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月季品种分子鉴定与遗传关系分析

作　者: 黄平
导　师: 郑勇奇
学　校: 中国林业科学研究院
专　业: 林木遗传育种
关键词: 植物品种保护月季品种 DUS测试分子鉴定简单序列重复扩增片段长度多态性 DNA指纹遗传关系遗传相似系数
分类号: S685.12
类　型: 博士论文
年　份: 2012年
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内容摘要

植物品种保护是一种新型的知识产权，主要宗旨是保护育种者合理权益。植物品种保护在不断发展的过程中也面临一些问题，与结合现代生物技术成为了未来植物品种保护实践工作的重要主题，分子标记技术在植物新品种保护中有着广阔的应用前景。本研究首先应用了现有的植物新品种DUS测试体系中的形态学性状调查方法分析月季栽培品种，其次采用SSR和AFLP分子标记技术开展了月季栽培品种分子鉴定研究和不同月季栽培群体的遗传关系分析，初步建立了以SSR标记为技术基础的月季栽培品种分子鉴定体系，为将来SSR标记应用于月季品种侵权繁殖材料的快速鉴定、已知品种和授权品种DNA指纹数据库构建等工作奠定技术基础并完成前期数据积累；也为未来月季新品种培育、种质资源保存等工作提供科学依据，主要研究结果：1.参考蔷薇属DUS测试指南，通过田间调查方法，研究了DUS测试性状在杂交茶香月季，微型月季以及多花月季群体间的表型多样性。研究结果显示：43个DUS测试性状共检测出162个等位变异，每个性状上等位变异范围为1~14，变异数均值为3.767；多态性位点（性状）数量为40，多态性比率为93.02%；有效等位变异数量介于1~7.365，均值为2.358；Shannon’s信息指数介于0~2.274之间，平均值为0.895。Nei’s遗传多样度平均值为0.487，变幅介于0~0.864之间。聚类分析和主成份分析结果表明，不同园艺组月季品种间遗传差异较大，但是也存在品种渗透现象。2. SSR标记多态性分析结果表明：41个位点上共检测到460个等位基因变异，等位基因变异数量介于为2~19个，平均每个位点等位基因数为11.2个；17个基因组SSR平均每个等位位点产生13.6个等位基因，24个EST-SSR平均每个位点产生9.5个等位基因；有效等位基因数量介于1.994~8.286，位点Rw55E12有效等位基因数量最多为8.286；41个SSR位点的等位基因表现型数量介于3~92之间；多态性信息含量变化范围在0.498~0.864之间。结果表明筛选的SSR位点具有良好的多态性，基因组SSR多态性高于EST-SSR。3.基于SSR标记的月季品种分子鉴定结果表明：41个位点品种鉴定分辨率存在明显差异，41个位点的特异等位基因表现型数目介于0~67之间，单位点品种特殊等位基因表型数量最多的是位点Rw10M24，最少的是H1F03；41个位点的品种鉴别力Dj范围介于0.315~0.988，品种鉴别力最小的是位点H1F03，品种鉴别力最大的是位点CTG623和Rw55E12。Rosa ‘Twenty Fifth’和Rosa ‘Peter Beals’，Rosa ‘Mary Rose’和Rosa ‘WinchesterCathedral’以及中国古老月季‘绿萼’和Rosa ‘Old Blush’在41个SSR位点上具有相同等位基因表型。而区分其余品种最少需要3个SSR位点，如位点RA013a，RA043a与Rw5D11组合，位点P1，Rw8B8与Rw59A12组合，位点Rw10M24，Rw5D11与位点CTG21组合等。研究结果显示，芽变品种与原始品种的SSR指纹具有高度一致性，而杂交月季品种之间SSR指纹差异明显。4.基于SSR标记的不同园艺组月季品种遗传关系研究结果显示：聚类分析将月季品种大致分为6类，第I聚类群主要包括了13个中国月季(Rosa ‘Chinas’)以及少数灌木月季(Rosa ‘Shrub’)；第Ⅱ聚类群以杂交茶香月季(Rosa ‘Hybrid Tea’)为主；第Ⅲ聚类群包含3个杂交茶香月季，2个灌木月季，1个多花月季和藤本月季；第Ⅳ聚类群以矮灌木小花月季(Rosa ‘Polyantha’)和灌木月季为主，还包含杂交玫瑰(Rosa rugosa)；第Ⅴ聚类群包含多数灌木月季；第Ⅵ聚类群由杂交茶香月季和微型月季(Rosa ‘Mininature’)组成。结果表明起源相同，亲缘关系较近的品种聚为一类，聚类结果与传统园艺分类之间具有较好的相似性。表型遗传差异与基于SSR标记的分子遗传差异相关性分析结果显示，两者之间存在弱相关，相关系数r为0.321。5.基于AFLP月季品种鉴定和遗传关系分析结果显示，14对AFLP引物组合共扩增出1803条片段，其中多态性片段1727条，多态性比率为95.78%；品种间Dice遗传距离范围介于0.111~0.631之间，结果表明基于AFLP分子标记技术，使用遗传距离进行品种分子鉴定是有效、可行的；具有相同杂交亲本的品种和亲缘关系近的品种之间遗传距离小，也证实了AFLP是用于品种鉴定有效检测方法。基于AFLP的聚类分析和主成份分析结果与SSR标记结果类似，不同园艺组月季之间遗传差异较大，而且组内遗传变异明显。基于AFLP标记和SSR标记遗传距离矩阵间相关性分析结果显示，两者间存在弱相关，相关性系数r为0.323。6.基于微卫星标记的9个遗传相似系数比较结果显示，9个遗传相似系数之间的相关系数介于0.735~1.000之间；共表型相关系数rc介于0.835~0.923；基于不同遗传相似系数的聚类树状图之间的CIc指数范围介于0.404~1.000之间，结果表明选择不同的遗传相似系数进行聚类分析，结果差异较大；不同遗传相似系数的S统计值介于17.19~27.92%之间，Russel and Rao系数的S值最低为17.19%，Russel and Rao等四个系数的拟合优度处于同一个水平。综合考虑SSR标记特性、Kruskal判定标准、相似系数计算原理等因素，并结合聚类分析和谱系分析比较结果，研究认为Dice系数、Jaccard系数、Ochiai系数比较适用于月季SSR遗传分析，其次是Simple Matching系数；而在遗传分析中最好避免使用Russel and Rao系数，Yule系数，Phi系数，Hamann系数。

全文目录

摘要  5-8
Abstract  8-16
第一章绪论  16-34
  1.1 引言  16-30
    1.1.1 研究背景  16-19
    1.1.2 分子标记技术在植物新品种保护的应用  19-23
    1.1.3 月季研究进展  23-30
  1.2 研究目的意义、主要内容  30-32
    1.2.1 研究目的意义  30-31
    1.2.2 研究主要内容  31-32
  1.3 技术路线  32-34
第二章基于 DUS 测试性状的月季表型多样性分析  34-51
  2.1 材料与方法  35-37
    2.1.1 研究材料  35
    2.1.2 研究方法  35
    2.1.3 数据分析  35-37
  2.2 结果与分析  37-47
    2.2.1 品种间表型多样性分析  37-44
    2.2.2 品种表型聚类分析  44-46
    2.2.3 主成份分析  46-47
  2.3 讨论  47-51
    2.3.1 DUS 测试性状分析  47-49
    2.3.2 品种表型多样性  49-50
    2.3.3 DUS 测试性状在表型多样性分析中的应用  50-51
第三章月季品种 SSR 分子鉴定及遗传分析  51-77
  3.1 材料与方法  51-58
    3.1.1 研究材料  51-52
    3.1.2 试剂与仪器  52
    3.1.3 基因组 DNA 提取  52
    3.1.4 PCR 体系建立与优化  52-53
    3.1.5 PCR 扩增产物检测  53
    3.1.6 数据分析  53-58
  3.2 结果与分析  58-72
    3.2.1 SSR 引物筛选和体系优化  58-62
    3.2.2 SSR 多态性分析  62
    3.2.3 月季品种分子鉴定  62-67
    3.2.4 月季遗传关系分析  67-71
    3.2.5 表型数据与 SSR 数据相关性分析  71-72
  3.3 讨论  72-77
    3.3.1 SSR 标记在品种鉴定中的应用  72-74
    3.3.2 基因组 SSR 与 EST-SSR 比较  74
    3.3.3 月季遗传关系分析  74-75
    3.3.4 表型数据与 SSR 标记的相关性  75-77
第四章基于 AFLP 标记的品种鉴定和遗传分析  77-91
  4.1 材料与方法  77-80
    4.1.1 研究材料  77-78
    4.1.2 试剂与仪器  78
    4.1.3 基因组 DNA 提取  78
    4.1.4 AFLP 标记体系建立  78-80
    4.1.5 PCR 产物检测  80
    4.1.6 数据分析  80
    4.1.7 品种间聚类分析和主成份分析  80
  4.2 结果与分析  80-88
    4.2.1 引物组合筛选和体系建立  80-81
    4.2.2 AFLP 引物组合多态性  81-83
    4.2.3 品种间遗传差异  83-84
    4.2.4 品种间聚类分析和主成份分析  84-87
    4.2.5 AFLP 和 SSR 标记相关分析  87-88
  4.3 讨论  88-91
    4.3.1 基于 AFLP 的品种鉴定  88-89
    4.3.2 品种间遗传关系分析  89-90
    4.3.3 AFLP 与 SSR 标记相关性  90-91
第五章基于 SSR 标记的 9 个遗传相似系数比较分析  91-103
  5.1 材料与方法  92-94
    5.1.1 研究材料  92
    5.1.2 研究方法  92-94
  5.2 结果与分析  94-96
    5.2.1 遗传相似系数相关性  94-95
    5.2.2 系统树一致性分析  95-96
  5.3 讨论  96-103
    5.3.1 遗传相似系数相关性  96-97
    5.3.2 系统树一致性比较  97-98
    5.3.3 聚类结果比较  98
    5.3.4 多倍体遗传分析存在问题  98-103
第六章结论与展望  103-106
  6.1 结论  103-104
  6.2 品种分子鉴定应用前景  104-105
  6.3 展望  105-106
参考文献  106-121
附录  121-147
在读期间学术研究  147-148
致谢  148

月季品种分子鉴定与遗传关系分析

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