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《中国农业科学院》 2009年
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普通烟草(Nicotiana tabacum L.)类型间重要性状差异及其遗传特性研究

王日新  
【摘要】: 我国按烟叶品质特点、生物学性状和栽培方法,把普通烟草划分为烤烟、晒烟、晾烟、白肋烟、香料烟五个类型。由于目前国际烟草生产上的主要栽培种多以烤烟类型为主,因此有关烟草品种遗传改良研究多集中在烤烟类型内的品种间进行,不同烟草类型间的重要相关有益性状还没有得到充分聚合和有效利用,因此生产上使用的栽培品种其遗传基础相对狭窄,烟叶品质、产量、抗性、适应性等还不能适应烟草生产发展的需求。研究烟草类型间重要性状差异及其遗传特性,探讨寻找烟草类型间的重要相关性状的遗传变异规律,有效利用烟草类型间的有益或优异性状扩大烟草栽培种的遗传变异背景,成为烟草品种改良工作中越来越关注的问题。 研究的目的旨在于:1)分析普通烟草类型间的植物学性状和致香物质差异,为以提高烟叶香气为主攻方向的烟草品质育种,提供改善烟叶香气的有益基因源;2)利用主基因+多基因遗传模型分析方法,研究普通烟草类型间的主要植物学性状的遗传规律,为在新品种选育过程中的性状选择提供理论依据,提高育种工作的预见性、减少选择工作的盲目性;3)利用分子标记技术,在分子水平上筛选普通烟草类型间的分子标记,为烟草类型间杂交育种工作提供稳定、不受环境影响的选择标准,提高性状选择的准确性;4)通过分析普通烟草类型间基因型差异,研究烟草类型间的遗传多样性和亲缘关系,为烟草育种工作中的亲本选择提供理论与实验依据。 研究以普通烟草不同类型间代表品种为供试材料,通过田间种植观察、双列杂交试验、致香物质成分检测与聚类分析、主基因+多基因遗传分离分析、SRAP标记等技术,分别从供试材料的表现型、基因型分析其遗传特点和重要性状差异。主要研究结果如下。 1、利用普通烟草不同类型间代表性品种,测定了烟草类型间的重要植物学性状和烟叶重要致香物质成分,并进行了R因子聚类分析,检测到5种致香物质与不同类型香气的产生有较大关系。供试的12个代表品种的系统聚类分析结果,与我国对普通烟草类型的习惯划分结果基本一致,为我国烟草类型的习惯划分方法提供了实验依据和理论佐证。 2、以烤烟品种与香料烟、白肋烟和名优晾晒烟品种为研究对象,通过杂交构建遗传分析群体,利用数量性状主基因+多基因遗传体系分离分析方法,对普通烟草栽培种内不同品种类型间的株高性状进行了遗传鉴定研究。结果表明:普通烟草类型间的株高性状遗传,符合两对加性-显性-上位性主基因+加性-显性多基因混合遗传模型(E1),各组合的遗传效应都表现出了加性、显性效应。各主基因和多基因遗传率计算结果,烤烟与晒晾烟、烤烟与香料烟组合的主基因遗传率较高,分别为71.60%和88.55%,可作为烟草株高性状早期世代选择的理论依据。同时研究证明,本实验采用的数量性状分离分析方法,适用于研究烟草数量性状的遗传规律,为烟草数量性状的遗传研究奠定了一种有效可行的分析方法。 3、进一步利用数量性状主基因+多基因遗传体系分离分析方法,对烤烟、香料烟及其杂交种一代的节距、叶数、叶长、叶宽等植物学性状的遗传规律进行了研究分析,初步揭示了烤烟与香料烟主要植物学性状的遗传特点,并估计了各性状的遗传力。其中,叶数遗传符合两对显性主基因+加性-显性多基因模型(E6);节距、叶长和叶宽的遗传符合两对加性-显性-上位性主基因+加性-显性多基因混合遗传模型(E1)。研究结果可作为烤烟与香料烟类型间的杂种鉴定利用的实验与理论依据。 4、利用SRAP标记技术,研究和分析了烤烟、晒烟、晾烟、白肋烟、香料烟等不同栽培类型间的基因型差异,初步筛选出了能够在分子水平上反映不同烟草类型差异的特征性标记带:晾烟MD40、Ky17、Burley21、TN90基因型共有的特征带有两对引物组合,分别为SF25*SR2和SF3*SR26;晒烟小牛舌、青梗、小花青和香料烟Sumsun、komotini Basma、Xanthi Basma共有的特征带引物组合为SF20*SR14;NC89、K326、G-28、大白筋和MD40、Ky17、Burley21、TN90共有的特征带引物组合为SF16*SR14,烤烟中大白筋599的特征带引物组合SF22*SR14。 5、利用61对SRAP引物组合,研究了普通烟草不同类型间的亲缘关系,将普通烟草类型间8个不同供试材料划分为3类别。I:烤烟类型(G-28);II:白肋烟类型(MD40、By21、大白筋599);III:香料烟类型(Basma、Sumsun、小牛舌、千层塔)。聚类结果与经验评价结果基本一致。 6、利用正交设计,从DNA浓度、dNTP、Mg2+、引物、Taq DNA聚合酶5个因素4个水平上,获得了最优的ILP标记的PCR反应体系,20ul反应体系包括:模板DNA 20ng,Taq酶1.0U,Mg2+ 2.0mmol/L,dNTP150umol/L,引物0.3umol/L。
【学位授予单位】:中国农业科学院
【学位级别】:博士
【学位授予年份】:2009
【分类号】:S572

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