苹果铁高效基因型生物技术的研究—铁高效性状连锁分子标记的筛选、初步定位及遗传分析

摘要

为了定位铁高效基因,并在分子水平上了解铁高效性状的遗传控制机制,以及加深对小金海棠这一宝贵的铁高效基因型资源的遗传背景的了解,以苹果属内小金海棠种(铁高效基因型,四倍体)为母本、山定子种(铁低效基因型,二倍体)为父本配置了种间杂交组合.人工去雄授粉套袋后得到371个株系,四小金海棠具有无融合生殖特性,其后代倍性复杂,经鉴定34株是三倍体,9株是五倍体,328株是四倍体.以32株三倍体和9株五倍体构建了一个种间有性分析群体.经适合性检验发现,黄化指数在分析群体的分离符合孟德尔主效基因控制的遗传分离规律,初步证实了在这个种间杂交组合中,苹果的铁高效性状是受一对主效基因控制的,但也受微效基因的影响.用8对EcoR I-Mse I引物组合对小金海棠家植实生群体内的20个株系进行了AFLP分析.结果表明,自然条件下,小金海棠具有高度的遗传特性,遗传相似系数为98.92％,0.93％的遗传差异可能是由于有性杂交的基因重组导致差异片段出现所造成的.在组织培养条件下,以正常供铁为对照,分析了缺铁的亲本和F1分析群体的黄化指数、pH、叶绿素含量、发根数的表现.亲本系中小金海棠的叶绿素含量及发根数都明显高于山定子,黄化指数、pH值明显低于山定子.这四个性状在分析群体的总趋势是介于两亲本之间,但也有超亲现象发生.与各自的对照相比,每一株系的pH值、叶绿素含量皆下降,发根数皆增加.由此推测果树植物为了适应缺铁胁迫环境,不但可以高效吸收基质中的铁元素,也可以高效地利用体内储存的铁源,而且不同种、品种的利用效率之间也有差异.黄化指数与叶绿素的含量变化(叶绿素含量占对照的百分率)及发根数的变化(发根数占对照的百分率)间呈极显著负相关,相关系数分别为-0.8218和-0.8775;与pH值的变化(pH值占对照的百分率)呈负相关,但二者之间相关不显著,相关系数为-0.2924.表明缺铁处理后黄化指数越高的株系叶绿素含量下降幅度越大,发根数上升的幅度越小,pH值下降的幅度越大.

目录

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缩略词表

第一章文献述评

1植物对缺铁胁迫的反应机理

2铁高效基因的控制机制及遗传规律

3分子标记技术在苹果育种上的应用及研究进展

3.1 DNA分子标记

3.2分子标记在苹果育种上的应用

4本项目研究的目的和意义

第二章分析群体的建立

1材料和方法

1.1实验材料

1.2小金海棠和山定子的组织培养

1.3杂交苗的培养

1.4增殖和生长培养基的筛选

1.5有性杂交种的鉴定

1.6缺铁胁迫处理

1.7缺铁处理后植株黄化系数的评估

1.8数据统计分析方法

2结果和分析

2.1培养基的筛选

2.2有性杂交种的鉴定

2.3黄化指数的遗传分析

3讨论

3.1无融合生殖的遗传

3.2组织培养法在铁高效性状评价中的应用

第三章小金海棠的遗传背景分析及AFLP标记在n代分析群体中的分离

1材料和方法

1.1材料

1.2基因组DNA的提取和定量

1.3 AFLP分析

1.4选择性扩增产物的检测

1.5统计分析

2结果与分析

2.1小金海棠种的遗传一致性研究

2.2小金海棠的基因组组成研究

2.3 AFLP标记在F1代分析群体中的分离

3讨论

3.1家植实生群体内小金海棠的遗传多样性

3.2分子标记的偏离孟德尔分离现象

3.3非亲标记

3.4四倍体苹果种的遗传连锁图谱构建策略

第四章苹果铁高效性状连锁分子标记的筛选和初步定位

1材料和方法

1.1材料

1.2缺铁处理及植株黄化指数的评估

1.3用BSA法在F1分析群体建立DNA分析池

1.4AFLP分析

1.5AFLP标记的验证

1.6AFLP标记片段的回收、克隆和序列分析

1.7AFLP数据的收集及铁高效性状的初步定位

2结果和分析

2.1 BSA分析结果

2.2筛选的特异片段在F1分析群体上的验证

2.3铁高效性状的初步基因定位

2.4连锁片段的克隆

2.5测序结果

3讨论

第五章铁高效相关性状在F1有性分析群体的表现及其变化与黄化指数关系的研究

1材料和方法

1.1材料

1.2叶绿素含量的测定

1 3发根数的测定

1.4pH值的测定

1.5植物黄化指数的评估

1.6数据统计分析的方法

2结果和分析

2.1铁高效相关性状在F1分析群体及双亲的表现

2.2缺铁胁迫条件下叶绿素含量、发根数、pH值变化与黄化指数关系的研究

3讨论

第六章结论

参考文献

附 图

致 谢

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