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不结球白菜优异种质对小菜蛾抗性的遗传分析及QTL定位

作　者: 陆鹏
导　师: 李锡香
学　校: 中国农业科学院
专　业: 蔬菜学
关键词: 不结球白菜 小菜蛾 抗虫基因 遗传分析 连锁图谱 QTL 基因等位性
分类号: S634.3
类　型: 硕士论文
年　份: 2010年
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内容摘要


不结球白菜（Brassica campestris ssp. chinensis Makino）是十字花科芸薹属白菜种中一个多样性丰富的变种,亦是我国重要的叶菜类蔬菜。近年来,小菜蛾（Plutellidae Lepidoptera）对十字花科蔬菜的为害日益严重,使产品的商品品质下降,产量锐减,甚至绝收。长期以来,大量使用化学农药防治害虫,不仅严重污染了环境,而且使害虫产生了抗药性。因此,挖掘植物本身的抗性基因源,合理利用抗虫基因,选育抗虫品种十分重要。本研究以不同不结球白菜抗虫优异种质为研究对象,从抗生性和排趋性两方面,研究比较其抗虫性遗传规律;同时利用对抗虫性存在明显差异的不结球白菜种质作为公共亲本构建的F2分离群体,建立分子遗传图谱,进行抗虫性状的QTL定位及抗虫基因的等位性研究,结果如下:1.利用两份不结球白菜抗虫种质‘599’和‘508’及一份感虫种质‘114’配置两个抗感组合‘599’ב114’和‘508’ב114’,并构建六世代群体。采用离体鉴定的方法和六世代联合分析法,主要从抗生性的角度,研究了两份不结球白菜抗虫种质的遗传规律。结果表明,不结球白菜抗虫性状属于数量性状,受“主基因+多基因”共同控制,感虫性为部分显性。其中,‘599’ב114’组合的抗虫性遗传规律符合“两对加性-显性-上位性主基因+加性-显性-上位性多基因”模型,两对主基因均表现负向加性效应,两对主基因的显性效应呈正向。第一对主基因的遗传以显性效应为主,第二对主基因的遗传以加性效应为主。两对主基因存在明显的交互作用。BC1P1、BC1P2、F2群体的主基因遗传率分别为69.52%、74.09%和75.49%,BC1P1群体的多基因遗传率为12.25%,BC1P2和F2群体的多基因遗传率均为0。‘508’ב114’组合的抗虫遗传规律符合“一对加性-显性主基因+加性-显性多基因模型”,主基因的加性效应和显性效应均呈负向,多基因的显性效应为正,而且为超显性。BC1P1、BC1P2、F2群体的主基因遗传率分别为51.13%、65.87%和79.06%,多基因遗传率分别为32.69%、17.21%和0。以同样的材料,采用网室鉴定法和六世代联合分析法,主要从排趋性的角度,研究两份种质的抗虫遗传规律。结果表明,两个抗感组合‘599’ב114’和‘508’ב114’的抗虫遗传规律均符合“一对加性-显性主基因+加性-显性多基因”模型,在‘599’ב114’组合中,主基因的加性效应为负,显性效应为正;多基因的加性效应和显性效应均为正。F2群体的主基因遗传率最高为78.35%,多基因遗传率为0;在BC1P1,BC1P2中主基因遗传率分别为53.59%和46.21%,多基因遗传率分别为18.64%和21.65%;在‘508’ב114’组合中,主基因的加性效应为负,显性效应为正,多基因的加性效应为负,显性效应为正。F2群体的主基因遗传率为76.05%,多基因遗传率为0,在BC1P1、BC1P2中主基因遗传率分别为57.21%和25.87%;BC1P1和BC1P2的多基因遗传率分别为6.24%和27.79%。初步说明两份抗源的抗性遗传背景不尽相同,同一材料的网室鉴定和离体鉴定所反映的抗虫性也不一样,它们从不同的侧面反映了抗虫性的不同方面。因此,在白菜抗虫育种的过程中,应充分利用F2群体进行早世代选择,另一方面应充分利用抗虫基因的增效加性效应和显性效应,通过不同基因的聚合育种,以提高品种的抗虫性。2.利用两份不结球白菜抗虫种质‘599’、‘508’及感虫种质‘114’构建的上述用于遗传规律分析的两个F2群体,采用SRAP、SSR和InDel分子标记技术,构建了两张不结球白菜分子遗传图谱。其中‘599’ב114’组合遗传图谱,包含l0个连锁群,由122个标记组成,包括51个SSR标记、20个InDel标记、51个SRAP标记,各连锁群覆盖的基因组长度在31.43cM～182.46cM范围内,该图谱总长度为1019.93cM,平均图距8.29cM。‘508’ב114’组合遗传图谱,包含l0个连锁群,由123个标记组成,其中包括SSR标记66个、SRAP标记55个、InDel标记2个,各连锁群覆盖的基因组长度在33.60cM～221.35cM范围内,该图谱总长度为1093.36cM,平均图距8.67cM。两个图谱的多态性标记种类和数量不尽相同,进入两个图谱的公共标记很少,仅有的公共标记在连锁群上的分布不完全相同,也说明两份抗源的遗传背景不一样。3.利用上述两个F2群体的抗虫性离体鉴定和网室鉴定数据以及构建的两张分子遗传图谱,分别对不同白菜抗源抗小菜蛾基因进行QTL定位和其抗虫基因的等位性分析。采用离体鉴定方法,主要从抗生性的角度,在‘599’ב114’组合中,检测到与抗虫相关的QTL4个,分布在LG7、LG8和LG9,贡献率分别10%、7.04%、5.63%和5.21%,能够解释表型总变异的27.88%;在‘508’ב114’组合中,检测到与抗虫相关的QTL3个,分布在LG1、LG10上,贡献率为22.88%,10.70%和5.40%,能够解释表型总变异的38.98%。检测到的来自两抗源的QTL在连锁群上的分布、作用方式和效应均不相同,表明控制两抗源抗生性的基因可能是不完全相同的。采用网室鉴定方法,主要从排趋性的角度,在‘599’ב114’组合中,检测到与抗虫相关的QTL3个,位于LG1、LG5和LG8,贡献率分别为29.58%、27.65%和38.90%,能够解释表型总变异的96%;在‘508’ב114’组合中,检测到与抗虫相关的QTL3个,分别位于LG3、LG4和LG7,贡献率分别为10.40%、19.28%和6.83%,能够解释表型总变异的36.51%。在连锁群上的分布、作用方式和效应不尽相同,表明控制两抗源趋避性的基因也可能是不完全相同的。同一抗源由网室鉴定和离体鉴定所揭示的抗虫性是不完全相同的,‘599’的抗虫性更多的表现在排趋反应,‘508’抗虫性更多地体现在抗生反应。从检测到的QTLs与侧翼标记的遗传距离看,在离体鉴定和网室鉴定中共检测到了9个QTL位点距其中一侧标记小于5cM的QTL位点,这些标记可用于分子辅助筛选,为抗虫分子育种奠定了基础。综上所述,本研究分别从排趋性和抗生性两方面,在表型和分子水平揭示了两份白菜抗源的抗性遗传机制及其基因的等位性。两份抗源具有不同的抗性遗传背景或等位基因,且趋避性和抗生性可能是由不完全相同的遗传机制控制的。这些为我们有效地利用不同抗源的抗虫基因提高品种的抗虫性提供了有力的理论依据和技术支撑。

全文目录


摘要  6-8
Abstract  8-14
第一章 文献综述  14-25
  1.1 植物抗虫的表现及其机理  14-15
  1.2 植物抗虫性的鉴定方法及抗虫种质资源的筛选  15-17
    1.2.1 植物抗虫性的鉴定方法  15-16
    1.2.2 植物抗虫种质资源的筛选  16-17
  1.3 植物抗虫基因的挖掘利用研究  17-18
    1.3.1 植物抗虫遗传  17
    1.3.2 抗虫基因的鉴定和克隆  17-18
  1.4 植物数量性状主基因＋多基因混合遗传模型的研究概况  18-20
  1.5 分子遗传图谱的构建  20-23
    1.5.1 亲本的选择和作图群体的建立  20-21
    1.5.2 分子遗传图谱构建中常用的几种分子标记技术简介  21-22
    1.5.3 白菜类作物分子遗传图谱研究进展  22-23
  1.6 白菜类作物QTL 定位研究进展  23-24
  1.7 本研究的目的和意义  24-25
第二章 不结球白菜离体鉴定抗虫性遗传及其基因等位性分析  25-32
  2.1 材料与方法  25-27
    2.1.1 材料  25-26
    2.1.2 方法  26-27
  2.2 结果分析  27-31
    2.2.1 两个组合各世代抗虫级值次数分布  27
    2.2.2 抗虫性的遗传模型  27-29
    2.2.3 遗传参数的估计  29-31
  2.3 讨论  31-32
第三章 不结球白菜网室鉴定抗虫性遗传及基因等位性分析  32-38
  3.1 材料与方法  32-33
    3.1.1 材料  32
    3.1.2 方法  32-33
  3.2 结果分析  33-36
    3.2.1 两个组合各世代抗虫级值次数分布  33-34
    3.2.2 抗虫性的遗传模型  34-35
    3.2.3 遗传参数的估计  35-36
  3.3 讨论  36-38
第四章 不结球白菜分子遗传图谱的构建  38-51
  4.1 材料与方法  38-40
    4.1.1 材料  38-39
    4.1.2 试验方法  39-40
  4.2 结果与分析  40-48
    4.2.1 两抗感组合亲本及F2 群体分子标记的多态性分析  40-42
    4.2.2 两抗感组合分子遗传图谱的构建  42-48
  4.3 讨论  48-51
    4.3.1 亲本的选择  48
    4.3.2 分子标记的选择  48-49
    4.3.3 遗传图谱的比较  49
    4.3.4 偏分离分析  49-51
第五章 不结球白菜抗虫性状QTL 定位及基因等位性分析  51-59
  5.1 材料与方法  51-52
    5.1.1 材料  51
    5.1.2 抗虫性鉴定及分级标准  51
    5.1.3 数据整理和QTL 分析  51-52
  5.2 结果与分析  52-58
    5.2.1 离体鉴定不同抗源抗虫基因的QTL 定位与分析  52-53
    5.2.2 两组合网室鉴定抗虫性状的QTL 定位与分析  53-54
    5.2.3 不同组合离体和网室鉴定抗虫性状QTL 定位的综合分析  54-58
  5.3 讨论  58-59
第六章 全文结论  59-61
参考文献  61-67
致谢  67-68
作者简历  68

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中图分类: > 农业科学 > 园艺 > 蔬菜园艺 > 白菜类 > 白菜（小白菜）
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