陆地棉雄蕊发育耐高温种质资源筛选及农艺性状与SSR标记关联分析

摘要

棉花是世界上最重要的纤维作物，也是主要的油料作物之一。棉花雄蕊发育过程对高温的响应非常敏感，在长江流域，每年的7、8月份经常会发生季节性的高温天气，而此时正处在棉花盛花和盛铃期，导致棉花产量降低；在全球气候持续变暖的背景下，选育耐高温棉花种质资源是现在育种中一项重要的任务。研究了206份陆地棉品种（系）在高温阶段(HTS)和常温阶段(NTS)两个萌发温度下花粉萌发率情况，分别记为高温30℃萌发率(HT30PG)、高温40℃萌发率(HT40PG)、常温30℃萌发率(NT30PG)和常温40℃萌发率(NT40PG)，并依据萌发率数据对材料的耐高温性进行检测，分别记为Ⅰ类(HT30PG/NT30PG)、Ⅱ类(NT40PG/NT30PG)和Ⅲ类(HT40PG/HT30PG)耐热指数。关联分析是一种利用利用连锁不平衡有效的检测自然群体数量性状位点(QTLs)的方法；利用47对SSR引物，对227份棉花品种（系）的基因组变异进行扫描，并进行群体结构分析，应用Tassel软件的GLM(general linear model)模块对产量、纤维品质和花粉萌发等性状进行关联分析，发掘关联位点。
　　 1.206份品种（系）的总体平均萌发率分别为NT30PG(57.78％)＞HT30PG(24.97％)＞NT40PG(12.60％)＞HT40PG(10.05％)，且品种（系）间差异显著；3类耐热指数均值分别为0.44(Ⅰ类)、0.21（Ⅱ类）和0.39(Ⅲ类)；依据花粉萌发率和耐热指数两类数据分别对所有材料进行耐高温资源筛选，分别筛选到10份和8份耐高温品种，综合两类筛选结果，筛选出FJA、9650、伊陆早3号、中棉所24号和苏棉12号等5份耐高温种质资源。这些材料可以作为花粉耐高温品种选育及研究的核心亲本。
　　 2.使用Structure软件对群体SSR数据遗传分析发现，所有材料可以划分为8个亚群；等位基因频率差异在0.0875一0.2219之间；亚群间分化系数（Fst）在0.0046一0.1561之间。该群体累计有19个SSR位点与性状相关联，12个SSR位点与产量性状相关联，4个位点至少和2个及以上的性状相关联；6个SSR位点与纤维品质相关联，2个位点和2个纤维品质性状相关联，与之前棉花关联分析结果相比较只有一个与衣分相关的位点一致(BNL1604);4个SSR位点与花粉萌发性状相关联；3个SSR位点与花粉萌发耐热性相关联。一些标记同时和两个及以上的性状相关联，可能与性状的关联和“一因多效”有关。

目录

文摘

英文文摘

第一章 文献综述

1 高温对棉花雄性生殖系统的影响

1.1 温度对棉花花粉萌发的影响

1.2 高温对棉铃发育和产量的影响

1.3 高温胁迫下棉花花粉活力检测的方法

1.4 棉花耐高温资源筛选

2 植物数量性状研究进展

2.1 分子标记类型

2.2 基于家系群体QTL遗传模型分析方法

2.3 棉花QTL定位研究进展

2.4 连锁不平衡作图法（Linkage disequilibrium，LD）

3 本研究的目的和意义

第二章 陆地棉雄蕊发育耐高温种质资源的筛选

1 材料与方法

1.1 试验材料种植和培养

1.2 培养基配置和花粉收集

1.3 花粉萌发率和耐热指数统计

1.4 数据统计和分析

2 结果与分析

2.1 两个阶段的日最高温度和不同萌发温度下花粉萌发率

2.2 不同耐高温性比较

2.3 耐高温种质资源筛选

3 讨论

第三章 陆地棉产量、纤维品质和花粉萌发性状与SSR标记的关联分析

1 材料和方法

1.1 试验材料

1.2 田间试验设计和性状调查

1.3 SSR标记全基因组扫描

1.4 群体结构分析

1.5 关联分析

2 结果与分析

2.1 产量、纤维品质性状变异性分析

2.2 性状间相关性分析

2.3 群体结构分析

2.4 与棉花各性状相关联的SSR标记位点

3 讨论

3.1 性状间相关性分析

3.2 SSR位点连锁不平衡与关联作图的关系

3.3 群体结构分析与关联分析

3.4 与各性状相关联的位点

全文总结

论文创新点

参考文献

附录

致谢