甜瓜种质资源耐冷性的鉴定评价及其关联分析研究

摘要

低温胁迫是限制北方寒冷地区甜瓜生产主要的非生物胁迫因素之一，培育耐冷种质是提高甜瓜耐冷性的有效途径，挖掘耐冷基因资源是培育耐冷种质的重要前提，建立准确性高、稳定性好的耐冷性鉴定评价体系是耐冷性品种选育的重要条件。随着分子生物学的发展及其在生产上的广泛应用，鉴定筛选与耐冷性相关联的标记，推进了甜瓜耐低温育种进程，为甜瓜低温育种的分子标记辅助选择提供依据。本研究以耐冷性鉴定条件及鉴定方法为切入点，研究了适用于甜瓜耐冷性鉴定的低温胁迫温度和时间，分析比较不同低温胁迫条件下各指标的变化规律，并运用了多元分析方法对甜瓜发芽期和幼苗期耐冷性进行评价，旨在制定出一套重复性好、可操作性强的甜瓜耐冷性的鉴定评价体系。利用建立好的甜瓜耐冷性评价方法和筛选出的低温胁迫压力鉴定相关有效指标，对甜瓜自然群体247份种质资源的耐冷性进行评价。利用全基因组关联分析对研究的247份自然群体进行全基因组扫描，对自然群体进行了群体结构、连锁不平衡、亲缘关系分析，将通过高通量测序技术得到的分子数据与耐冷性评价表型数据进行关联分析，以筛选与耐冷性性状显著相关的SNP。主要研究结果如下:
　　(1)通过比较分析14个甜瓜品种不同低温胁迫下萌芽期耐冷性相关性状，筛选甜瓜萌芽期耐冷性鉴定的适宜低温胁迫温度为18℃，并确定相对发芽率、相对发芽势、相对发芽指数、相对胚根长度、相对种芽质量和相对活力指数可作为甜瓜发芽期耐冷性鉴定指标。
　　(2)通过比较分析14个甜瓜品种不同低温胁迫强度和时间下幼苗期耐冷性相关性状，筛选甜瓜幼苗耐冷性鉴定的适宜条件为4℃低温处理8h和7℃低温处理16h，并确定相对电导率、丙二醛含量、脯氨酸含量、过氧化物酶活性、可溶性糖含量和超氧化物歧化酶活性可作为甜瓜幼苗期耐冷性鉴定指标。
　　(3)利用主成分分析结合隶属函数法可准确评价评价甜瓜耐冷性，利用逐步回归分析建立一套甜瓜种质耐冷性评价数学模型:Y=0.1197+0.3150X2+0.0257X3-0.2458X8+0.0076X11，并筛选出相对发芽势、相对发芽指数、丙二醛含量和可溶性糖含量4个评价甜瓜耐冷性的主要指标。
　　(4)利用甜瓜耐冷性评价体系评估247份甜种质资源耐冷性，通过聚类分析将甜瓜种质分为强耐冷型、耐冷型、中度耐冷型、不耐冷类型和冷敏感类型，筛选出34份强耐冷型甜瓜种质。
　　(5)在控制群体结构和材料间亲缘关系条件下，利用混合线性模型将12937个SNP和247份甜瓜种质的耐冷性评价值进行全基因组关联分析，检测到6个与甜瓜耐冷性显著相关的SNP位点，分布在甜瓜的第2，3和12号染色体上，能解释9.11％到13.38％的表型变异。

目录

声明

摘要

1 引言

1．1 研究目的与意义

1．2 国内外研究动态和趋势

1．2．1 耐冷性鉴定评价的研究进展

1．2．2 关联分析的研究进展

1．2．3 甜瓜性状定位的研究进展

1．3 试验技术路线

2 材料与方法

2．1 甜瓜耐冷性鉴定指标的筛选与体系的建立

2．1．1 供试材料

2．1．2 试验设计

2．1．3 测定项目与方法

2．1．4 数据分析

2．2 甜瓜自然群体耐冷性鉴定评价

2．2．1 供试材料

2．2．2 试验方法

2．2．3 测定项目与方法

2．3 甜瓜自然群体耐冷性的全基因组关联分析

2．3．1 试验材料

2．3．2 SNP基因型的获得

2．3．3 群体结构分析

2．3．4 亲缘关系分析

2．3．5 连锁不平衡分析

2．3．6 关联分析

3 结果与分析

3．1 甜瓜耐冷性鉴定指标的筛选与体系的建立

3．1．1 萌芽期耐冷性相关性状及耐冷性鉴定指标的筛选

3．1．2 幼苗期耐冷性相关性状及耐冷性鉴定指标的筛选

3．1．3 甜瓜耐冷性综合评价

3．2 甜瓜自然群体耐冷性鉴定评价

3．2．1 耐冷性相关性状的基本统计数分析及综合评价

3．2．2 相关性分析及聚类分析

3．3 甜瓜自然群体耐冷性的全基因组关联分析

3．3．1 群体结构分析

3．3．2 亲缘关系分析

3．3．3 连锁不平衡分析

3．3．4 甜瓜耐冷性标记全基因组关联分析

4 讨论

4．1 甜瓜耐冷性鉴定指标的筛选与体系的建立

4．1．1 甜瓜耐冷性鉴定条件和时期的选择

4．1．2 甜瓜耐冷性鉴定方法

4．2 甜瓜自然群体耐冷性鉴定评价

4．3 甜瓜自然群体耐冷性全基因组关联分析

5 结论

致谢

参考文献

攻读硕士学位期间发表的学术论文