大豆表观光合作用遗传及其与产量关系的研究

摘要

为了深入研究大豆主要光合性状的遗传规律，本试验于2007年选取4个光合速率差异显著的大豆品种以及利用完全双列杂交配置的杂交组合后代共30份为试材，在黑龙江省农业科学院大豆研究所试验田进行了高光效大豆光合速率与主要光合生理指标及农艺性状相关性的研究，在大豆3个关键生殖生长时期田间活体测定了功能叶片的主要光合性状及叶绿素荧光诱导动力学参数，并收获所测定植株，室内考察其主要的农艺性状，采用朱军的QGAStation模型对上述性状进行配合力、遗传力、遗传方差及遗传相关分析；采用联合尺度检验方法，对P1xP3组合各光合性状进行遗传效应模型检验，得出以下结论： 1不同生育时期光合性状和叶绿素荧光诱导动力学参数的配合力分析3个生育时期主要光合性状的配合力分析表明，不同生育时期各光合性状的配合力方差分析显著水平不同，对于3个生育时期都存在差异显著性的光合速率(Pn)和蒸腾速率(Tr)这两个光合性状的配合力效应分析显示，在一般配合力上，P3、P4都表现较好。在特殊配合力上，R3、R5、R6期Pn上表现较好的组合分别是：P1xP3、P3xP4、P2xP3:Tr上表现较好的组合分别是：P3xP1、P1×P4、P1xP2，因此说，P3、P4可作为光合性状高配合力的选择亲本。 R3期6对正反交组合的Pn与亲本均值对比优势指数显示，组合P1xP2和P2xP1，P1×P4和P4xP1，P1xP3和P3xP1，P3xP4和P4xP34对组合F1的Pn与亲木对比平均优势指数相近，但组合P1xP2和p2xp1，P1xP4和P4xP1F1的Pn趋向于母本，而组合P1xP3和P3xP1，P3xP4和P4xP3F1的Pn趋向于父本。组合P2xP3和P3xP2，P2xP4和paxP2与亲本平均对比优势指数偏大。 2不同生育时期光合性状和叶绿素荧光诱导动力学参数的遗传力估计不同生育时期各性状表现出不同的遗传力大小。综合来看，Pn、Cond(气孔导度)、Tr、(Fo)初始荧光这4个性状的广义遗传力相对较高；而Ci(胞间CO2浓度)和WUE(水分利用率)除了在R3期(始荚期)广义遗传力较高外，其它生育时期的配合力方差分析均不显著，说明这2个性状受环境效应影响较大；Fm(最大荧光)、Fv/Fm(最大光化学效率)这两个性状的广义遗传力大小居中，也不宜在低世代进行选择，在高世代选择效果更大一些。3个生育时期8个性状的狭义遗传力都偏低，其中Pn、Fo、Fv/Fm这三个性状在R5期(始粒期)的狭义遗传力分别为24.98％、17.54％、10.98％，说明这3个性状的加性方差占表型方差的比率略大。 3不同生育时期光合性状和叶绿素荧光诱导动力学参数的基因遗传方差分析不同生育时期各光合性状及叶绿素荧光诱导动力学参数的遗传方差占表型方差的比率存在差异。Pn、Tr、Fo3个性状在3个生育时期加性、显性方差占表型方差的比率都达到5％显著水平，说明这3个性状受基因加性、显性效应的影响较大，可在中低世代进行选择：Cond、WUE、Fm3个性状加性方差占表型比率很小，显性方差占表型方差比率均达10％以上显著水平，说明这3个性状受上位或环境效应影响较大：Ci、Fv/Fm2性状的遗传方差占表型方差比率都很小，说明这两个性状受环境等影响较大，不宜在低世代做该性状选择。 4大豆不同生育时期光合性状、叶绿素荧光诱导动力学参数及农艺性状的遗传相关分析对大豆3个生育时期的主要光合性状的遗传相关分析可知，在表型、遗传相关系数上，Pn与Cond、Tr在3个生育时期大部分都呈显著正相关水平；Pn与Ci在R3、R5期基本呈负相关水平，但不显著，在R6期二者呈显著负相关水平；Pn与WUE在R3、R6期呈显著正相关，在R5期相关系数较小；R5期Pn与Fm、Fv/Fm基本呈显著正相关水平。在加性、显性遗传相关系数上，遗传相关密切的光合性状主要表现在Pn与Cond、Tr之间，Pn与Cond的加性、显性相关系数最高值分别为0.975和1.000:Pn与Tr的加性、显性相关系数最高值分别为0.796和0.843。R5期Pn与Fm、Fv/Fm的加性、显性相关系数都达到显著水平，尤其是Pn与Fv/Fm的加性、显性相关系数都达到极显著水平，相关系数分别为0.863和0.972。 R3期Pn与单株重、单株粒重、收获指数的表型、遗传、显性相关系数分别达显著水平，Pn与其它农艺性状的遗传相关性较弱。 R5期对黑农40和黑农26的Pn分别与单株重、单株粒重、收获指数进行多元相关分析，结果表明，黑农40与3农艺性状的相关系数明显高于黑农26。 5大豆不同生育时期光合性状的遗传效应模型检验于R3、R5期对P1xP3组合主要的光合性状进行联合尺度检验，结果表明，R3期Cond、Tr和Ci符合五参数模型，受中亲值、加性、显性、加加、显显效应控制；Pn和WUE没有合适模型。R5期Pn和Cond符合五参数模型，而Ci、Tr和WUE则没有检验出合适模型。说明不同生育时期控制光合性状的遗传参数是不同的。

目录

文摘

英文文摘

声明

1引言

1.1光合作用的重要意义

1.2数量性状遗传研究基础

1.2.1配合力

1.2.2遗传力

1.2.3遗传方差

1.2.4基因效应

1.3大豆数量性状遗传的研究

1.3.1大豆农艺性状的遗传研究

1.3.2大豆脂肪和蛋白质含量遗传的研究

1.3.3大豆光合能力的遗传研究

1.4大豆数量性状间相关

1.4.1产量与其他数量性状间相关

1.4.2品质与其他数量性状相关

1.5大豆表观光合作用的研究

1.5.1光合作用与产量的关系

1.5.2大豆叶片对于光能的吸收、传递和转化

1.5.3作物光合速率的遗传控制

1.6研究的目的和意义

2材料与方法

2.1供试材料

2.2试验设计

2.2.1试验材料

2.2.2测试内容和方法

2.3数据处理和统计方法

2.3.1配合力分析

2.3.2遗传力估算

2.3.3遗传效应估算

2.3.4遗传相关分析

2.3.5联合尺度检验

3结果与分析

3.1不同生育时期大豆叶片表观光合作用的配合力分析

3.1.1 R3期光合性状的配合力分析

3.1.2 R5期光合参数的配合力分析

3.1.3 R6期光合性状的配合力分析

3.2不同生育时期大豆叶片表观光合作用的遗传力估计

3.2.1 R3期大豆叶片光合性状的遗传力分析

3.2.2 R5期大豆叶片表观光合作用的遗传力分析

3.2.3 R6期大豆叶片光合性状的遗传力分析

3.3不同生育时期大豆叶片表观光合作用的基因遗传方差分析

3.3.1 R3期大豆叶片光合参数的基因遗传方差分析

3.3.2 R5期大豆叶片表观光合作用的基因遗传方差分析

3.3.3 R6期大豆叶片光合参数的基因遗传方差分析

3.4大豆不同生育时期表观光合作用及农艺性状的遗传相关分析

3.4.1 R3期大豆主要光合性状的遗传相关分析

3.4.2 R5期大豆表观光合作用的遗传相关分析

3.4.3 R6期大豆主要光合性状的遗传相关分析

3.4.4 R3期大豆叶片光合速率与农艺性状的遗传相关分析

3.4.5 R5期不同光合速率大豆品种Pn与主要农艺性状的相关性分析

3.5大豆不同生育时期光合性状的遗传效应模型检验

3.5.1 R3期主要光合性状的遗传效应模型检验

3.5.2 R5期主要光合性状的遗传效应模型检验

4讨论

4.1关于大豆表观光合作用的遗传基础分析

4.1.1大豆表观光合作用遗传性质

4.1.2大豆表观光合作用的基因作用方式

4.1.3大豆表观光合作用的配合力

4.1.4大豆表观光合作用的遗传力和选择效果

4.2关于大豆叶绿素荧光诱导动力学参数遗传基础分析

4.3不同生育时期大豆表观光合作用及其与农艺性状的遗传相关

4.4不同生育时期大豆主要光合性状的遗传模型检验

5结论

致谢

参考文献

攻读硕士学位期间发表的学术论文