北方冬麦区抗旱小麦的遗传多样性分析及相关性状优异等位变异的挖掘

【摘要】：干旱是影响小麦(Triticum aestivum L.)生产的最主要非生物胁迫因素,小麦的大多数数量性状是由多基因控制的,很容易受外界环境条件的影响。以往的数量遗传学的研究为关联分析研究提供了有力的条件,对开展小麦抗旱相关复杂数量性状的关联分析和相关优异等位变异分析,提高抗旱育种效率具有重要意义。 为了研究北方冬麦区小麦抗旱品种的遗传多样性及数量性状相关标记的等位变异,本研究选用117个均匀分布于小麦各条染色体的SSR标记,对北方冬麦区136份抗旱小麦品种进行分析。通过参试材料田间重要表型特征(分蘖数、株高)、生理性状(冠层温度)、生育期(抽穗期和开花期)和产量相关性状(穗长、穗数、千粒重、小穗数,以及穗粒数)进行性状/标记的关联分析,发掘与性状显著关联标记的优异等位变异。主要研究结果如下: 1、分子标记多态性分析共检测到1484个等位变异,平均每个标记12.6个等位变异,变化范围为2～42个,供试材料的遗传信息含量(PIC)变化范围为0.016～0.941,平均为0.640。聚类分析把同一地区或育种单位育成的品种、具有共同亲本的姊妹品种聚为一类,部分相近年代选育的品种也分别聚在一类,国外材料的基因导入对育成品种的遗传基础产生了影响。 2、对分子标记与水、旱地两种水分条件下的株高进行关联分析,在旱地条件下,与株高显著相关的标记有19个(P0.01),其中6个极显著相关(P0.001);在水地条件下与株高显著相关的标记也有19个,其中7个极显著相关。水、旱两种条件下共检测出与株高极显著相关的标记有9个:Xbarc125(7D)、Xbarc168(2D)、Xgwm126(5A)、Xgwm130(2B)、Xgwm212(5D)、Xgwm285(3B)、Xgwm495(4B)、Xgwm95(2A)、 Xwmc396(7B),其中Xgwm95的等位变异122bp是与矮秆关联的优异等位变异。这些与株高显著关联的标记及等位变异可能在小麦株高改良的分子标记选择中发挥作用。标记与分蘖数关联分析。在干旱胁迫下,Xgwm193、Xbarc217、Xgwm44、Xgwm11、Xwmc170、Xgwm544、Xcfd53、Xbarc180与分蘖数极显著相关(P0.001)。在水环境下,共检测到3个与分蘖数显著相关的标记(P0.005),其中Xgwm515与分蘖数极显著相关。Xcfd53的等位变异263bp是增加分蘖数的优异等位变异。 3、有26个与抽穗期显著相关的标记(P0.005),其中有16个标记与抽穗期极显著相关(P0.001),分别是:Xwmc170、Xbarc180、Xgwm471、Xgwm44、Xgwm294、Xgwm11、Xwmc631、Xcfd43、Xgwm193、Xbarc125、Xgwm458、Xgwm544、Xgwm82、Xgwm539、Xcfd53、Xgwm169;在灌溉下共检测到13个与抽穗期显著相关的标记(P0.005),其中Xgwm193、Xgwm130、Xbarc42、Xgwm247、Xgwm296、Xgwm389、Xgwm484、Xbarc125、Xgwm131、Xwmc631、Xcfa2173和Xgwm126与抽穗期极显著相关(P0.001)。231bp、157 bp分别是Xgwm294和Xgwm484的增效优异等位变异。 4、在旱胁迫下,共检测到6个与开花期显著相关的标记(P0.005),其中,Xbarc125、Xgwm294、Xbarc217和Xgwm232与开花期极显著相关(P0.001)。在灌溉下,共检测到6个与开花期显著相关的标记(P0.005),其中Xbarc217(4D)与开花期极显著相关(P0.001)。137bp是Xgwm232提前开花期的优异等位变异。 5、在旱胁迫下检测到一个与穗长显著相关的标记Xgwm52(3D) (P0.001),在水环境下,共检测到6个与穗长显著相关的标记(P0.005),其中,Xgwm130、Xgwm52、Xgwm526、Xgwm538与穗长极显著相关(P0.001)。152bp、135 bp分别是Xgwm52、Xgwm526的优异等位变异。 在旱胁迫下没有检测到与穗数显著相关的标记。在水环境下,共检测到2个与穗数极显著相关的标记(P0.001),分别是Xbarc125(7D)和Xbarc81(1B)。177bp是Xbarc125的增效优异等位变异。 在旱胁迫下检测到5个与千粒重显著相关的标记(P0.005),Xgwm11、Xcfd53与千粒重极显著相关(P0.001)。在灌溉条件下,共检测到7个与千粒重显著相关的标记(P0.005),Xgwm429、Xgwm296与千粒重极显著相关(P0.001)。196bp、257 bp、205 bp分别是Xgwm11、Xcfd53和Xgwm429的增效优异等位变异。 在旱胁迫下没有检测到与小穗数显著相关的标记。在灌溉条件下,共检测到3个与总小穗数极显著相关的标记(P0.005),Xwmc396与总小穗数极显著相关(P0.001)。151bp是Xwmc396的增效优异等位变异。 在旱胁迫下没有检测到与穗粒数显著相关的标记。在灌溉条件下,共检测到6个与穗粒数显著相关的标记(P0.005),Xgwm193与穗粒数极显著相关(P0.001),169:179bp是它的增效优异等位变异。 6、在旱胁迫下检测到4个与冠层温度显著相关的标记(P0.005),分别是Xbarc125(7D)、Xgwm539(2D)、Xgwm95(2A)和Xcfd23(4D)。在正常灌溉下,共检测到3个与冠层温度显著相关的标记(P0.005),Xbarc177与冠层温度极显著相关(P0.001),265bp是它的增效优异等位变异。 本研究利用关联分析,不仅发现了与小麦株高、分蘖数、抽穗期、开花期、穗长、单株穗数、小穗数、穗粒数、千粒重、冠层温度极显著相关的标记,而且再此基础上发掘相关的优异等位变异,这对育种家选配亲本和开展分子标记辅助选择育种具有一定的实际应用价值。