旱相关根系性状的遗传参数估计  94-95
    5.1.3 大豆耐旱相关根系性状遗传的分离分析  95-99
  5.2 大豆耐铝毒相关根系性状的遗传  99-107
    5.2.1.大豆重组自交系群体耐铝毒相关根系性状的遗传参数估计  99-101
    5.2.2 大豆耐铝毒相关根系性状遗传的分离分析  101-107
第六章大豆耐旱相关根系性状指标的QTL定位  107-119
  6.1 大豆耐旱相关根系性状指标的QTL位点分析  107-114
    6.1.1 比根重的QTL位点分析  107-108
    6.1.2 比根总长的QTL位点分析  108-110
    6.1.3 比根体积的QTL位点分析  110-114
  6.2 和耐旱相关根系性状有关的标记和标记区间  114-119
第七章讨论  119-127
  7.1 关于大豆根系形态的特征与变异  119
  7.2 大豆耐旱性的鉴定及根系性状与耐旱性的关系  119-122
    7.2.1 大豆耐旱性的鉴定及耐旱性指标的筛选  119-120
    7.2.2 大豆根系性状与耐旱性的关系  120-122
  7.3 铝毒对大豆地上(下)部生长的影响  122
  7.4 大豆品种耐低磷性与根系性状的关系  122-123
  7.5 大豆种质优选与生产上的利用  123
  7.6 铝胁迫下大豆根系的遗传  123-124
  7.7 大豆耐旱相关根系性状的遗传分析和QTL定位  124-126
  7.8 大豆耐旱相关根系性状的遗传分离分析与QTL定位的比较  126-127
参考文献  127-139
结论  139-140
致谢  140

大豆根区逆境耐性的鉴定和相关根系性状的遗传分析与QTL定位

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