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苦瓜遗传图谱的构建和重要农艺性状的QTL分析

作　者: 汪自松
导　师: 向长萍
学　校: 华中农业大学
专　业: 蔬菜学
关键词: 苦瓜 遗传图谱 EST-SSR转移率 QTL
分类号: S642.5
类　型: 博士论文
年　份: 2012年
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内容摘要


苦瓜(Momordica charantia L.),一种适应在热带和温带地区栽培的葫芦科蔬菜,广泛分布于巴西亚马逊地区、非洲、亚洲、加勒比和南非洲等地,亚洲的苦瓜起源于热带非洲。印度东部和中国南部也存在苦瓜的野生资源。在植物育种中,作物的遗传距离或遗传相似度和遗传变异是非常重要的,而迄今为止,关于苦瓜的遗传研究并不多,而利用分子标记研究苦瓜的种质资源和遗传变异也是远远落后于重要大田作物和模式植物,苦瓜的遗传图谱和数量性状位点也很少有报道。本研究以雌性系Z-1-4为母本,普通自交系189-4-1为父本,配制F1代,单株自交构建144个单株的F2分离群体,利用EST-SSR标记、SSR标记、AFLP标记和SRAP标记构建苦瓜F2群体遗传连锁图谱,采用两年、两地、三季、两种不同栽培模式下对苦瓜的22个数量型性状进行QTL定位。实验结果如下：EST-SSR标记在种属内和不同科间具有可转移的能力,开发了9个黄瓜和7个甜瓜的EST-SSR标记,10个十字花科的EST-SSR标记进行苦瓜的遗传研究；筛选了部分的SSR引物构建遗传图谱；利用EST-SSR, SSR,AFLP和SRAP标记构建了194个位点的苦瓜F2遗传连锁图谱,整个遗传连锁图谱跨度1009.5cM,染色体长度从22.5cM(Lgll)到151.7cM(Lg1)不等,平均长度为84.1cM,分子标记之间的平均距离5.2cM/marker。结合苦瓜育种的目标和趋势,利用F2-3家系在大棚早春栽培模式和夏、秋露地栽培模式下,通过两年、两地、三个栽培季节对苦瓜的数量型农艺性状进行观测记载,通过相关关系分析了22个苦瓜数量型农艺性状的相互关系。两年、两点、三季和两种栽培模式下,对22个苦瓜的主要数量型农艺性状进行了QTL的分析。22个农艺性状分别为雌花开花节位,雌花开花期,雌花开花高度,雄花开花节位,雄花开花期,雄花开花高度,雌花节率,始瓜节位,始瓜高度,始采期,始瓜重,单株产量,单株结瓜数,瓜长,瓜径粗,瓜形指数,单瓜重,瓜蒂长,瓜肉厚,瓜蒂比,节间距,主径粗。结果在三种不同环境中始瓜节位和始采期两个性状未检测出QTL,其他20个性状共检测出63个QTL,平均每个性状检测到3个QTL。其中在三个不同环境中共同检测出9个稳定的主效QTL,分别是控制雄花高度的2个QTL,控制雄花节位的2个QTL,控制雌花节位的1个QTL,控制雌花节率的2个QTL,以及控制单株产量的2个QTL；在两个不同的环境中检测出24个稳定的主效QTL,同时也检测出30个特异环境下的QTL。在三个环境中同时检测出的9个QTL是下一步进行QTL克隆的理想选择区域。在连锁群1、4和5均发现QTL分布热点,这些QTL热点区域含有多个性状的主效和稳定的QTL,如第1连锁群分子标记cs50到cm53区间的6个分子标记,长度52cM区域构成一个QTL热点区域,共有8个QTL,5个与雌雄花开花高度相关,另三个分别是瓜长、瓜径粗和瓜肉厚的QTL。雌花节位、雄花节位、雌花高度、雄花高度和雌花节率5个性状的QTL遗传距离非常接近,推测此5个性状与苦瓜的花芽分化机理相关,部分热点区域可能具有一因多效效应。本研究首次报道利用F2-3代,采取两年、两地、三季和两种不同栽培模式,最大限度的降低环境对QTL分析的影响,分析苦瓜包括产量、熟性、商品瓜型和重要植物学性状的QTL,寻找到可以进行QTL克隆的理想区域。不仅是本研究开发的EST-SSR际记和SSR标记和遗传图谱,或者QTL的定位可能对苦瓜的遗传研究和育种带来便利和进步。

全文目录


摘要  8-10
Abstract  10-12
缩略词表  12-13
第一章 文献综述  13-30
  1 课题背景  13-14
  2 遗传学标记  14-20
    2.1 形态标记  14
    2.2 细胞标记  14-15
    2.3 蛋白质标记  15
    2.4 分子标记  15-20
      2.4.1 基于PCR的标记  15-18
      2.4.2 分子杂交型标记  18
      2.4.3 酶切和PCR技术相结合  18-19
      2.4.4 SNP marker  19-20
  3 苦瓜种质分子水平遗传的多样性  20
  4 遗传图谱  20-25
    4.1 构建作图群体  21-22
      4.1.1 选配亲本  21
      4.1.2 选择不同类型的群体  21-22
      4.1.3 确定适中的分离群体  22
    4.2 数据分析方法  22-23
    4.3 葫芦科遗传图谱研究  23
    4.4 遗传图谱的利用  23-25
      4.4.1 比较基因组学  23-24
      4.4.2 基因克隆  24
      4.4.3 QTL分析  24-25
  5 农艺性状的定位  25-29
    5.1 基因定位方法  25-26
      5.1.1 近等基因系法  25-26
      5.1.2 基因池分组法  26
    5.2 QTL定位策略  26-28
      5.2.1 区间作图法(IM)  27
      5.2.2 复合区间作图法(CIM)  27
      5.2.3 混合线性模型(MLM)  27-28
    5.3 重要QTL克隆  28-29
  6 目的和意义  29-30
第二章 苦瓜群体的遗传作图  30-54
  1 前言  30
  2 材料与方法  30-35
    2.1 材料  30
    2.2 提取基因组DNA  30-31
    2.3 DNA质量的鉴定  31
    2.4 AFLP分子标记实验步骤  31-32
      2.4.1 酶切及连接  31
      2.4.2 预扩增  31-32
      2.4.3 选择性扩增  32
    2.5 SRAP标记  32-33
    2.6 EST-SSR  33
    2.7 SSR  33-34
    2.8 引物多态性的确定  34
    2.9 数据处理  34
    2.10 连锁分析  34-35
  3 结果与分析  35-48
    3.1 苦瓜F_2遗传群体的建立  35
    3.2 苦瓜亲本间多态性DNA分子标记的筛选  35-44
      3.2.1 AFLP和SRAP分子标记多态性的筛选  35-37
      3.2.2 EST-SSR引物对转入苦瓜的作图效率  37-39
      3.2.5 SSR引物对构建遗传连锁图谱的效率  39-44
    3.3 分子标记的偏分离  44-45
    3.4 苦瓜遗传连锁图谱的构建  45-48
  4 讨论  48-52
    4.1 EST-SSRs在不同种属间的转移能力  48-49
    4.2 SSR引物在作图群体上的应用  49
    4.3 AFLP和SRAP标记在遗传作图中的效率  49-50
    4.4 偏分离的标记对作图精确度的影响  50-51
    4.5 遗传图谱的比较  51-52
  5 总结  52-54
第三章 苦瓜F_(2-3)代群体QTL分析  54-89
  1 材料与方法  54-56
    1.1 材料  54
    1.2 试验方法  54-56
      1.2.1 试验设计  54
      1.2.2 性状测定方法和标准  54-56
    1.3 数据分析  56
  2 结果与分析  56-84
    2.1 不同环境对数量性农艺性状的影响  56-60
    2.2 数量型性状之间的相关性  60-62
    2.3 20个数量型性状的QTL定位  62-79
      2.3.1 雄花相关数量型性状的定位  62-65
      2.3.2 雌花相关数量型性状的定位  65-70
      2.3.3 商品瓜相关数量型性状的QTL定位  70-75
      2.3.4 早熟性相关数量型性状的QTL定位  75-76
      2.3.5 产量相关数量型性状的QTL定位  76-78
      2.3.6 其他数量型性状的QTL定位  78-79
    2.4 QTL在连锁群上的分布  79-84
  3 讨论  84-89
    3.1 影响QTL定位的不同因素  84-86
      3.1.1 不同作图群体对QTL定位的影响  84
      3.1.2 不同环境对QTL定位的影响  84-85
      3.1.3 表型数据的准确度对QTL定位的影响  85
      3.1.4 偏分离对QTL定位的影响  85-86
    3.2 与其它图谱QTL的性状比较  86-87
    3.3 不同环境中检测出QTL的效率  87
    3.4 不同性状OTL定位聚集  87-89
第四章 全文结论  89-91
参考文献  91-110
附录1 数量型性状在群体中成正态分布比率  110-119
附录2 DNA提取  119-120
附录3 变性胶的制备及电泳  120-121
附录4 变性胶银染染色  121-122
附录5 苦瓜田间图片  122-123
附录6 论文发表  123-124
致谢  124

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中图分类: > 农业科学 > 园艺 > 蔬菜园艺 > 瓜类 > 苦瓜
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