大豆四向重组自交系群体株高发育动态播期效应的QTL分析

摘要

大豆是世界上重要的油料作物，株高对其产量和适应性至关重要，大豆株高是受多基因控制的复杂数量性状，受内外因素影响，某些QTL的表达在不同阶段可能存在差异。以往围绕大豆株高性状的QTL定位多基于成熟阶段表型值的基础上获得的，由于忽视了性状的动态发育，导致大多数的遗传信息可能未被发现。利用非条件QTL和条件QTL相结合的动态分析方法对数量性状进行定位分析，可以检测到在特定时期和时段内表达的QTL位点，进而可以更综合、更全面地了解控制该性状的位点的动态表达。相比两交群体，四向杂交群体可以反映更多亲本之间的遗传多样性，多态性水平高，统计推断空间广，有助于提高QTL检测效率，比单交更具应用价值。本研究利用大豆四向杂交（垦丰14×垦丰15）×（黑农48×垦丰19）RIL群体的160个F2∶7和F2∶8株系进行株高的动态QTL定位及株高相对播期效应和绝对播期效应的QTL定位分析，旨在确定大豆动态株高QTL的相关信息，对于分子标记辅助选择育种更为有效。主要研究结果如下: (1)遗传图谱构建:利用275个标记构建了一张含有20个连锁群的遗传图谱，标记在图谱的位置与公共图谱一致。连锁图谱全长3636.26 cM;平均每条连锁群包含13.75个标记;两标记间平均距离13.22 cM，标记间最大距离33.93 cM，最小距离0.01 cM;在N、A1、D2和L连锁群上标记最多，均含有20个标记;平均每条连锁群长度为181.81 cM，最长的连锁群为D2连锁群，长度为319.02 cM，最短的连锁群为D1a连锁群，长度49.36 cM。 (2)株高动态QTL定位:95个非条件QTL分布在19条连锁群上，遗传贡献率为6.95％-28.35％，在第15条连锁群（E连锁群）未检测到与株高相关的非条件QTL位点。其中，40个株高非条件QTL位点被多次检测到。在20条连锁群上检测到107个株高条件QTL位点，遗传贡献率为6.90％-29.46％。其中有44个条件QTL位点被多次检测到。 (3)株高相对播期效应QTL定位:在18条连锁群上定位50个与株高相对播期效应相关的QTL位点，可以解释0.9％-17.2％的表型变异率。其中，有16个QTL位点被检测到与多个时期的株高相对播期效应相关，qPHR＿1、qPHR6＿2、qPHR＿4、qPHR＿5＿1、qPHR＿9＿2、qPHR＿7＿3、qPHR＿16＿2、qPHR＿10＿2、qPHR＿10＿3、qPHR＿13＿3位点均可被同一年度的连续时期检测到;34个位点仅被单次检测到与某一时期的株高相对播期效应相关。 (4)株高绝对播期效应QTL定位:在19条染色体上检测到55个与株高绝对播期效应相关的QTL位点，表型变异率在1.00％-12.30％。有14个QTL位点被多次检测到与株高绝对播期效应相关，其中，qPHA＿1＿1、qPHA＿2＿2、qPHA＿3＿2、qPHA＿4＿2、qPHA＿5＿1、 qPHA＿6＿2、qPHA＿10＿2、qPHA＿19＿2、qPHA＿19＿4和qPHA＿19＿5位点分别与多个连续时期相关;qPHA＿6＿4、qPHA＿11及qPHA＿16＿1均被两个不连续时期检测到与株高绝对播期效应相关;有41个QTL位点被单次检测到与某一时期的株高绝对播期效应相关。 (5) QTL真实性检测:通过对比与公共图谱QTL的基因组区域及多环境中的重复定位均可以有效检测QTL位点的真实性。通过与大豆公共图谱上已定位的与株高性状相关的QTL位点进行比对，共在19条连锁群上发现97个QTL定位区间与前人研究结果吻合。此外，在14条连锁群上有43个定位区间被多次检测到与株高性状相关。

目录

声明

摘要

1 引言

1．1 数量性状遗传研究进展

1．1．1 遗传群体的构建

1．1．2 遗传图谱的构建

1．1．3 遗传作图法

1．1．4 QTL定位方法

1．2 QTL定位研究

1．2．1 两交群体大豆株高性状的QTL定位研究

1．2．2 两交群体数量性状动态QTL定位研究

1．2．3 四向杂交群体QTL定位研究

2 材料与方法

2．1 遗传群体设计

2．2 田间试验设计

2．3 株高测定

2．4 DNA提取

2．4．1 试验试剂配制

2．4．2 DNA提取步骤

2．4．3 DNA浓度监测

2．5 SSR分子标记分析

2．5．1 SSR引物选择

2．5．2 PCR扩增体系

2．5．3 PCR反应扩增条件

2．6 聚丙烯酰胺凝胶电泳

2．6．1 电泳药剂配制

2．6．2 电泳实验步骤

2．6．3 数据记录

2．7 数据统计方法

2．7．1 遗传图谱构建

2．7．2 表型数据统计分析

2．7．3 QTL作图分析

3 结果与分析

3．1 大豆遗传图谱的构建

3．2 株高条件和非条件QTL定位研究

3．2．1 表型数据分析

3．2．2 株高的QTL定位

3．3 株高相对播期效应QTL定位研究

3．3．1 株高相对播期效应表型数据分析

3．3．2 株高相对播期效应QTL定位

3．4 株高绝对播期效应QTL定位研究

3．4．1 株高绝对播期效应表型数据分析

3．4．2 株高绝对播期效应QTL定位分析

4 讨论

4．1 动态定位优势的讨论

4．2 条件和非条件QTL定位的优势

4．3 特异性QTL位点

4．4 四向杂交群体的优势

4．5 QTL真实性的讨论

4．5．1 与公共图谱株高位点吻合验证QTL真实性

4．5．2 重复定位验证QTL真实性

5 结论

6 论文创新点

致谢

参考文献

攻读博士学位期间发表的学术论文