豇豆种质资源遗传多样性分析及核心种质构建方法初探

摘要

豇豆是世界上三大食用豆类作物之一，面积和产量仅次于菜豆和鹰嘴豆，广泛栽培于热带亚热带地区和部分温带地区，如：非洲、亚洲、南美洲、地中海盆地和美国南部。豇豆也是我国六大食用豆类作物之一。我国豇豆资源比较丰富，已收集的豇豆资源近5000份。本研究，在国内首次利用SSR引物对316份来自于国内外的豇豆资源进行了系统的分析，并利用SSR标记数据与形态性状数据，对豇豆核心种质的构建方法进行了初步探究。研究结果有助于国内外豇豆种质资源的收集保护、研究及育种工作。 主要研究结果： 利用13对SSR引物，对316份参试资源进行分析。检测到47个等位位点，每对SSR引物2-7个等位位点，平均值3.6154个，有效等位基因平均2.0015个。国内外参试资源遗传多样性指数介于0.0913～1.6148，引物VM16、VM26、VM25、VM20和VM23对于检测参试资源的遗传多样性最为有效。同时，对形态数据进行遗传多样性分析的结果表明，粒色的变异最丰富，其次是脐环色和荚色。 我国豇豆资源的遗传多样性较低，采用不同标记对不同省份普通豇豆资源遗传多样性进行分析，其变化趋势基本吻合。遗传多样性最丰富的省区是广西、湖北和内蒙古，遗传多样性最低的省区是安徽、山西、吉林和黑龙江。 本研究分别采用SSR标记与形态标记对不同省份普通豇豆资源之间亲缘关系进行分析，各省份资源间的亲缘关系与地理位置关系紧密。地理位置相邻省份资源间的遗传距离较小，亲缘关系密切；地理位置相距较远省份资源间的遗传距离较大，亲缘关系较远。采用SSR标记对全部参试资源进行PCA和UPGMA作图，结果显示国内、外资源差异明显，被划为2大类群；国内资源SSR分类亚组群之间有一定的地理分布相关性。利用受环境影响较少的8个形态性状对全部资源进行PCA和UPGMA作图，结果表明国内、外资源间的差异不明显，组群间遗传差异与地理来源有一定的关系但不十分密切。将SSR标记数据与形态性状数据整合，进行PCA和UPGMA作图，结果表明国内、外资源差异明显，被划为2大类群，国内亚组群间遗传差异与地理来源关系较密切。以SSR标记进行的聚类结果与以形态学标记进行的聚类结果中个体吻合性较低。 本研究在SSR标记数据UPGMA聚类图，形态性状数据UPGMA聚类图，以及将SSR数据与形态性状数据整合进行UPGMA聚类的基础上，以预定取样数目确定截距，划分类群，在每个类群抽取一份入选资源，从而构建了三套预选核心种质。对三套预选核心种质进行分析，抽取重复出现两次以上的资源49份构建核心种质，取样比例为16％，经检测此核心种质涵盖了100％的SSR等位变异，具有很好的代表性；重复出现三次的11份资源构成微核心种质，取样比例为3.5％，经检测此微核心种质涵盖了81％的SSR等位变异，仍具有良好的代表性，更便于育种利用。 本研究中发现豇豆高代材料的遗传多样性狭窄，豇豆亲本材料的遗传背景亟待拓宽。

目录

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声明

第一章 文献综述

1.1遗传多样性概念及研究的目的和意义

1.1.1遗传多样性与种质资源的概念

1.1.2遗传多样性研究的目的意义

1.2遗传多样性的研究方法

1.2.1形态学标记

1.2.2细胞学标记

1.2.3生化标记

1.2.4分子标记

1.3豇豆的概述

1.3.1豇豆的起源

1.3.2豇豆的分类

1.3.3我国豇豆资源保存状况

1.4国内外豇豆种质资源遗传多样性的研究进展

1.4.1国内研究进展

1.4.2国内研究进展

第二章 材料与方法

2.1实验材料

2.1.1试验材料

2.1.2 SSR引物

2.2实验方法

2.2.1形态性状调查与赋值方法

2.2.2形态学标记数据统计分析方法

2.2.3 DNA提取与SSR标记检测

2.2.4数据记录与统计分析方法

第三章 结果与分析

3.1豇豆种质资源SSR标记遗传多样性分析

3.1.1 13对SSR引物的贡献率

3.1.2豇豆种质资源SSR标记遗传多样性分析

3.1.3豇豆种质资源SSR标记聚类分析

3.1.4豇豆种质资源SSR标记数据PCA分析

3.2豇豆种质资源形态学标记遗传多样性分析

3.2.1不同形态性状贡献率

3.2.2豇豆种质资源形态标记遗传多样性分析

3.2.3豇豆种质资源形态学标记聚类分析

3.2.4豇豆种质资源形态标记数据PCA分析

3.3豇豆种质资源SSR标记数据与形态学标记数据综合遗传多样性分析

3.3.1 13对SSR引物及8个形态性状的贡献率

3.3.2豇豆种质资源13对SSR引物与形态性状遗传多样性分析

3.3.3豇豆种质资源SSR标记数据与形态学标记数据综合聚类分析

3.3.4豇豆种质资源SSR标记数据与形态学标记数据综合PCA分析

3.4豇豆种质资源SSR标记与形态学标记综合比较

3.4.1豇豆种质资源SSR标记与形态学标记遗传多样性指数比较

3.4.2豇豆种质资源SSR标记与形态学标记有效等位基因数比较

第四章 豇豆种质资源核心种质构建方法初探

4.1核心种质

4.1.1核心种质的概念

4.1.2核心种质的构建

4.1.3核心种质的评价

4.2根据SSR标记聚类结果构建预选核心种Ⅰ

4.3根据形态标记聚类结果构建预选核心种Ⅱ

4.4根据整合的SSR与形态数据的聚类结果构建预选核心种质Ⅲ

4.5豇豆资源核心种质的建立

4.6豇豆资源核心种质的评价

第五章 综合讨论与结论

5.1遗传多样性分析

5.2聚类分析

5.3育种亲本遗传背景

5.4关于核心种质的构建

5.5结论

参考文献

附录

致谢

作者简历