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中国大豆地方品种群体的遗传结构和连锁不平衡特征及主要育种性状QTL的关联分析

作　者: 侯纯旺
导　师: 盖钧镒
学　校: 南京农业大学
专　业: 遗传学
关键词: 大豆地方品种 遗传多样性 SSR标记 连锁不平衡 关联分析 QTL
分类号: S565.1
类　型: 硕士论文
年　份: 2009年
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内容摘要


中国是栽培大豆起源地,是世界上保存大豆遗传资源数量最多的国家,已经收集保存了以地方品种为主的23000余份栽培大豆,但这些资源在大豆育种中利用率却较低。深入研究具有丰富变异的中国栽培大豆地方品种对于发掘新基因、明确中国栽培大豆的多样性及遗传结构等均具有重要理论价值和实际意义。本研究在分子水平上利用覆盖全基因组的134对SSR标记分析了具有代表性的371份大豆地方品种材料,通过STRUCTURE分类方法对其进行遗传归类,并在此基础上推测不同生态区大豆材料在分子水平上的结构特点及亲缘关系；同时为发掘中国大豆地方品种的优异基因位点和等位变异,采用TASSEL软件的GLM （general linear model）方法对百粒重、总蛋白质含量、干豆腐得率等13个性状与SSR标记进行了关联分析。主要结果如下：1.在371份中国大豆地方品种的134个SSR位点中,共发现1217个等位变异,每个位点的平均等位变异数为9.08,最大达44（位于连锁群Ⅰ上的Sat 219）,最小为2（A1上的GMES4571等）；平均基因多样性指数为0.556,最大值为0.815（G上的Sat 372）,最小值为0.083（M上的GMES4149）.2.在中国不同生态区地方品种群体遗传分化比较分析中,各生态区间分化程度从南到北较为逐渐减小。在6个栽培区中,长江中下游春作大豆品种生态区群体拥有最大的等位变异数（945个）,中南多熟制春夏秋作大豆品种生态区群体有最高的特有等位变异数（81个）和最高的的遗传多样性指数（0.55）,西南高原二熟制春夏作大豆品种生态区群体有最大的单份材料载荷特有等位变异数（0.78个）,华南热带四季大豆的栽培区有最大单份材料载荷等位变异数（24.62个）。进一步应用STRUCTURE软件将参试的地方品种分成由地理来源相近品种组成的9个类群（Q1-Q9）和1个由不同来源品种组成的混合类群（Q10）。其中Q3和Q6主要以黄淮海和北方的品种为主,其余以南方品种为主。Q3和Q6的分组间分化程度为0.2208,总体小于以南方材料为主的各亚群（除Q8外）间的分化程度。在九个亚群中,Q2拥有最高的等位变异数（805）、特有等位变异数（27）和遗传多样性指数（0.54）,Q4有最大的单份材料载荷特有等位变异数（1.00）。综上结果表明中国南方的栽培大豆有高的遗传多样性。3.在统计概率（P<0.01）支持下,134对SSR位点的8911种位点组合中不平衡成对位点比例占7.05%。根据共线性SSR位点组合的连锁不平衡结果计算发现中国大豆地方品种LD衰减距离为0.49cM,低于文自翔等（2008）利用60个SSR标记推测中国大豆地方品种和中国野生大豆的LD衰减距离（分别为1.02cM和12.26cM）。比较发现：（1）随着标记的密度的增加,中国大豆地方品种在20个连锁群的LD的衰减距离明显减小,但连锁不平衡的强度增强。（2）中国栽培大豆比野生大豆的LD的衰减距离小,但连锁不平衡强度明显减弱。4.在表型解释率r2>0.05和P<0.01条件下检测与13个农艺和加工品质性状关联的SSR标记位点,结果发现：（1）定到与农艺性状相关联的位点（次）累计位有60个（次）；而与品质及加工性状关联的位点累计有36个（次）。（2）与一个性状有关联的SSR位点数从4-15个不等,其中与耐淹性有关联的位点数最少为4个,与干豆腐的有关联的标位点数最多为15个,平均每个性状为7.23个。（3）在13个性状中共发现44个关联位点,22个位点定位到两个或两个以上的关联性状。（4）96次关联位点中,有20次（20.8%）位点附近发现了至少一个前人定位到的QTL。5.以携带“无效等位基因（null allele）"材料表型均值为对照,对与性状关联位点的等位变异进一步解析,估计了各等位变异的潜在表型效应增量（减量）,并利用该信息估计位点增效（减效）等位变异的平均效应。在栽培种质中检出的优异等位变异有同、有异、有互补性,发现多性状关联位点其等位变异在不同性状间各有其表型效应的方向和大小。等位变异在相关性状效应上方向、大小的异同解释了性状间正、负相关的遗传原因。研究鉴别出了一批与农艺品质性状关联的优异位点、等位变异及携带优异等位变异的载体材料。其中包括最大增效的百粒重等位变异BE475343-196（+12.7g, N21175）,叶长平均值的等位变异Satt665-A338（+4.3cm, N6141）,干豆腐得率等位变异Sat312-351（+17.69%, N24610）,干豆乳得率等位变异Satt489-291（+10.44%, N22798.1）,总蛋白质含量等位变异Sat385-335（7.18%, N23590）,油酸含量等位变异Satt239-221 （+16.30%, N23546）以及最大减效的开花期等位变异Sat312-346（-18.4天,N24600）和全生育期的等位变异Sat293-323（-23.1天,N04569）等。6.通过对各性状表型效应最大优异等位变异在30个左右代表性材料中分布情况的解析,揭示这些材料表型值差别的遗传原因,并发掘出一些携带最大而且最多优异等位变异的典型载体材料,包括含有控制株高7个位点中的六个较大增效等位变异的优异材料N23628和携带五个较大减效等位变异的N24598,携带7个位点中四个对百粒重有较大增效等位变异的N6141和携带5个位点中3个对全生育期有较大减效等位变异的N04569,在品质性状方面,分别发掘出携带四个对油酸和三个湿豆腐得率具有增效等位变异的N23533和N23583。在此基础上又挖掘了与上述种质在13个大豆主要育种性状上存在至少一个互补增效（减效）等位变异的大量载体材料,结合这两类材料做了一些设计育种的进一步探讨。

全文目录


摘要  7-10ABSTRACT  10-13第一章 文献综述  13-33  1 大豆种质资源研究概述  13-16    1.1 大豆种质资源为遗传育种提供基本素材  13-14    1.2 大豆地方品种资源研究的必要性  14-15    1.3 中国栽培大豆生态区的划分  15-16    1.4 大豆资源的保存、研究与利用概况  16  2 种质资源研究中的遗传标记  16-20    2.1 遗传标记的发展  16-17    2.2 形态学标记  17    2.3 细胞学标记  17    2.4 生物化学标记  17-18    2.5 免疫学标记  18    2.6 分子标记  18-20  3 大豆分子育种及相关研究现状与进展  20-22    3.1 大豆分子遗传图谱  20    3.2 大豆重要农艺品质性状QTL定位  20-21    3.3 大豆转基因育种  21    3.4 大豆结构基因组研究  21-22    3.5 大豆功能基因组研究  22    3.6 大豆生物信息数据库  22  4 群体的遗传多样性和群体遗传结构分析的方法  22-24    4.1 遗传多样性分析的方法与指标  22-23    4.2 遗传距离  23    4.3 基于STRUCTURE软件的遗传多样性和遗传结构分析方法  23-24  5 关联分析是基因组和表型的一座桥梁  24-26    5.1 连锁不平衡  24-25    5.2 影响连锁不平衡的因素  25    5.3 连锁不平衡分析实验设计  25-26    5.4 连锁不平衡分析存在的问题  26    5.5 关联分析的主要方法  26  6 大豆资源群体遗传结构及关联分析研究进展  26-29    6.1 栽培大豆遗传结构和遗传多样性研究的进展  26-27    6.2 大豆基因组的LD结构研究进展  27-28    6.3 关联分析的研究进展  28-29  7 本研究的目的与内容  29-33    7.1 研究目的与意义  29-30    7.2 研究的基本思路  30-31    7.3 本研究的主要内容  31-33第二章 材料与方法  33-37  1 材料  33  2 方法  33-37    2.1 SSR分子标记  33    2.2 田间试验及性状的观测  33-34    2.3 数据处理  34-37第三章 中国大豆地方品种群体的遗传结构特征和连锁不平衡  37-49  1 中国大豆地方品种群体结构  37-44    1.1 SSR位点的等位变异数  37-38    1.2 中国大豆地方品种生态群体间的遗传关系  38-39    1.3 中国大豆地方品种生态群体的遗传多样性  39-40    1.4 基于STRUCTURE的聚类来推断种群结构  40    1.5 遗传多样性和遗传结构  40-42    1.6 分子方差分析(AMOVA)  42    1.7 模型划分组间遗传关系  42-43    1.8 模型划分组内遗传多样性  43-44  2 中国大豆地方品种群体SSR标记位点间的连锁不平衡及其衰减  44-47    2.1 大豆地方品种SSR标记位点的连锁不平衡  44    2.2 LD的衰减度  44-47  3 讨论  47-49    3.1 中国栽培大豆地方品种的遗传结构  47    3.2 连锁不平衡和衰减度  47-49第四章 主要育种性状的关联分析及优异等位变异和典型材料的挖掘  49-83  1 与大豆农艺品质性状相关联的SSR标记  49-53    1.1 与农艺性状关联的SSR标记  49-51    1.2 与品质性状关联的SSR标记  51-53  2 与主要育种性状相关联的SSR标记优异等位变异的发掘  53-60    2.1 农艺性状优异等位变异的发掘  53-57    2.2 加工品质性状优异等位变异的发掘  57-60  3 携带主要育种性状的优异等位变异的载体材料的发掘  60-76    3.1 农艺育种性状的优异等位变异的载体材料的发掘  60-70    3.2 加工品质育种性状的优异等位变异的载体材料的发掘  70-76  4 讨论  76-83    4.1 关联作图与连锁作图定位的比较  76-77    4.2 主要育种性状的优异等位变异的分析  77-78    4.3 最优异等位变异的效应值和典型载体材料的确定  78-81    4.4 将大豆育成品种群体关联分析结果用于设计聚合育种  81-83第五章 全文讨论、结论与创新之处  83-89  1 全文讨论  83-85    1.1 中国大豆地方品种种质资源存在现状、多样性评价标准及现实意义  83-84    1.2 关联定位的方法应用前景和展望  84    1.3 大豆地方品种群体关联分析结果用于设计育种  84-85  2 全文结论  85-86  3 论文创新点  86-89参考文献  89-97附录  97-109  附录1 DNA提取(CTAB)法  97-102    1. DNA提取  97-98    2. SSR标记分析  98-102  附录2 供试材料及与各性状显著关联位点、等位变异及表型效应表  102-109致谢  109

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中图分类: > 农业科学 > 农作物 > 经济作物 > 油料作物 > 大豆
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