番茄盐胁迫下的生理生化特性及耐盐性QTL定位

摘要

番茄(Solanum lycopersicum L.)属茄科茄属，于世界各地广泛栽培，成为不可或缺世界蔬菜之一。盐害在世界范围内严重危害植株生长发育及植株产量形成。番茄栽培种在盐胁迫下较敏感，易受到盐胁迫的危害，而野生番茄番茄多含有耐盐基因，可以更好地抵御盐胁迫的危害。所以表型重组和标记辅助选育等方法对选育耐盐新品种是必不可少的手段之一。随着数量遗传学的发展，人们对植物性状遗传规律有了更深度的认识，对新品种选育有很大的帮助。因此探究对番茄耐盐性遗传规律，成为加快高耐盐性番茄选育新品种之必由途径。
　　番茄耐盐性为数量遗传，性状为多个基因所控，遗传方式同作物的其它性状，如:作物品质、品种产量、抗逆等相同，较为繁琐。为了更好的研究番茄耐盐性的遗传规律，本文选用耐盐性差异较大的栽培番茄早粉2号为母本(P1)，野生种醋栗番茄LA2184做供试父本(P2)，配置杂交组合，选取浓度递增的NaC1溶液，对发芽期和植株苗期做盐胁迫。对P1、P2种子进行生理指标测定，对六个世代（P1-母本、P2-父本、F1-杂交一代、F2-杂交二代、BC1-回交一代、BC2-回交一代）苗期植株做田间盐害级别调查，鉴定耐盐性是否符合正态分布，对所有耐盐指标做相关性的分析，使用Icimapping做基因定位，构建遗传图谱，采取分子加生理两种方法筛选番茄耐盐种质。试验结果如下:
　　(1)各世代耐盐级数切合连续变化的规律，这吻合正态分布的特征，说明番茄耐盐性为数量遗传性状。利用六世代联合分析法，探究数量遗传规律。结果表明早粉2号×醋栗番茄耐盐性遗传模型为:两对加性-显性上位性主基因+加性-显性-上位性多基因混合遗传模型。在该群体中加性效应（da和db）分别为1.3321和1.3321，显性效应（ha和hb）分别为1.0380和3.5104，上位性效应（i，jab，jba，l)分别为1.3256、-1.2599、-3.7324和-1.0049，B1、B2、 F2的主基因遗传力（h2mg）分别为57.91％、34.2％、60.11％.
　　(2)番茄芽期耐盐性与发芽势、发芽指数、发芽率、胚根长均成显著或极显著正相关，相关系数较高，说明发芽势、发芽指数、发芽率、胚根长可以作为筛选种子耐盐性的初期指标。番茄苗期耐盐性与CAT（过氧化氢酶）活性、POD（过氧化物酶）活性、MDA（丙二醛）活性成极显著正相关，与可溶性蛋白含量成极显著负相关，说明CAT、MDA、POD活性和可溶性蛋白含量和番茄耐盐性关系紧密，我们在筛选耐盐品种时可以参考这些指标。番茄苗期盐害级别与番茄始花节位、第一穗花平均花数、第二穗花平均花数、第三穗花平均花数成显著负相关，可以为耐盐育种提供依据。
　　(3)用P1、P2筛选SSR引物351对和AFLP引物256对，共筛选出多态性良好的引物81对，其中，SSR引物32对，多态率为11.8％;AFLP引物49对，多态率为18.75％。
　　(4)本试验根据引物筛选结果，获得一张含有SSR引物21对和AFLP引物48对的分子标记番茄耐盐性遗传连锁图，此图谱由筛选出的69个分子标记位点构成，共长1312.02cM，两标记间平均图距为19.58cM，可以满足QTL定位的要求。本连锁图谱由7个连锁群体构成，其上分布5-23个标记位点不等，第5个连锁群体上标记位点最多，由23个标记位点组成，这个连锁群的长187.63 cM;第2个连锁群上标记最少，由5个标记位点构成，标记间距离为112.09 cM。相邻两个分子标记间最短距离是0.73 cM，最长距离是52.61 cM。第4连锁群为平均标记图距最大的连锁群体，图距是38.71 cM;第5连锁群体平均图距最小，图距8.16cM。
　　(5)通过完备区间作图法，使用Ici-Mapping4.0，为F2耐盐性数据做QTL定位，结果共检测出4个QTLs，命名为:NY-1、NY-2、 NY-3、NY-4，分别位于3、4、5、7连锁群上，NY-1位于E04M13和E16M01之间，与E04M13的距离为21.43cM，与E16M01的距离较近为3.52cM，说明NY-1位点与E16M01关系更加密切。NY-2位于SSR63和SSR603之间，与二者的距离均为37cM。NY-3位于E11M10和E05M05之间，与E11M10的距离为33.27cM，与E05M05的距离为28.65cM，与后者关系更加密切。NY-4位于E09M12和E05M16之间，与E09M12的距离为13.05cM，与E05M16的距离为23.54cM，与前者的关系更为紧密。
　　(6)运用生理和分子两种手段对50份种质资源进行筛选，通过测定其CAT、SOD、POD、MDA、可溶性蛋白含量和比对SSR作出的条带，共筛选出4份耐盐性种质资源。

目录

声明

摘要

1 前言

1．1 实验研究的目的与意义

1．2 国内外番茄耐盐性研究动态和趋势

1．2．1 番茄的耐盐性

1．2．2 植物的耐盐机理

1．2．3 盐胁迫对番茄的影响

1．2．4 盐胁迫对番茄产量的影响

1．2．5 盐胁迫对番茄酶系统活性的影响

1．2．6 盐胁迫对番茄丙二醛含量的影响

1．2．7 光合强度的影响

1．3 分子标记技术

1．3．1 基于DNA杂交技术的分子标记

1．3．2 基于PCR技术的分子标记

1．4 番茄耐盐基因QTL的挖掘

1．5 QTLs连锁图谱的构建

1．6 耐盐番茄种质资源筛选

1．7 试验研究的主要内容

1．8 试验技术路

2 材料与方法

2．1 实验材料

2．1．1 植物材料

2．1．2 主要仪器

2．1．3 试验试剂

2．1．4 分子标记引物序列

2．2 试验方法

2．2．1 盐胁迫对种子萌发情况的影响

2．2．2 盐胁迫对植株生理生化特性的影响

2．2．3 耐盐性田间调查

2．2．4 遗传模型分析方法

2．2．5 番茄基因组DNA的提取及鉴定

2．2．6 SSR分子标记

2．2．7 AFLP分子标记

2．2．8 遗传连锁图谱的构建及QTL定位

2．2．9 种质资源筛选

3 结果与分析

3．1 盐胁迫对早粉2号和LA2184发芽期的影响

3．1．1 盐胁迫对早粉2号和LA2184发芽率的影响

3．1．2 盐胁迫对早粉2号和LA2184发芽势的影响

3．1．3 盐胁迫对早粉2号和LA2184发芽指数的影响

3．1．4 盐胁迫对早粉2号和LA2184种子胚根长度的影响

3．1．5 早粉2号和LA2184发芽期各单项耐盐指标的相关性分析

3．2 盐胁迫对早粉2号和LA2184幼苗的影响

3．2．1 盐胁迫对早粉2号和LA2184幼苗生理生化指标的影响

3．2．2 早粉2号和LA2184苗期各单项耐盐指标的相关性分析

3．3 田间数据调查及耐盐性遗传分析

3．3．1 田间数据调查

3．3．2 耐盐性遗传分析

3．4 番茄基因组DNA的提取结果

3．5 SSR分子标记

3．5．1 SSR分子标记引物筛选

3．5．2 SSR分子标记引物在F2群体的扩增

3．6 AFLP分子标记

3．6．1 AFLP酶切连接

3．6．2 AFLP预扩增和选择性扩增

3．6．3 AFLP分子标记引物筛选

3．6．4 AFLP分子标记在F2群体的扩增

3．7 遗传连锁图谱的构建

3．8 QTL定位分析

3．9 种质资源筛选结果

3．9．1 盐胁迫对50份番茄种质资源生理指标的影响

3．9．2 分子标记法对50份种质资源的筛选

4 讨论

4．1 番茄耐盐性状遗传分析

4．2 番茄耐盐性状相关性

4．3 遗传连锁图谱的构建

4．4 QTL定位分析软件的局限性

4．5 本试验存在的不足

5 结论

致谢

参考文献

附录

攻读硕士学位期间发表的学术论文