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大豆栽培品种主要农艺性状与SSR标记的关联分析

作　者: 魏世平
导　师: 章元明
学　校: 南京农业大学
专　业: 作物遗传育种
关键词: 高产育种 SSR 关联分析设计育种
分类号: S565.1
类　型: 硕士论文
年　份: 2010年
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内容摘要

随着水稻和玉米杂种优势的充分利用,为作物生产带来了可观的经济效益,而在杂种优势利用较困难的大豆上,因其单产水平较低使其总体生产形势非常严峻,所以迫切需要实现大豆的高产育种；首要工作就是要发掘产量性状的优异基因。然而,只研究产量这一个性状往往不能解决根本性问题,这就需要考察与产量相关的多个性状,以准确分析影响产量的各种因素,以便为高产育种提供更准确的信息。栽培大豆是起源于我国的重要油料作物,有着丰富的品种资源,这为实现高产育种提供了坚实的材料基础。对大豆种质资源的利用,关联分析是近几年来逐步发展起来的新途径,能找到与性状直接关联的标记；但是,当前关联分析在大豆种质资源的利用研究上往往采用假阳性率较高的单标记方法。本研究以分层随机抽样方法抽取的215份大豆品种为研究材料,利用135个SSR标记的多态性数据剖析了该品种群体的遗传特征,包括群体遗传结构、遗传多样性和连锁不平衡性；在对主要农艺性状的表型变异参数进行分析后,运用TASSEL软件和E-BAYES方法对主要农艺性状进行关联分析,挖掘了优异等位变异并找到了相应的典型载体材料；最后,初步预测了改良主要农艺性状的优异杂交组合。得到的主要结果有：1、利用STRUCTURE、PowerMarker和地理生态类型三种方法进行群体遗传结构剖分,分别将大豆群体分成了4、3和6个亚群。对三种分类方法亚群间以及亚群内的参数估算得到,STRUCTURE分组得到的亚群间成对只,值最大,为0.1083；亚群间含有相同最高频率等位基因的位点数最小,为85；亚群内基因多样性、多态性信息含量、等位基因个数、群体内分化系数以及群体内遗传多样性Hs均最小。这表明STRUCTURE软件能更好地剖分群体的遗传结构。遗传多样性分析中,135个SSR标记共产生了890个等位基因；平均每个位点的有效等位基因数A。、多态性信息含量PIC、基因多样性和观测杂合度H。分别为3.46、0.5140、0.5540和0.013。STRUCTURE分组的第三亚群的各个群体遗传统计量在所有亚群中最高,表明该亚群遗传多样性最丰富。TASSEL进行的连锁不平衡性分析得到：1)22.49%的位点对存在LD,共线性和非共线性位点对中存在LD的分别占34.16%和21.88%；2)整体分析和亚群独立分析中共线性和非共线性LD位点对的D’集中于0.2-0.4,r2集中于0-0.2；3)当标记间遗传距离>20cM时,整个群体和亚群的LD程度的衰减趋势均不明显。2、利用E-BAYES方法和TASSEL软件,在株高、主茎节数、分枝数、粒茎比、茎粗、表观收获指数和全生育期性状中分别检测到38个和177个主效QTL,其中共同的主效QTL有26个。E-BAYES方法检测到的主效标记的LOD值范围为2.54～77.36,遗传率范围为0.02～0.25,总共解释的各性状遗传率分别达到18%、40%、42%、36%、39%、46%和39%。利用E-BAYES方法在株高、主茎节数、分枝数、茎粗、表观收获指数和全生育期性状中还检测到177个互作,其中40个标记出现在TASSEL检测的主效标记中；总共解释的遗传率分别为81.67%、59.51%、58.44%、53.69%、54.42%和61.46%。对优异等位变异的发掘和典型载体材料的搜索发现：satt440（179bp）和satt440（251bp）、satt632（305bp）和satt160（285bp）、sat₂67（223bp）和satt244（177/ 165bp）、satt354（300bp）和satt354（309bp）、sat₂67（287/255bp）和satt352（181bp）、satt514（299bp）和sat₂67（255/231bp）分别是株高、主茎节数、分枝数、茎粗、表观收获指数、全生育期中增效和减效效应最大的等位变异类型,携带各性状增效和减效效应最大的优异等位变异类型的代表性载体材料分别是湖南秋豆1号和诱变790、晋豆2号和淮黄1号、合肥两塘焦双青豆和嘉善红毛荚、田岸豆和齐588-8、勤研1号和长汀细豆、平果黄豆和文丰6号；粒茎比中,satt382（295bp）和satt382 （325bp）、satt683（224bp）分别是增效和减效效应最大的等位变异,代表性载体材料分别是勤研1号和八月青、皖豆1号。3、对优异杂交组合预测的结果发现,尉青豆、融豆21、科系8号和武义青豆、嘉祥牛毛黄、大粒黄豆则分别对性状株高、主茎节数、分枝数、茎粗、全生育期具有改良的作用。在这些组合中,发现一些品种可同时改良多个性状,如勤研1号可以同时改良性状粒茎比和表观收获指数。这些预测结果还需进一步的验证。

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摘要 7-9ABSTRACT 9-12符号说明(英文缩略词) 12-13第一章文献综述 13-35 1 遗传标记 13-15 1.1 形态学标记 13 1.2 细胞学标记 13 1.3 蛋白质标记 13-14 1.4 DNA分子标记 14-15 2 QTL定位方法 15-17 2.1 单标记分析方法 15 2.2 区间作图法 15-16 2.3 复合区间作图法 16 2.4 多QTL作图法 16-17 3 大豆种质资源的研究进展 17-23 3.1 大豆种质资源的分类 17-19 3.2 国内大豆种质资源利用的概况 19-21 3.3 国外大豆种质资源利用的概况 21-22 3.4 种质资源利用的新领域 22-23 4 关联分析 23-29 4.1 群体结构 23-24 4.2 遗传多样性 24-26 4.3 连锁不平衡 26-27 4.4 关联分析的概念及统计方法 27-29 4.4.1 概念 27-28 4.4.2 统计方法 28-29 5 大豆高产育种 29-34 5.1 提高大豆产量的意义 29-30 5.2 大豆主要农艺性状遗传分析的研究进展 30-32 5.3 大豆主要农艺性状关联分析的研究进展 32-34 6 本研究的目的与研究内容 34-35第二章试验材料与方法 35-43 1 试验材料 35-36 2 试验方法 36-39 2.1 试剂的配制 36-37 2.2 试验材料DNA的提取 37 2.3 PCR扩增以及SSR基因型测定 37-38 2.4 凝胶制备 38 2.4.1 试剂配制 38 2.4.2 凝胶电泳步骤 38 2.5 电泳检测 38-39 2.6 渗透及显色 39 2.7 主要实验仪器 39 3 主要农艺性状的考察 39-40 4 数据分析方法 40-43 4.1 群体结构分析方法 40 4.1.1 地理生态类型分群 40 4.1.2 STRUCTURE软件分群 40 4.1.3 PowerMarker软件分群 40 4.2 遗传多样性分析方法 40-41 4.2.1 SSR位点等位变异 40-41 4.2.2 亚群遗传多样性分析 41 4.3 连锁不平衡分析方法 41-42 4.4 表型相关分析方法 42 4.5 关联分析方法 42-43第三章结果与分析 43-63 1 大豆栽培品种群体的遗传特征 43-54 1.1 大豆栽培品种亚群的划分 43-47 1.1.1 STRUCTURE、PowerMarker划分结果 43-45 1.1.2 分类方法间的关联 45 1.1.3 分类方法间的比较 45-47 1.1.3.1 三种分类方法亚群间参数的比较 45-46 1.1.3.2 三种分类方法亚群内参数的比较 46-47 1.2 遗传多样性分析 47-51 1.2.1 位点遗传多样性分析 47-50 1.2.2 亚群遗传多样性分析 50-51 1.3 连锁不平衡性分析 51-54 1.3.1 群体连锁不平衡水平的分析 51-52 1.3.2 群体连锁不平衡程度的分析 52-54 2 主要农艺性状表型特征及相关分析 54-55 2.1 主要农艺性状表型特征 54 2.2 主要农艺性状相关分析 54-55 3 大豆主要农艺性状的关联定位 55-62 3.1 QTL检测 55-59 3.2 优异等位变异的发掘 59-62 4 优异杂交组合的预测 62-63第四章讨论 63-69 1 群体遗传结构划分的讨论 63-64 2 遗传多样性和连锁不平衡对关联分析的影响 64-65 3 大豆主要农艺性状相关性的遗传剖析 65-66 4 QTL检测结果可靠性 66-67 5 TASSEL结果的剖析 67-68 6 设计育种的探讨 68-69第五章全文结论和创新点 69-71 1 全文结论 69-70 2 创新点 70-71参考文献 71-84致谢 84-85攻读学位期间发表的学术论文目录 85

大豆栽培品种主要农艺性状与SSR标记的关联分析

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