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小麦产量性状QTL的分子标记定位

李斯深  
【摘要】: 本文对小麦产量性状进行了QTLs作图,主要方法和结果如下: (1)本研究创建了包括131个系的小麦RILs群体——RIL-8,其组合为“川35050/山农483”。其中,川35050是大穗材料,综合性状优良,山农483综合性状优异,都是在育种中有较高利用价值的材料。RIL-8群体各系的综合性状也表现优良,在产量性状和品质性状都存在较大差异,是有关研究的良好的基础群体。 (2)利用Roder等开发的230对SSR引物,对RIL-8群体亲本进行了分析,其中,203对引物扩增出了PCR产物,50对引物在亲本间扩增出了多态性,占24.6%。共包括了55个多态性位点。高分子量麦谷蛋白亚基电泳结果表明,亲本川35050中,Glu-A1,Glu-B1,Glu-D1分别编码1、7+9、5+10亚基;亲本山农483中,Glu-A1不编码亚基,Glu-B1,Glu-D1分别编码7+8、2+12亚基,双亲在这3个位点存在多态性。利用上述标记,对随机选择的RIL-8群体的111个系进行了分析,采用Mapmarker/EXP分析软件,绘制了一张共包括18条染色体(不含1A、3A、7D)、51个位点的分子标记连锁遗传图谱,总长1296.7cM。 (3)将RIL群体的各个系及其亲本分别在4个环境下种植:环境1为1999年泰安,环境2为2000年泰安,环境3为2001年泰安,环境4为2001年烟台。调查了9个产量性状。利用QTLMapper Version1.0作图软件进行了产量性状的QTLs作图,主要结果如下: 在各环境联合分析下,共检测到9个性状的39个加性效应QTLs,涉及14条染色体,各个性状的总贡献率变化范围为1.83~27.24%,单个QTL贡献率变化范围为1.06~8.93%;共检测到9个性状的41对QTLs互作位点,涉及用于分析的全部18条染色体,各个性状的总贡献率变化范围为1.26~36.15%,单今互作效应的贡献率变化范围为1.20~13.30%。加性效应和互作效应联合起来,可以解释群体总小穗数和50cm行长穗数变异的50%以上,结实小穗数、千粒重和穗长变异的40%以上,株高的30%以上,不孕小穗数的20%以上,而只能解释50cm行长粒重和穗粒数变异的10%以下。 在不同环境分别进行分析下,检测到9个性状的38个次加性效应QTLs,分别位于16条染色体,单个QTLs贡献率变化范围为5.08~19.89%;检测到9个性状的52对次QTLs互作效应,位于17条染色体,单个互作效应的贡献率变化范围为 2 李斯深:小麦产量性状QTh的分子标记定位 4.sl~57.14o,其中,环境4的穗粒数中,3D-l位点和7B-l位点的互作效应贡献率 高达 57.14%。 (4)通过对产量性状 QTLS作图,发现产量性状的遗传非常复杂,可以从 4个 方面说明: 加性效应 除不孕小穗数外,各性状均检测到了表现加性效应的QTLS。其中, 在各环境联合分析下,检测到了 10个千粒重 QTLS,各 QTLS的加性效应值和对群 体变异的贡献率也存在很大差异,说明不同的 QTLS不是等效的。 互作效应 本研究表明,小麦产量性状的互作效应是广泛存在的。并且,无论 在各环联合QTLS分析下,还是在分环境QTLS分析下,都表现出较高的效应值和贡 献率。总体上,互作效应的效应值和贡献率超过了加性效应的效应值和贡献率,说 明互作效应发挥着重要作用。少数互作的 QTLS位点同时是该性状加性效应 QTLS 位置,或与该性状加性效应QTLS紧密连锁。 叮卜间的连锁 加性效应的叮h间、互作叮卜位点间、加性效应的叮卜 和互作QTLS位点间表现了复杂的连锁关系。加性效应QTLS间的连锁表现为不同性 状的 QTLS之间的连锁,并且形态上表现负相关的性状,往往是正效应值和负效应 值QTLS间的紧密连锁;形态上表现正相关的性状,往往是正效应值和正效应值或 负效应值和负效应值的QTLS rd紧密连锁,这在QTLS水平,解释了表型性状间的相 关关系。互作位点间的连锁,以及加性效应 QTLS和互作 QTLS位点间的连锁,不仅 在不同性状间存在,在同一性状内也是存在的。 环境的作用 本研究表明,环境对产量性状的QTLS检测影响是很大的。在不 同环境下,检测到重复出现的加性效应 QTLS很少,检测到重复出现的互作效应更 少:但大部分在分环境检测到的Q丁卜在联合分折中也能检测到,两者符合程度较 高;在不同环境检测到的加性效应QTLS,有些与联合检测到的QTLS位置相同,有 些则在联合检测到的 QTLS附近。 从加性效应、互作效应,QTLS rd连锁,环境的作用等诸方面来看,产量性状是 由非常复杂的遗传体系控制的。从QTLS的水平来分析产量性状,是对产量性状遗 传控制认识的深入。 (5)提出了部分可供分子标记辅助选择参考的 QTLS,以及对产量性状分子标 记辅助选择产生不利影响的因素。


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