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芝麻株高相关性状遗传分析和QTL定位

作　者: 丁霞
导　师: 张秀荣
学　校: 中国农业科学院
专　业: 作物种质资源学
关键词: 芝麻株高性状遗传分析关联分析 QTL定位
分类号: S565.3
类　型: 硕士论文
年　份: 2013年
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内容摘要

芝麻是世界范围内广泛种植的优质油料和特色经济作物，栽培历史悠久。与其他作物相比产量水平较低，提高单位面积产量和抗逆性一直是芝麻育种的重要目标。芝麻株高性状与产量、抗倒性、密度等紧密相关，因此对株高相关性状开展遗传分析和相关分子生物学研究十分必要，而目前，国内外尚未见有关芝麻株高相关性状的遗传和QTL定位方面的研究。本研究以中芝11（高杆，♀）和2289（矮杆，♂）通过杂交组配获得的P1、F1、P2、B1、B2、F2六世代群体（组Ⅰ）、中芝11（高杆，♀）和2748（矮杆，♂）通过杂交组配获得的P1、F1、P2、B1、B2、F2六世代群体（组Ⅱ）以及216份芝麻核心种质构成的自然群体为研究对象，采用植物数量性状混合遗传模型分析方法及分子标记技术为研究手段，对芝麻株高构成相关性状进行遗传分析、关联分析、构建连锁群及QTL定位研究。主要结果如下：1、利用数量性状主基因＋多基因混合遗传模型对两组合六世代的株高相关性状（株高、主茎始蒴高度、空稍尖长度、主茎果轴长度、有效果节数、节间长度）进行遗传分析，结果表明：芝麻株高和主茎始蒴高度在两组合中均符合多基因模型；空稍尖长度在组Ⅰ中符合多基因模型，在组Ⅱ中符合一对主基因+多基因模型；主茎果轴长度和有效果节数在组Ⅰ中均符合多基因模型，而在组Ⅱ中均符合1对主基因＋多基因模型；节间长度在组Ⅰ符合1对主基因＋多基因模型，在组Ⅱ符合两对主基因+多基因模型。以上结果表明株高相关性状都是受一对（或两对主基因）+多基因控制或多基因控制，同一性状在不同组合结果的差异性表明其遗传的复杂性。2、以我国216份芝麻核心种质为材料，分析芝麻株高相关性状的变异、相互关系等，利用79对EST-SSR、AFLP和SRAP引物对供试材料基因组进行检测并进行标记-性状关联分析，检测群体中与株高性状相关的DNA变异位点。结果表明株高相关性状的变异均呈现连续变化，变异丰富，变异系数均在10%以上；相关性分析和多元回归拟合株高及其构成因素间的关系表明主茎始蒴高度、主茎果轴长度是影响株高差异的主要因素。利用GLM（Q）和MLM（Q+K）模型共检测到34个变异位点同时与供试群体两年的株高构相关性状显著关联，对表型变异解释率在1.89%～5.29%，平均为2.82%，其中与主茎始蒴高度显著关联的标记位点M20E12-3均被2种模型检测到。此外，还发现株高相关性状受基因型、环境和两者互作影响，且均达到极显著水平。3、利用中芝11（高杆，♀）和2289（矮杆，♂）及其F2群体（271株个体）和SSR、InDel、InDel-SSR和EST-SSR标记构建了芝麻的10个连锁群，共计34个标记，遗传距离291.3cM，平均标记间距为8.0cM。本研究使用WinQTLCart2.5和QTLNetwork2.0两种软件进行株高相关性状的QTL检测，获得株高相关性状的QTL位点26个，分布于Lg1、Lg2、Lg5、Lg8和Lg105个连锁群上，两种QTL分析方法检测结果具有一致性，同时，两种方法检测出的不同之处则表明株高相关性状的遗传复杂性。关联标记sse200与有效果节数相关，该标记位于Lg10上标记ID0089-ZMM0628之间，与QTL定位结果具有一致性。以上研究在国内外均尚未见报道，该研究将为芝麻株高性状的遗传改良和分子生物学研究奠定坚实基础。

全文目录

摘要  5-6
Abstract  6-12
第一章文献综述  12-20
  1.1 作物株高相关性状研究进展  12-15
    1.1.1 株高相关性状研究  12-14
    1.1.2 株高研究对育种改良的意义  14-15
  1.2 数量性状遗传分析  15-19
    1.2.1 数量性状的主基因+多基因遗传体系分离分析  15-16
      1.2.1.1 植物数量性状主基因+多基因遗传体系研究  15-16
      1.2.1.2 植物数量性状主基因+多基因遗传体系分析方法  16
    1.2.2 基于自然群体的关联分析  16-17
    1.2.3 基于遗传作图的 QTL 定位分析  17-18
      1.2.3.1 QTL 定位原理及方法  17-18
      1.2.3.2 QTL 定位的应用  18
    1.2.4 关联定位与 QTL 定位连锁分析  18-19
  1.3 本论文研究的内容、目的及意义  19-20
第二章芝麻株高相关性状的主基因+多基因遗传分析  20-31
  2.1 材料与方法  20-21
    2.1.1 试验材料  20
    2.1.2 株高相关性状调查  20
    2.1.3 数据统计及遗传模型确定  20-21
  2.2 结果与分析  21-30
    2.2.1 六世代株高相关性状的分布  21-25
    2.2.2 芝麻株高相关性状主基因+多基因遗传分析  25-30
  2.3 讨论  30-31
第三章芝麻株高相关性状的遗传变异和关联分析  31-42
  3.1 材料与方法  31-32
    3.1.1 供试材料  31
    3.1.2 试验设计  31
    3.1.3 株高相关性状调查  31
    3.1.4 分子标记分析  31-32
    3.1.5 数据处理与分析  32
  3.2 结果与分析  32-40
    3.2.1 芝麻核心种质株高相关性状变异  32-34
    3.2.2 核心种质株高相关性状相关性及回归分析  34-35
    3.2.3 基因型、环境及其互作对核心种质株高相关性状的影响  35-37
    3.2.4 核心种质群体结构和遗传多样性  37-38
    3.2.5 核心种质群体株高相关性状的关联分析  38-40
  3.3 讨论  40-42
第四章芝麻株高相关性状的 QTL 定位  42-58
  4.1 材料与方法  42-44
    4.1.1 试验材料  42
    4.1.2 方法  42-44
      4.1.2.1 株高相关性状调查  42
      4.1.2.2 总 DNA 提取  42
      4.1.2.3 引物设计、筛选及标记分析  42-43
      4.1.2.4 SSR 及 InDel、InDel-SSR、EST-SSR 标记分析  43
      4.1.2.5 数据统计分析  43
      4.1.2.6 连锁群构建和 QTL 检测  43-44
  4.2 结果与分析  44-56
    4.2.1 芝麻株高相关性状表型分析  44-48
      4.2.1.1 双亲及 F2群体各性状表现  44-45
      4.2.1.2 株高相关性状间的相关性分析  45-48
    4.2.2 亲本多态性引物筛选及混合池分析  48
    4.2.3 群体分析与连锁群构建  48-52
    4.2.4 株高相关性状 QTL 检测  52-56
      4.2.4.1 应用 WinQTLCart2.5 检测  52-53
      4.2.4.2 应用 QTLNetwork2.0 检测  53-56
      4.2.4.3 QTL 定位与关联定位连锁分析  56
  4.3 讨论  56-58
第五章全文总结  58-59
参考文献  59-67
附录  67-75
致谢  75-76
作者简介  76

芝麻株高相关性状遗传分析和QTL定位

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