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《西北农林科技大学》 2017年
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甘蓝型油菜抗寒生理特性及相关性状的QTL定位

赵娜  
【摘要】:低温胁迫是一种典型的非生物胁迫,对作物的生长与发育过程、产量及品质具有严重影响。近年,全球气候虽然不断变暖,但是异常天气如冬季严寒和倒春寒等的极端天气时有发生;同时,随着近年油菜种植结构的变化、油菜北移以及油菜占据丘陵山地均对抗寒性提出了更高的要求。开展甘蓝型油菜抗寒基因定位研究,是抗寒基因克隆和转基因育种的前提和基础,对加快抗寒种质创制和抗寒品种选育具有重要的理论和实际意义。本研究以强抗寒性的甘蓝型油菜GZ恢和弱抗寒性10B、及GZ恢×10B形成的F2群体、F2:3家系为研究材料,两年两个环境条件下对上述双亲及后代群体进行自然低温胁迫,通过越冬冻害调查、生理指标分析及SSR标记等对后代群体冻害变化规律、生理指标和冻害表现的相关性、冻害遗传图谱及控制冻害QTL等进行研究,主要得到以下研究结果:1.通过两年两点试验对双亲、150个F2及150个F2:3家系进行冻害指数(DL)的调查,并对双亲及F2:3家系进行另外5个生理指标叶片组织相对含水量(RWC)、叶片相对电导率(EC)、可溶性蛋白(SP)、丙二醛(MDA)及SPAD值测定。结果显示,杨凌点GZ恢和10B的DL平均值分别为为2.10和3.30;永寿点GZ恢和10B的DL平均值分别为2.79和3.67,两点双亲间冻害指数均差异极显著。两点F2群体单株的DL值在1.00-4.00之间,符合正态分布,均存在超亲分离现象。杨凌点和永寿点F2:3家系DL值在1.50-4.20之间和2.42-3.79之间,均符合正态分布,且存在超亲分离,用F2:3家系抗寒性来衡量F2单株的抗寒性较可靠。2.通过对杨凌和永寿两点F2群体单株冻害指数与F2:3家系的5个生理指标(RWC、EC、SP、MDA、SPAD)测定结果进行相关性分析,结果表明,F2群体单株冻害指数与次年杨凌点对应F2:3家系的DL、MDA、SPAD及SP呈极显著或显著相关,相关系数分别为0.621、0.601、0.338、0.326;F2群体单株冻害指数与次年永寿点F2:3家系的DL、EC、RWC、MDA、SP呈显著或极显著相关性,相关系数分别为0.505、0.482、0.560、0.456、0.295,与SPAD相关性较弱。各指标间的相关性永寿点高于杨凌点,其中永寿点冻害指数与RWC、EC、SP存在极显著相关性,相关系数分别为0.542、0.402、0.459;RWC与SP、MDA、EC也呈极显著相关性,相关系数为0.393、0.459、0.624;MDA与SP、EC呈极显著相关性,相关系数为0.593、0.523。杨凌点F2:3家系DL与RWC、SPAD及SP显著相关相关系数为0.206、-0.216、0.190;SPAD与EC呈显著相关性,相关系数为0.293。双亲在杨凌点和永寿点的5个生理指标多表现差异显著,F2:3的5个生理指标均符合正态分布且存在超亲分离现象,适合进行QTL定位研究。3.利用1030对分布于甘蓝型油菜基因组A和C上的SSR引物对双亲进行筛选,共选出221对SSR引物在“GZ恢”和“10B”之间表现出多态性;用221对SSR多态性引物筛选150个F2单株,共有177对引物在F2群体中表现多态性,多态率为80.1%,多态性位点333个。利用JoinMap4.0对在147个F2群体单株间具有差异的333个SSR标记进行连锁性分析,建构了一张包含有19个连锁群、总长为1317.70cM的甘蓝型油菜遗传连锁图谱,标记的总个数为290个,其中有43个未被列入连锁群内,连锁群上两个相邻的标记之间的平均遗传距离为4.54cM。各连锁群上标记个数在5-42个之间,连锁群长度在17.00-145.70cM之间。4.用杨凌、永寿两点F2:3家系各性状的平均值来代表其对应F2群体单株的表型值,利用WinQTLcart2.5,采用复合区间作图法(CIM)进行QTL分析,取LOD≥2.5。结果共得到20个与甘蓝型油菜抗寒性状相关的QTLs,LOD值介于2.54-5.87之间,20个QTLs变异幅度较大,其中qMDAYS-6贡献率最高,为42.501%,位于A8染色体上,介于BrgMs372-BrgMs5339之间;贡献率最低的为qECYL-8,为0.005%。其中A7、A8和A10染色体中均检测到了 QTL的热点区域,qSPADYS-7 与 qMDAYL-7 共享 A7 染色体的 BrgMS587-BnGMS488 区域;qSPADYL-8 与 qMDAYS-8 共享 A8 染色体的 BrgMS653-BrgMS5339 区域;A10 染色体的 BrgMS321-Na12A06 区域同时控制着 qSPADYL-10 与 qSPYL-10。5.在NCBI数据库里搜索芸薹属作物中与抗寒相关的基因,只得到一个基因即AT5G30510,将该基因序列与油菜数据库进行同源基因的比对,得到Bra010018和Bra036120两个基因,分别位于A5染色体11611983-11634456bp、A6染色体3122514-3138050bp之间。本研究在A5和A6染色体上同样也定位到了相应的QTL,由于遗传连锁图谱的分子标记的密度较低,使得定位出的QTL与基因之间并没有重合区域,但两者相距很近,其中A5染色体上与Bra010018基因最近的标记为BrgMs70-2,相差0.577M;A6染色体上与Bra036120基因最近的标记为 BnGMS280-2,相差 0.588M。
【学位授予单位】:西北农林科技大学
【学位级别】:硕士
【学位授予年份】:2017
【分类号】:S565.4;Q943.2

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