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棉花海陆杂交—回交后代群体纤维长度性状的遗传分析

高文伟  
【摘要】:本研究采用DNA分子标记技术(如SSR、SRAP等),以新疆“自育”的海岛棉和陆地棉为亲本及其衍生的F2群体等为材料,绘制结合分子标记的遗传连锁图谱。结合考查的F_2和F_(2:3)群体的农艺性状及纤维特性,在已构建的遗传连锁图谱上分析数量性状基因位点、检测并得到相应的QTL;利用种间杂交-回交高世代群体(BC_4F_2/BC_4F_(2:3))剖析数量性状基因位点遗传变异的分子机制,旨在寻找到与棉花纤维长度性状相关的遗传基因位点,为分子标记辅助和分子水平上的遗传改良提供依据。获得了如下的结果。 1.对丰产性优良、抗性强的系9和纤维品质性状优良的新海16及其所产生的后代群体进行比较分析。结果表明,系9和新海16的纤维长度性状的遗传特性符合杂交育种的亲本选配原则;且纤维长度性状呈现正态分布,能进行QTL检测。 2.以陆地棉和海岛棉为材料,利用本实验建立和优化的分子标记体系,对48份棉花资源进行分析和基于本实验新开发的棉花纤维序列的93对EST-SSR适用性检测。结果表明,系9具有可以作为陆地棉基础种质的特性;新海16具有海岛棉的代表性。本实验优化的分子标记技术体系是可行的。 3.以系9作母本,新海16作父本,构建了F2分离群体(297个单株),结合SSRs,SRAPs和EST-SSRs技术,构建连锁图谱。用800多对SSR引物,93对EST-SSR引物、300多个SRAP引物组合分析系9和新海16间的多态性,获得了245对(占67.1%)多态性SSR引物,EST-SSR引物88条(占24.1%)及32对(占8.8%)SRAP引物的组合。 4.利用有多态性的引物对F_2群体扩增,结合QTL分析,获得了229对SSR引物,29个SRAP引物组合,88对EST-SSR引物。用QTL-IciMapping对多态性标记进行连锁分析。得到一张含346个标记的22个连锁群。图谱总长为4307.73cM,占棉花总基因组(5000cM)的86.15%;平均标记间距为12.45cM。 5.对F_2群体的每个植株及其衍生的F_2:3家系(设置两重复)的纤维长度性状进行考查,用完备区间作图法进行QTL检测,LOD域值为3.0,共定位了34个QTLs:分析得到在第四连锁群上检测到的QTL有两个显著标记,解释表型变异分别为17.3072%(NAU3207/me4em5)和13.7922%(me3em10/B3171) 6.以系9作母本,纤维品质优良的海岛棉新海16作父本,杂交后回交4代,通过单籽粒传法最终构建了一个种间杂交-回交高世代的渗入系群体,含有234个BC_4F_(2:3)株系。 7.田间种植BC4F2:3家系,随机区组三次重复,考查纤维品质性状,各性状的频率分布显示:纤维长度性状频率分布图的峰偏向新海16;相关性分析表明:大多数性状之间均存在差异显著,但相关关系不等。以利用系9与新海16杂交的F2代所构建的连锁图谱的引物为参照,结合查询的与纤维长度有关的标记,用相关引物对BC4F2群体进行分析,用QTL-IciMapping对利用的标记产生的数据实施遗传作图。绘制了一张19个连锁群,包含278个标记。其总长为4351.65cM,占棉花总基因组(5000cM)的87.03%;标记间平均间距为15.65cM。 8.利用标记数据与性状数据进行QTL检测分析,共检测到74个纤维长度性状相关的QTL,检测到的QTL有7个显著标记,解释表型变异在9.1078%和13.6005%之间。且都为显性增益占主导,说明海陆杂交后代的纤维长度性状具有较强的优势,应在育种中加强应用。


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