SSR反应体系的构建及其在玉米重离子辐照育种中的应用研究

摘要

重离子束辐照能诱导作物发生遗传性变异，与传统的物理诱变方法相比，具有生理损伤小、突变谱广、突变频率高，并有一定的重复性和方向性的特点。因此，近年来在水稻、油菜、等育种中得到广泛应用。SSR分子标记不需专门设计引物，操作简便，已成为目前作物遗传多样性与杂交种鉴定研究的一种重要手段而受到研究者的普遍重视。 本研究选取经不同剂量重离子辐照的37个（6个自交系）玉米为试验材料，建立SSR分子标记反应体系，进行辐照玉米材料遗传多样性与遗传变异分析，并对照田间生物学表型效应，探索SSR分析与重离子辐照剂量和辐照变异性状之间的相互关系，为玉米杂交组合的合理选配，提高杂种优势的利用水平提供理论依据。主要研究结果如下： （1）以玉米为材料，构建了稳定的SSR反应体系，即94℃预变性3min，循环一次；94℃变性30 s，50～58℃退火30 s，72℃延伸1 min，循环30次；最后72℃延伸5 min。25 ul反应体系：2.5 ul10×buffer（Mg2+ free），2.0 ul dNTP（2.5 Mm each），0.4 ul Taq酶（2.5 U/ul），2.0 ul Mg2+（25 mM），2.0 ul each引物。SSR反应结果显示：18对SSR引物对37份玉米辐照材料共检测出56个等位位点的变异，分子量集中在100～350 bp之间，每对引物检测等位位点2～6个，平均3.11个。 （2）以遗传距离的大小为配制优良杂交组合的试验依据进行聚类分析，结果表明，供试的37个玉米材料分为四类：第一类由于F30在分子水平特异性较高，故单独成一类。第二类包括E10，E20，E30，E40，E50，Eck六个材料；第三类包括A10，A15，A20，A30，Ack，C30，D20，D25，D30； B25，Dck，F10，F20，F50，Fck和C20，C25，Cck，D10，D15，F40；第四类为A25，C10，C15与B10，B15，B20，Bck，B30，C5。 （3）辐照后玉米在植株性状和穗部性状等数量性状上表现出了差异。随着辐照剂量的增大，植株的出苗率、成苗率都呈现整体降低的趋势。重离子辐照剂量越大生物损伤越大。M2代中出苗率降低0.4%～28%、成苗率降低12.0%～34.6%；M3代出苗率降低5.6%～47.2%、成苗率降低1.91%～42.0%。12C6+离子辐照种子的适宜剂量为20～25 Gy。M2代植株株高和穗位随辐照剂量的增加呈现降低的趋势，而穗上叶片数和总叶片数无明显变化。随着辐照剂量的变化，雄穗花药颜色改变，穗行数增加、粒质粉质变为硬粒型、粒重增加、抗性如抗锈病和红叶病的植株的出现增多，产生了许多有益的变异。 （4）SSR聚类单独成为一类的辐照剂量为30 Gy的自交系478，株高、穗位明显低于辐照剂量为10 Gy、20 Gy.40 Gy、50 Gy的株高和穗位，其副变异明显，多穗、叶舌长等；而辐照剂量为10 Gy、20 Gy、40 Gy、50 Gy的478与其它材料聚类为一类，在形态学上粒重、粒型均发生变化，穗型、穗行数增加，株高、穗位均整体降低；自交系308在分子上聚为一类，其在田间观察株型基本一致，但其株高、穗位却表现了一定的差异；分子上聚第四类的材料在农艺性状上表现了一致性；株高、穗位均较高，出现白轴，籽粒发生变化。自交系各处理分子上聚为一类的材料，在田间的农艺性状表现出一定相似性。表明SSR能够用于辐照育种中诱变材料的遗传分析。

目录

文摘

英文文摘

论文说明：缩略词表

声明

第一章文献综述

1引言

2国内外研究进展

2.1诱变育种

2.2玉米相关的分子标记

2.3辐照玉米的分子生物学研究

3本研究的目的与意义

第二章重离子辐照玉米的SSR分子标记分析

1试验材料

1.1材料来源

1.2样品采集

2试验方法

2.1技术路线

2.2药品试剂及试验设备

2.3基因组DNA的提取

2.4随机引物的筛选

2.5 SSR反应体系的优化

2.6 PCR扩增

2.7扩增产物检测

3数据分析

4结果与分析

4.1提取DNA的检测

4.2影响SSR稳定性的重要因子

4.3 DNA多态性分析

5讨论

5.1 CTAB法提取玉米基因组DNA

5.2聚丙烯酰胺凝胶电泳条件优化

5.3重离子辐照玉米的SSR分析

第三章重离子辐照玉米自交系的生物学效应比较

1试验材料

2田间种植

3研究方法

3.1生长发育观察

3.2经济性状考察

4结果与分析

4.1辐照处理对M2、M3代出苗率、成苗率的影响

4.2辐照对株高和穗位高度等的影响

4.3辐照对穗部性状的影响

5讨论：

第四章结论

1.DNA提取

2.扩增体系的优化

3.SSR聚类

4.辐照后生物学效应的比较

5.形态学差异与SSR聚类结果比较

6.SSR结果的稳定性

7.SSR技术在本试验中的可行性分析

8.存在的问题及展望

参考文献

致谢

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