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《甘肃农业大学》 2016年
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小麦回交导入系花后不同器官WSC积累转运相关性状QTL定位及其水分互作遗传分析

辛筱筱  
【摘要】:小麦是我国主要的粮食作物,干旱早已成为导致小麦减产的最主要的环境因素。小麦产量不仅跟光合产物合成有关,而且主要取决于生育后期营养器官暂贮性可溶性碳水化合物(water soluble carbohydrates,WSC)积累转运。随着分子数量遗传学的发展,对干旱调控下小麦不同发育时期WSC积累转运进行QTL定位与遗传剖析,为小麦抗旱分子遗传改良提供重要的理论依据。本研究以西峰20为供体亲本,晋麦47为轮回亲本回交自交构建的BC3F8小麦回交导入系(Introgression lines,ILs)160个株系及其亲本为材料,对干旱胁迫条件下小麦花后不同器官中WSC及其组分含量,WSC积累与转运相关性状进行QTL定位,揭示了这些复杂数量遗传性状的遗传基础和QTL表达规律。结果如下:1.小麦ILs群体WSC相关性状表型变异主要受到水分环境、器官和发育阶段的影响。在不同水分条件下,ILs群体各目标性状的表型值均介于两亲本之间,群体内各株系变异广泛,且呈现超亲分离,变异系数在9.23-63.72%,表明,小麦ILs群体双亲对所考察性状有贡献的等位基因在后代群体中得到广泛分离,呈现出多基因控制的数量性状特点,且目标性状表型多偏于轮回亲本晋麦47,体现出导入系群体的遗传特性。该群体各目标性状遗传力普遍较低,在0.30-0.65之间,多样性指数高,在0.61-0.90。2.利用SSR分子标记法构建小麦回交导入系进行遗传图谱,遗传图谱总长2829.79cM,位点之间的平均遗传距离为20.81cM。3.共检测出79个控制WSC积累转运相关性状的加性QTLs(A-QTLs),主要集中分布在2D、5B、5D、6B和7B染色体上。这些A-QTLs通过正向或负向调控影响WSC各组分含量及其积累转运率表型变异,加性效应值在0.01-15.24,对表型变异贡献率在0.01-32.99%;并且检测到的A-QTLs均与水分环境发生互作,互作效应正向或负向调控表型变异,互作效应值在0.01-15.22,对表型变异贡献率在0.01-16.32%。4.所检测的A-QTLs在相应的色体标记区间内或相邻区间聚集分布,形成了QTL热点区域,如2D染色体Xgwm159-Xgwm539、Xgwm797-Xwmc382,5B染色体Xbarc232-Xgdm116、Xwmc759-Xwmc740,6B染色体上Xwmc417-Xwmc539和7B染色体Xmag3262-Xgwm400、Xmag3302-Xcfa2040,说明这些染色体区域有可能携带大量的控制小麦WSC的基因;其中检测到控制果聚糖含量的Qfc.acs-2D.16和Qfc.acs-5B.1和控制蔗糖含量的Qsc.acs-5D.7对其表型变异具有较强的正向调控作用,加性效应分别为12.34、11.04和15.24,表型变异贡献率分别为32.99%、24.04%和11.88%,说明这些位点可能是控制小麦ILs群体果聚糖和蔗糖含量的主效QTL。同时,新定位出有关控制蔗糖含量位点,如Qsc.acs-6D.8、Qsc.acs-7B.3、Qsc.acs-7B.6。5.检测到112对控制小麦WSC含量及其积累转运率的上位性QTLs(AA-QTLs),通过正向或负向调控影响表型变异,上位性效应在0.01-12.12,对表型变异贡献率在0.26-38.21%。其中81对AA-QTL与水分环境发生互作,互作效应在0.01-1.90,表型变异贡献率在0.02-6.53%。并且发现,位于2B-3A、1D-3B、2A-3B、2D-3A、1D-6B和2D-6B染色体上控制小麦ILs群体相关性状的AA-QTL,对表型变异贡献率较高,在8.51-38.21%,说明这些区段的上位性效应对WSC相关性状的遗传也具有重要调控作用。
【关键词】:小麦 回交导入系 抗旱 可溶性碳水化合物 QTL定位 遗传剖析
【学位授予单位】:甘肃农业大学
【学位级别】:硕士
【学位授予年份】:2016
【分类号】:S512.1
【目录】:
  • 摘要2-4
  • Summary4-6
  • 缩略词6-9
  • 第一章 文献综述9-15
  • 1 引言9
  • 2 作物抗旱机制9-11
  • 2.1 作物抗旱性9
  • 2.2 作物生理性状与抗旱性9-11
  • 2.2.1 植物体内WSC代谢与作用9-10
  • 2.2.2 干旱胁迫对WSC积累转运调控10-11
  • 2.3 千粒重与抗旱性11
  • 3 QTL定位11-13
  • 3.1 QTL定位原理11-12
  • 3.1.1 单标记分析法11-12
  • 3.1.2 区间作图法12
  • 3.1.3 复合区间作图法12
  • 3.1.4 基于混合线性性模型的复合区间作图法12
  • 3.2 QTL作图群体12-13
  • 3.3 QTL精细定位13
  • 4 高代回交QTL分析13-14
  • 4.1 高代回交理论13
  • 4.2 高代回交遗传效应13-14
  • 4.3 高代回交分析方法的应用14
  • 5 本研究目的和意义14-15
  • 第二章 小麦ILs群体表型遗传多样性分析15-25
  • 1 材料与方法15-16
  • 1.1 供试材料15-16
  • 1.2 田间试验与性状测定16
  • 1.3 数据统计16
  • 2 结果与分析16-23
  • 2.1 小麦ILs群体各性状表型方差分析16-20
  • 2.2 小麦ILs群体WSC相关性状表性分析20-21
  • 2.3 小麦ILs群体WSC相关性状表型遗传多样性分析21
  • 2.4 小麦ILs群体各目标性状之间的相关性分析21-23
  • 3 讨论23-25
  • 3.1 小麦ILs群体WSC积累转运与抗旱性23-24
  • 3.2 小麦ILs群体WSC积累转运遗传特征24-25
  • 第三章 小麦ILs群体WSC及其遗传连锁图谱的构建25-31
  • 1 材料与方法25-26
  • 1.1 供试材料25
  • 1.2 实验方法25-26
  • 1.2.1 小麦ILs群体基因组DNA的提取25
  • 1.2.2 PCR扩增25
  • 1.2.3 聚丙烯酰氨凝胶电泳25-26
  • 1.2.4 遗传连锁图26
  • 2 结果与分析26-30
  • 2.1 ILs群体图谱构建26-30
  • 3 讨论30-31
  • 第四章 小麦WSC积累转运相关性状QTL定位31-53
  • 1 材料与方法31
  • 1.1 供试材料31
  • 1.2 QTL精细定位31
  • 2 结果与分析31-50
  • 2.1 小麦WSC积累转运相关性状QTL的加性效应31-41
  • 2.1.1 果聚糖含量A-QTL分析31-33
  • 2.1.2 蔗糖含量A-QTL分析33-34
  • 2.1.3 可溶性总糖含量A-QTL分析34-35
  • 2.1.4 WSC花前积累率与花后转运率A-QTL分析35-41
  • 2.2 小麦WSC积累转运相关性状QTL的上位性效应41-50
  • 2.2.1 果聚糖含量AA-QTL分析41-45
  • 2.2.2 蔗糖含量AA-QTL分析45
  • 2.2.3 可溶性总糖含量AA-QTL分析45-48
  • 2.2.4 WSC花前积累率与花后转运率QTL上位性分析48-50
  • 3 讨论50-53
  • 3.1 小麦ILs群体WSC含量及其积累转运QTL加性效应50-51
  • 3.2 小麦ILs群体WSC含量及其积累转运QTL上位性效应51-53
  • 第五章 结论53-54
  • 参考文献54-59
  • 致谢59-60
  • 作者简介60-61
  • 导师简介61-62

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