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烟草(Nicotiana tabacum L.)赤星病抗性QTL的定位分析

焦天雷  
【摘要】:分子标记辅助选择(MAS)是利用分子标记与目标基因的连锁关系,间接对目的性状进行选择的现代育种技术,已成为动植物育种重要的发展方向与研究热点。MAS技术在许多物种中都已得到应用,但在烟草中还相当落后。由于普通烟草品种间亲缘关系较近,遗传多态性水平低,因而烟草中分子标记开发、遗传图谱构建和基因定位难度很大。烟草赤星病是烟草最主要的真菌病害,选育抗赤星病烟草品种是烟草育种的一大目标,但由于赤星病表型受环境影响大,因此需要运用MAS手段来选育抗赤星病品种。目前尚未发现与烟草赤星病相连锁的标记。本研究旨在构建一张烤烟的SSR标记遗传图谱,并对控制赤星病抗性和烟叶形态的相关基因或数量性状基因座(QTL)进行定位,找出与抗赤星病基因相连锁的SSR标记,为烟草分子标记辅助育种提供依据。主要研究结果如下: 1、烟草SSR标记连锁图的构建:利用美国烟草基因组启动计划(TGI)提供的烟草基因组测序数据,设计了2000多对SSR标记引物,从中筛选出212对在感赤星病烤烟品种长脖黄和抗赤星病烤烟品种净叶黄之间表现多态的引物,用这些引物对213个“长脖黄×净叶黄”的F2单株进行基因分型,利用遗传作图软件MapMaker/Exp3.0进行数据分析,构建了一张SSR标记遗传连锁图谱。该图谱共包含181个SSR标记,有24个连锁群,总长度为2022cM,相邻标记间平均图距为11.2cM。 2、赤星病抗性基因的QTL分析:在叶片成熟期,对F2群体进行赤星病接菌,待感病对照G140病情指数为75%以上时,对F2群体进行病情调查。利用QTL定位软件WinQTLCartographer2.5,采用复合区间定位方法(CIM),对赤星病病情指数进行QTL分析。结果在3个连锁群上检测到3个与抗赤星病相关基因的QTL,各QTL对表型变异的贡献率变化在4.8%—13.77%之间。 3、基于赤星病抗性连锁标记对烟草品种的聚类分析:分别用随机选取的SSR标记和3个抗性QTL附近的SSR标记,利用NTSYSpc2.1软件,对净叶黄的衍生系及其它抗源和一些感病品种进行进行分析,对实验结果进行聚类。结果显示:在相似系数0.44的水平上,可将33个烟草品种分为四个类群:抗源beinhart-1000与净叶黄在一个大的聚类群中,抗源N.suaveolens单独在一个聚类群中,另外还有两个聚类群,一个是CV系列,另外一个大都是长脖黄、G140、NC82等感病品种。该结果说明,利用抗性连锁标记可以较好地将抗病品种和感病品种区分开来。而基于随机的SSR标记的聚类结果则不能看出与赤星病抗性的联系。这反映出本研究QTL定位的准确性。


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