小麦骨干亲本蚂蚱麦部分重要农艺性状的遗传分析和QTL定位

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骨干亲本具有配合力高和多基因协调表达的特点,在作物新品种培育中发挥了重要的作用。迄今为止,我国已经利用小麦骨干亲本培育出许多优良的小麦品种。例如,骨干亲本蚂蚱麦与另一品种碧玉麦杂交,培育出碧蚂1-6号等优良品种,碧蚂1号曾经推广达亿亩,碧蚂4号是重要的小麦骨干亲本之一,这些优良品种又衍生出了许多具有重要价值的材料。蚂蚱麦能够培育出大量优良品种的遗传基础是什么?这是当前急需解决的问题。本研究以骨干亲本蚂蚱麦和另一品种碧玉麦为亲本,以二者杂交得到的185个F2单株构建群体,对群体的株高、有效分蘖、穗长、小穗数、穗粒数和千粒重进行遗传分析和QTL定位,为揭示骨干亲本的分子遗传机制提供参考,对小麦杂交育种亲本的选配和提高育种效率提供帮助。1.对蚂蚱麦和碧玉麦及F2群体表型数据分析发现,蚂蚱麦在株高和穗粒数方面明显优于碧玉麦。在F:群体中,株高低于中亲值的个体占80.54%,穗粒数高于中亲值的个体占63.24%,株高和穗粒数同时优于中亲值的个体占47.03%,这说明蚂蚱麦在株高和穗粒数方面对后代贡献很大。2.对亲本蚂蚱麦和碧玉麦进行全基因组扫描,共筛选2899对SSR、EST-SSR和STS引物,包括Xgwm、Xgdm、Xbarc、Xwmc、Xcfa、Xcfd、Xcfe、Swes、cnl、Dupw、For、Ksum和Mag等系列,有455对引物在亲本间表现多态性,平均筛选率为15.70%,Xgwm和Xbarc系列引物效果最好,筛选率高于30%,而EST-SSR和STS引物多态性较低。3.重点对染色体1A、1B、2A、2B、5A、5B和6B进行株高、有效分蘖、穗长、小穗数、穗粒数和千粒重进行QTL定位,涉及96对引物,共检测到9个QTL,这些QTL位点分布在除2B和6B染色体外的5条染色体上:在染色体1A上面有3个,1B和2A上面各有2个,5A和5B各有1个。其中有5个主效QTL,分别是:有效分蘖3个,位于1A、1B和5A染色体;千粒重2个,均位于1A染色体。大部分QTL的显性效应是正值,说明它们的效应多来自母本蚂蚱麦,因此在这些QTL位点中,蚂蚱麦对后代的遗传效应贡献大。4.与前人对包括碧蚂4号等骨干亲本的研究进行对比发现,本研究在1A和5A染色体上发现的QTL位点在前人研究的小麦染色体重要区段内:在1A染色体上,与有效分蘖数有关的QTL位点和与千粒重有关的QTL位点均位于前人发现的骨干亲本碧蚂4号等位变异高频率遗传的区段Xgwm357-Xbarc 119-Xgwm135-Xwmc278内;在5A染色体上,与穗粒数有关的QTL位点在前人发现的碧蚂4号中千粒重等性状密切相关的重要区段Xgwm415-Xcfa2250-Xbarc117-Xbarc186-Xgwm304内,说明在1A和5A染色体上确实存在优异基因簇,这可能是蚂蚱麦成为小麦骨干亲本的重要原因之一。
中文摘要第4-6页
ABSTRACT第6-7页
第一章 综述第11-25页
    1.1 引言第11-13页
    1.2 小麦QTLs定位的研究进展第13-16页
        1.2.1 农艺性状的QTLs第13-14页
        1.2.2 品质性状的QTLs第14-15页
        1.2.3 抗性的QTLs第15-16页
        1.2.4 其它性状的QTLs第16页
    1.3 常用作图群体第16-18页
        1.3.1 F_2群体第16-17页
        1.3.2 BC群体第17页
        1.3.3 DH群体第17页
        1.3.4 RIL群体第17页
        1.3.5 NILs群体第17-18页
    1.4 常用分子标记第18-20页
        1.4.1 AFLP标记第18页
        1.4.2 RFLP标记第18页
        1.4.3 RAPD标记第18-19页
        1.4.4 SSR标记第19页
        1.4.5 EST标记第19页
        1.4.6 SCAR标记第19页
        1.4.7 ISSR标记第19-20页
        1.4.8 SNP标记第20页
        1.4.9 STS标记第20页
    1.5 作图方法第20-23页
        1.5.1 单标记作图法(Individual Marker Mapping,IMM)第21页
        1.5.2 区间作图法(Interval Mapping,IM)第21页
        1.5.3 复合区间作图法(Composite Interval Mapping,CIM)第21-22页
        1.5.4 基于混合模型的复合区间作图法(Mixed-model Composite IntervalMapping,MCIM)第22页
        1.5.5 Bayesian分析法第22页
        1.5.6 完备区间作图法(Inclusive Composite Interval Mapping)第22-23页
    1.6 常用统计软件第23页
    1.7 本研究的目的和意义第23-24页
    1.8 技术路线第24-25页
第二章 材料与方法第25-31页
    2.1 实验材料第25页
    2.2 部分试剂的配制第25-26页
        2.2.1 SDS-DNA提取液第25页
        2.2.2 下槽电泳缓冲液(5×TBE)第25页
        2.2.3 上槽电泳缓冲液(10×TBE)第25-26页
        2.2.4 Loading buffer第26页
        2.2.5 6%变性聚丙烯酰胺凝胶第26页
    2.3 DNA的提取第26-27页
        2.3.1 取样第26页
        2.3.2 提取DNA第26-27页
        2.3.3 基因组DNA浓度的检测第27页
    2.4 引物来源第27页
    2.5 标记分析第27-29页
        2.5.1 PCR扩增第27-28页
        2.5.2 清理玻璃板第28页
        2.5.3 组装玻璃板第28页
        2.5.4 制备胶第28页
        2.5.5 灌胶第28页
        2.5.6 电泳第28-29页
        2.5.7 银染第29页
    2.6 分子标记多态性筛选和群体多态性扩增第29-30页
    2.7 数据统计分析、遗传图谱构建和QTL定位第30-31页
第三章 结果与分析第31-44页
    3.1 亲本及F_2群体的遗传分析第31-36页
        3.1.1 亲本及F_2群体的性状表现第31-33页
        3.1.2 F_2各性状的相关性分析第33-34页
        3.1.3 F_2群体各性状遗传模型的确定和分析第34-36页
    3.2 重要农艺性状的QTL定位第36-41页
        3.2.1 多态性引物的筛选第36-37页
        3.2.2 遗传连锁图的构建第37-38页
        3.2.3 各性状的QTL定位第38-41页
            3.2.3.1 有效分蘖的QTL定位第40页
            3.2.3.2 株高的QTL定位第40-41页
            3.2.3.3 穗粒数的QTL定位第41页
            3.2.3.4 千粒重的QTL定位第41页
    3.3 重要农艺性状的定位与骨干亲本优异基因簇的关系第41-43页
    3.4 结论第43-44页
第四章 讨论第44-47页
    4.1 表型性状第44-45页
    4.2 重要农艺性状的QTL定位第45-47页
第五章 结论第47-48页
参考文献第48-53页
发表论文和参加科研情况说明第53-54页
附录一 英文缩略表第54-55页
附录二 群体内表现良好的引物第55-61页
附录三 部分SSR标记在定位群体中的电泳图谱第61-62页
致谢第62页
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