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大豆条件渗入系群体NJCILP的遗传特征和籽粒性状的关联分析

作　者: 李兴杰
导　师: 盖钧镒
学　校: 南京农业大学
专　业: 作物遗传育种
关键词: 大豆 条件渗入系群体 数量性状位点 聚合育种 关联分析 等位变异
分类号: S565.1
类　型: 硕士论文
年　份: 2013年
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内容摘要


大豆（Glycine max （L.） Merr.）原产于中国,是当今世界上最重要的植物蛋白与食用植物油及多种功能性医疗保健品的重要来源。大豆产业在保障我国植物油脂供给、促进国民经济发展等方面起着重要作用。本研究以平均油脂含量（18.81%）和平均蛋白质含量（46.67%）为标准分别从8个回交群体NN1138-2×科丰1号、NN88-31xN24852.NN88-31×PI326582B、NN1138-2×N24852、NN1138-2×N23228、NN1138-2x Peking、NN88-31×Peking和NN86-4xPI342618B中各选出50份材料（25份油脂高含量材料和25份蛋白质高含量材料）构成了条件渗入系群体,并命名为NJCILP.条件渗入系群体是指对不同的回交群体按一定的标准进行选择,由选择出的子群体构成的一个群体。通过2年3个重复的田间实验数据以及50对SSR标记对该群体进行遗传特征分析；利用SSR标记对该群体的3个籽粒性状（经选择的油脂含量、蛋白质含量性状和未经选择的百粒重性状）进行关联分析,并初步分析了关联到的各籽粒性状位点下,供体亲本在每个子群体下的百分数；选取在联合环境中检测到的油脂、蛋白质含量及百粒重位点,发掘等位变异,探讨等位变异在参试家系（15份高表型值材料和15份低表型值材料）中的分布特点,并以此验证植物基因聚合育种；将三环境下8个子群体的籽粒性状跟受体亲本的籽粒性状比较,分析供体亲本对籽粒性状的影响；最后筛选了相对高油脂、高蛋白质含量和大百粒重的家系,并分析其遗传组成。在对籽粒性状初步了解的情况下,可进一步研究供体的其它优良性状,最终获得高蛋白质含量、抗病虫害的育种材料。主要结果如下：1、大豆条件渗入系群体NJCILP的遗传特征①三类表型性状遗传特征。在平均环境条件下,该群体经过选择的油脂、蛋白质含量和未经过选择的百粒重变化范围依次为15.17-21.46%、36.47-50.77%和6.77-19.74g,由于低进化程度供体亲本的影响,该群体油脂含量和百粒重有减小的趋势,蛋白质含量有增加的趋势。对该群体进行方差分析,结果发现3个籽粒性状家系之间差异显著,家系与环境互作,也有显著差异。②对该条件渗入系群体供、受体种质比例与回交期望值分析知,该群体受体亲本遗传背景在8个子群体中的理论百分比范围是92.75-94.25%,实际百分比范围86.37-92.72%,供体亲本的实际百分比（7.28-13.63%）比理论百分比（5.75-7.25%）要大。分析可能是由以下原因造成（1）分子标记的选择（2）高油脂和高蛋白质含量材料的选择。③条件选择后,亲本等位变异均在后代群体中有所体现,并未淘汰位点和等位变异,但改变了群体内多位点的等位基因频率和离散度,将群体及子群体的PIC平均值跟理论值比较发现,理论值均小于平均值,且对于NJCILP来说,理论值和平均值差异较大,这种差异是因为条件选择而加大。④用Powermarker v3.25依据Nei’s（1983）遗传距离来构建UPGMA聚类图。结果将该群体划分为3个类群；用STRUCTURE2.2软件进行聚类分析,结果也将该群体划分为3个类群。在P<0.0001显著水平下,χ2Nc=709.49（按轮回亲本归组和按遗传距离归组的卡方值）,χ2NQ=739.96（按轮回群本归组和按数学模型归组卡方值）,χ2CQ=732.72（按遗传距离归组和按数学模型归组卡方值）。卡方测验结果显示,按轮回亲本归组、按遗传距离归组和按数学模型归组,三者基本一致,更具可靠性。2、大豆条件渗入系群体NJCILP油脂、蛋白质含量和百粒重的关联分析采用贺建波等开发的二阶段关联分析方法对油脂、蛋白质含量和百粒重3个性状进行关联分析。P<0.01水平下,在三环境联合下共检测到油脂位点24个,总解释率为71.09%；蛋白位点19个,总解释率为56.45%；百粒重位点32个,总解释率为76.02%。Satt147、Satt005、Satt316、Satt640、Satt681、Satt260和Satt5927个位点为新检测到油脂位点,Satt640、Satt681、Satt210、Satt260、Satt114和Sat4056个位点为新检测到的蛋白位点,Satt147、Satt683、Satt281、Sat366等14个位点为新检测到的百粒重位点。在经过选择检测到的油脂含量位点、蛋白质含量位点和未经选择的百粒重位点下,供体亲本所占百分比范围依次为9-15%、8-14%和8-15%,均比供体理论百分比要大,这可能也是由选择造成的。3、籽粒性状关联位点等位变异分布特点及优异家系遗传组成对在3个联合环境中检测到的24个油脂位点、19个蛋白位点和32个百粒重位点进行等位变异发掘,共发现103个油脂等位变异,83个蛋白质等位变异和137个百粒重等位变异。分析所有等位变异在400份家系中的分布特点同时从400份家系中选取油脂、蛋白质含量和百粒重性状极值材料各30份（极大值材料15份和极小值材料15份）作为参试品系并分析等位变异的分布特点,结果发现,无论高表型材料还是低表型材料都既含有正效等位变异又含有负效等位变异,但高表型值材料较低表型值材料含有更多的正效等位变异,更少的负效等位变异。供体亲本有增加蛋白质含量,降低油脂含量,减小百粒重的趋势。未经选择的百粒重减小趋势较经过选择的油脂、蛋白质含量变化趋势要大。将400份材料的油脂和蛋白表型值跟受体亲本进行比较,筛选了15份高油脂含量、15份高蛋白质含量和15份大百粒重家系。其变异范围依次为20.10-21.67%、48.29-50.77%和18.42-19.74g且都含有较多的正效等位变异,另外筛选了15份油脂含量、蛋白质含量和百粒重3性状之和较高的家系,也含有较多的正效等位变异。

全文目录


目录  4-7
摘要  7-10
ABSTRACT  10-13
縮略词表及英汉对照  13-14
第一章 文献综述  14-28
  1.1 大豆种质资源概述  14-16
    1.1.1 大豆种质资源的分类及起源  14-15
    1.1.2 大豆种质资源的收集与保存  15
    1.1.3 大豆种质资源的评价与利用  15-16
  1.2 关联分析研究进展  16-19
    1.2.1 LD的定义及度量  17
    1.2.2 LD的影响因素及LD衰减  17-18
    1.2.3 关联分析的基本方法  18
    1.2.4 关联分析在大豆研究中的运用  18
    1.2.5 连锁作图与关联分析的整合  18-19
  1.3 大豆油脂、蛋白及百粒重QTL定位研究进展  19-22
    1.3.1 大豆蛋白、油脂QTL定位研究进展  19-21
    1.3.2 大豆百粒重QTL定位研究进展  21-22
  1.4 植物基因聚合育种分类和发展  22-25
    1.4.1 植物基因聚合育种概念及分类  22-23
    1.4.2 植物基因聚合育种发展  23-25
  1.5 本研究的目的、意义及技术路线  25-28
第二章 实验材料与方法  28-36
  2.1 试验材料  28-29
  2.2 田间表型性状  29
  2.3 SSR标记分析  29-32
    2.3.1 基因组DNA提取  29-30
    2.3.2 SSR标记分析方法  30-32
  2.4 数据分析  32-33
    2.4.1 表型数据分析  32-33
    2.4.2 群体结构分析  33
      2.4.2.1 基于数学模型的群体结构划分  33
      2.4.2.2 基于遗传距离测度的聚类分析  33
  2.5 关联分析方法  33-34
    2.5.1 连锁不平衡分析  33-34
    2.5.2 关联群体Q值计算  34
    2.5.3 关联分析方法  34
  2.6 QTL优异等位变异筛选  34
  2.7 优异品系的筛选  34-36
第三章 大豆条件渗入系群体NJCILP的构建与遗传特征分析  36-48
  3.1 大豆条件渗入系群体NJCILP的构建  36-37
  3.2 大豆NJCILP群体籽粒性状的遗传特征  37-40
    3.2.1 经选择的油脂含量性状的变异  37-38
    3.2.2 经选择的蛋白质含量性状的变异  38-39
    3.2.3 未选择的百粒重性状的变异  39-40
  3.3 NJCILP群体籽粒性状方差分析  40
  3.4 亲本种质在子群体中所占比列与理论预期的比较  40-41
  3.5 SSR标记在NJCILP群体中的多样性分析  41-43
  3.6 NJCILP群体遗传结构  43-46
    3.6.1 NJCILP群体基于遗传距离的聚类分析  43
    3.6.2 NJCILP群体基于数学模型的群体结构分析  43-46
  3.7 讨论  46-48
    3.7.1 本研究所用亲本材料多样性  46-47
    3.7.2 基于SSR标记的NJCILP群体遗传多样性  47
    3.7.3 群体结构多样性  47-48
第四章 NJCILP群体籽粒性状QTL关联定位  48-62
  4.1 群体SSR位点间的连锁不平衡衰减  48
  4.2 油脂、蛋白质含量和百粒重关联定位  48-55
    4.2.1 与油脂QTL相关联的位点  48-50
    4.2.2 与蛋白质QTL相关联的位点  50-52
    4.2.3 与百粒重QTL相关联的位点  52-55
    4.2.4 籽粒性状的遗传解析  55
  4.3 讨论  55-62
    4.3.1 关联到的籽粒性状位点同前人研究结果的比较  55-58
    4.3.2 一因多效的标记位点  58-60
    4.3.3 连锁定位与关联定位的补充与结合  60-62
第五章 NJCILP群体籽粒性状关联位点等位变异分布特点及优异家系的遗传组成  62-74
  5.1 籽粒性状关联位点等位变异分布特点  62-67
    5.1.1 大豆油脂含量QTL等位变异的分布特点  62-64
    5.1.2 大豆蛋白质含量QTL等位变异的分布特点  64-65
    5.1.3 大豆百粒重QTL等位变异的分布特点  65-67
  5.2 高油脂、高蛋白质含量和大百粒重材料筛选及其遗传组成  67-71
  5.3 讨论  71-74
    5.3.1 大豆油脂、蛋白质含量及百粒重QTL等位变异分布特点  71-72
    5.3.2 油脂、蛋白及百粒重之间的相关性  72
    5.3.3 优异等位变异及优良品系的利用潜力  72
    5.3.4 条件渗入系群体的利用  72-74
全文结论及创新点  74-78
参考文献  78-88
附录  88-102
致谢  102

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中图分类: > 农业科学 > 农作物 > 经济作物 > 油料作物 > 大豆
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