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栽培花生产量和品质相关性状遗传分析与QTL定位研究

作　者: 刘华
导　师: 崔党群；张新友
学　校: 河南农业大学
专　业: 作物遗传育种
关键词: 栽培种花生农艺性状品质性状遗传分析图谱构建 QTL定位
分类号: S565.2
类　型: 硕士论文
年　份: 2011年
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内容摘要

花生是世界上重要的经济作物和油料作物之一。栽培种花生是异源四倍体(AABB,2n=4x=40),染色体较小,基因组结构复杂,且遗传研究开展较晚。花生农艺性状和品质性状多表现为复杂的数量性状,相关研究进展缓慢。近年来,数量性状分析理论和分子水平研究的快速发展,为探索重要性状的遗传规律、开展QTL定位研究奠定了坚实基础。本研究以农艺性状和品质性状等存在显著差异的花生品系郑9001和郑8903为亲本,通过杂交和F2单粒传法(SSD)构建了包含160个家系的重组自交系(RIL)群体;利用SSR分子标记技术结合该群体进行了栽培种花生遗传连锁图谱的构建;运用数量性状主基因加多基因混合遗传模型对该群体的农艺性状和品质性状进行了多世代联合遗传分析;应用已构建的遗传连锁图谱对各重要性状进行了QTL定位研究,取得的主要结果如下:1.栽培种花生重要农艺性状和品质性状的遗传分析,利用海南三亚(EⅠ)和河南原阳(EⅡ)两种环境条件下的田间试验数据,采用数量性状主基因加多基因混合遗传模型分析方法,开展了花生RIL群体的重要农艺和品质性状遗传分析,结果表明:在海南三亚条件下,主茎高、侧枝长和单株饱果数等3个性状遗传规律符合多基因遗传模型(C);总分枝数、结果枝数、百果重、百仁重、出仁率、蛋白质、脂肪、油亚比等8个性状遗传规律符合2对主基因加多基因遗传模型(E);单株果重、油酸和亚油酸等3个性状遗传规律符合3对主基因遗传模型(F)。在河南原阳条件下,主茎高、侧枝长、百仁重、蛋白质和脂肪等5个性状遗传规律符合多基因遗传模型(C);总分枝数、单株饱果数、百果重、出仁率、油酸、亚油酸和油亚比等7个性状遗传规律符合2对主基因加多基因遗传模型(E);结果枝数符合1对主基因遗传模型(A);单株果重符合3对主基因遗传模型(F)。两种环境条件下的遗传参数综合估算结果表明:主茎高、侧枝长、单株饱果数和蛋白质等4个性状遗传主要受多基因控制,总分枝数、结果枝数、百果重、百仁重、出仁率、单株果重、脂肪、油酸、亚油酸和油亚比等10个性状遗传受主基因加多基因控制。2.栽培种花生遗传连锁图谱的构建,以花生品系郑9001和郑8903构建的包含160个家系的RIL群体为作图群体,采用1556对SSR引物对亲本进行多态性筛选,其中114对引物表现出多态性,运用多态性引物对群体进行研究,采用Jionmap3.0软件进行分析,构建出一张栽培种花生SSR遗传连锁图谱。该图谱包含73对标记、共16条连锁群、全长448.28厘摩,最大标记间距为27.72厘摩。3.重要农艺性状和品质性状QTL定位研究,利用SSR遗传连锁图谱结合亲本和群体在两种环境下主茎高、侧枝长、总分枝数、结果枝数、单株饱果数、百果重、百仁重、出仁率和单株果重等9个农艺性状和蛋白质、脂肪、油酸、亚油酸和油亚比等5个品质性状指标,用两种不同的分析模型进行QTL定位研究。采用WinQTLCart2.5软件CIM作图法,针对单个独立环境下各性状进行QTL检测,在海南三亚条件下检测到24个QTLs与10个性状指标相关、单个QTL的贡献率介于5.61%~17.98%,没有检测到与百果重、百仁重、蛋白质和脂肪等4个性状相关的位点;在河南原阳条件下检测到12个性状的43个QTLs ,单个QTL的贡献率介于5.03%~31.65%,没有检测到与百仁重和出仁率等2个性状相关的位点。运用基于混合线性模型的QTLNetwork2.0软件,对两个环境下花生重要农艺和品质相关的14个性状进行QTL定位分析,共检测到23个加性QTLs和11对互作QTLs,分布在Lg1、Lg2、Lg3、Lg5、Lg6、Lg7、Lg12、Lg13、Lg15和Lg16上,没有检测到与百仁重有关的QTL。分别对独立环境条件下QTL定位研究表明,与主茎高、侧枝长、油酸、亚油酸和油亚比等5个性状相关的9个QTLs稳定表达,其所在连锁群的位置亦相同。不同QTL分析方法检测结果表明:能在相同的连锁群上检测到花生主茎高、侧枝长、总分枝数、结果枝数、油酸、亚油酸和油亚比等7个性状的QTL。

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致谢 4-8摘要 8-101 文献综述 10-29 1.1 花生概况 10-11 1.1.1 花生的起源、分布和分类 10 1.1.2 花生产量相关性状研究 10-11 1.1.3 花生品质相关性状研究 11 1.2 植物数量性状遗传模型研究进展 11-13 1.3 分子标记技术研究 13-23 1.3.1 分子标记类型 13-15 1.3.2 分子标记技术的应用 15-23 1.4 分子标记技术在花生中的应用 23-29 1.4.1 种质进化与遗传多样性 23-24 1.4.2 指纹图谱与品种鉴定 24-25 1.4.3 抗性标记发掘 25-26 1.4.4 遗传图谱构建 26-28 1.4.5 QTL 定位研究 28-29 1.4.6 分子标记辅助选择育种及图位克隆 292 引言 29-313 材料和方法 31-37 3.1 亲本选择 31 3.2 重组自交系群体构建 31 3.3 田间试验 31-32 3.3.1 田间性状调查及室内考种指标和依据 31-32 3.3.2 品质相关性状测定 32 3.3.3 数据分析 32 3.4 数量性状主基因+多基因混合遗传模型分析 32-33 3.4.1 模型分析软件 32 3.4.2 模型选择依据与检验方法 32-33 3.4.3 混合遗传模型类型及遗传参数 33 3.5 SSR 分子标记分析 33-37 3.5.1 DNA 提取 33-34 3.5.2 SSR 检测 34-36 3.5.3 带型赋值、统计 36 3.5.4 遗传连锁图谱构建 36-37 3.5.5 QTL 定位 374 结果与分析 37-65 4.1 亲本及RIL 群体各性状的变异 37-40 4.2 RIL 群体各性状间的相关性分析 40-42 4.3 产量性状的遗传分析 42-45 4.3.1 遗传模型构建 42 4.3.2 主茎高遗传分析 42 4.3.3 侧枝长遗传分析 42 4.3.4 总分枝数遗传分析 42-43 4.3.5 结果枝数遗传分析 43 4.3.6 单株饱果数遗传分析 43 4.3.7 百果重遗传分析 43-44 4.3.8 百仁重遗传分析 44 4.3.9 出仁率遗传分析 44 4.3.10 单株产量遗传分析 44-45 4.4 品质性状的遗传分析 45-55 4.4.1 蛋白质遗传分析 45 4.4.2 脂肪遗传分析 45-46 4.4.3 油酸遗传分析 46 4.4.4 亚油酸遗传分析 46 4.4.5 油亚比遗传分析 46-55 4.5 SSR 遗传连锁图谱构建 55-57 4.6 QTL 检测分析 57-65 4.6.1 应用WinQTLCart 2.5 检测 57-61 4.6.2 应用QTLNetwork 2.0 检测 61-655 结论与讨论 65-74 5.1 主基因+多基因混合遗传模型研究 65-66 5.1.1 利用RIL 群体进行遗传模型分析的优点 65 5.1.2 遗传模型在不同环境中的差异 65-66 5.1.3 遗传模型分析的意义 66 5.2 SSR 遗传连锁图谱研究 66-68 5.2.1 应用栽培种花生RIL 群体开展研究的必要性 66-67 5.2.2 图谱中标记分布的不均匀性 67 5.2.3 图谱与前人构建的野生种和栽培种遗传图谱的相似性 67-68 5.3 产量和品质相关性状QTL 研究 68-71 5.3.1 影响QTL 结果的因素 68-69 5.3.2 不同环境条件下QTL 检测效率 69 5.3.3 不同QTL 检测方法研究 69-71 5.4 遗传模型与QTL 的关系 71-72 5.5 产量、品质相关性状QTL 应用前景 72-74 5.5.1 QTL 连锁性状应用 72 5.5.2 花生重要性状QTL 定位研究展望 72-74参考文献 74-86ABSTRACT 86-87

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