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中国、澳大利亚和印度甘蓝型油菜遗传多样性和杂种优势分析

赵朝森  
【摘要】: 种质资源的收集、评价、创新和利用,对防止遗传基础单一化,选育甚至重新塑造一批适应性广,高产、优质的油菜新品种具有重大意义。早期预测杂交组合的杂种优势,对指导杂种亲本的准确选配,选育出强优势杂种组合意义重大。本试验应用SRAP、SSR分子标记分析评价了48份来自中国、澳大利亚和印度的甘蓝型油菜遗传多样性,根据品种间的遗传聚类结果,选择12份亲本按NCⅡ6×6配制36份杂种,并进行杂种优势比较试验,研究了分子水平遗传多样性与杂种优势的关系。主要结果如下: 1.69对SRAP随机组合引物和114对SSR引物,在来自中国、澳大利亚和印度的48份甘蓝型油菜品种基因组DNA中,分别扩增出204条和195条差异DNA条带,多态性引物比率分别为73.91%和71.05%,平均每对引物组合分别产生4条和2.4条多态性DNA条带。 2.SRAP和SSR标记的品种间分子遗传距离相似系数r=0.6135,但决定系数较小,R~2=0.3764。品种间SRAP标记的UPGMA聚类,在遗传距离0.4950处划分为三大类群ⅰ、ⅱ和ⅲ。而SSR标记分析的,在遗传距离0.4675处被划分为二大类群Ⅰ和Ⅱ。 3.SSR和SRAP标记的POPGENE分析结果表明,三个国家的甘蓝型油菜种群间的遗传分化较大,种群间的变异分别占总种群变异的27.8%、28.68%,而种群内的变异分别为72.2%、71.32%,品种的种群基因多样性变异主要来源于种群内部。 4.SRAP标记在中国、澳大利亚和印度品种中,分别检测到8个、8个和5个专有等位基因(Private allele)专有位点,分别占总检测位点的4.88%、4.88%和3.05%;SSR标记分别检测到12个、8个和6个专有位点,分别占总检测位点的6.94%、4.62%和3.47%。 5.利用农艺性状表现值、SRAP、SSR及产量相关性状QTLs标记,估算了12份杂交亲本间的遗传距离,并构建了遗传聚类图。DNA分子标记方法估算亲本的遗传距离间的相似程度极高,农艺性状表现值估算亲本的遗传距离与产量相关性状QTLs标记的相似程度达显著水平,说明了产量相关性状QTLs标记与某些农艺性状关联。 6.苗期杂种优势比较试验表明,甘蓝型油菜杂种从生长初期就开始表现出营养体杂种优势,具体表现在主根长和子叶下胚轴伸长快,侧根数增多。主根长与侧根数显著相关(r=0.5935);鲜重与于重高度相关(r=0.9565),与叶数显著相关,(r=0.516)。鲜重与干重、鲜重与叶数中亲优势间高度正相关,而干重与叶数中亲优势间呈显著相关。 7.武汉和兰州环境下,36份F_1的产量相关性状表型值及其中亲优势平均表现及变异范围均不同。48个参试材料(12份亲本及36份F_1杂种)产量相关性状的均方,在基因型、环境间均达极显著差异。在基因型与环境间互作效应上,除单株产量外,其他性状均达显著或极显著差异。这表明甘蓝型油菜产量相关性状易受基因型和环境等因素影响。 8.分析了产量相关性状的关系。其中,武汉试验点,株高、有效分枝部位高度、主花序有效角果数、单株角果数、角果长度与单株产量极显著正相关;兰州试验点,单株产量与一次有效分枝数、单株角果数极显著正相关,与主花序长度极显著负相关。 9.分析了遗传距离与杂种性状表现及中亲优势的关系。结果表明,5种方法(农艺性状表现值、SSR、SRAP、SSR及SRAP联合标记和产量相关性状QTLs标记)估算亲本间的遗传距离,难于预测甘蓝型油菜杂种苗期、产量相关性状及杂种优势表现。对杂种组合分类后,农艺性状或分子标记估算的遗传距离仍然难于预测杂种单株产量及其杂种优势的表现。 10.两个环境下,模拟了遗传距离与单株产量中亲优势间的关系趋势。结果表明,当亲本间遗传距离在两个极端范围(极小和极大)时,单株产量杂种优势不明显,而处于适当范围时,单株产量表现出强大的杂种优势。高产量(性状值及中亲优势)杂交组合的分子遗传距离及等位基因杂合度,比低产量杂交组合的大及高。


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