日本结缕草对低温胁迫的生理响应及抗寒相关性状的QTL分析

摘要

结缕草（Zoysia spp.）为重要的暖季型草坪草，在环境绿化、生态治理等方面具有重要的作用。由于结缕草主要分布于热带、亚热带地区，不耐低温，因此提高结缕草的抗寒性对扩大其推广应用和改良坪用特性都十分重要。抗寒性是由多基因控制的数量性状。由于遗传背景的不同，结缕草属种质的抗寒性存在明显的种及品种间差异。通过不同种质结缕草的低温胁迫生理研究和遗传图谱的构建，可为进行抗寒相关的数量性状基因位点（QTL）定位、克隆、分子标记辅助选择（MAS）育种及培育耐寒型结缕草新品种奠定基础。本研究利用生态条件具明显差异的两个日本结缕草（Zoysiajaponica）室兰（Muroran）和依山北（Tawarayama Kita）及其假测交产生的F1代86个个体为作图群体，研究其在人工低温胁迫条件下叶片和匍匐茎的半致死温度（LT50），并以306个SSR（Simple Sequence Repeat）标记为基础构建了日本结缕草遗传连锁图谱，对0℃低温处理条件下与抗寒相关的性状可溶性糖、可溶性蛋白含量及SOD活性进行了QTL定位分析。
　　 研究结果表明：两亲本抗寒性差异显著，室兰的抗寒性强于俵山北。抗寒性在Fl群体中呈连续分离。
　　 1.两亲本材料叶片和匍匐茎的相对电导率随处理温度的降低呈现缓慢上升-急剧上升-缓慢上升的趋势。通过拟合Logistic方程求得叶片和匍匐茎的半致死温度（LT50），室兰叶片、匍匐茎的LT50均低于俵山北，F1群体叶片、匍匐茎的LT50高低，与田间冻害观测结果一致，LT50可用于评价植物的抗寒性。
　　 2.低温处理后的脯氨酸、可溶性糖含量均有不同程度的升高，且随着温度的降低，室兰可溶性糖含量增幅比俵山北大；两亲本SOD活性随温度的降低呈“下降-升高-再下降”变化趋势，而MDA含量呈相反变化趋势。O℃时，SOD活性及MDA含量在两亲本间表现出极显著差异（P<0.01）。两亲本可溶性蛋白含量随温度的降低呈缓慢上升趋势。
　　 3.0℃低温处理2d后，F1群体的可溶性蛋白含量与叶片LT50呈显著负相关（P<0.05），可溶性糖含量及SOD活性与叶片LT50呈极显著负相关（P<0.01）。
　　 4.利用作图软件Join Map3.0，取LOD值为4.0，构建了包括29个连锁群的遗传连锁图谱。该连锁图谱总图距为2082.8cM，标记间平均距离为6.81cM。每个连锁群上的标记个数在3.25个之间，连锁群长度在16.2cM-180.3cM之间。
　　 5.利用分析软件Map QTL4.0的区间作图法对86个个体的抗寒相关性状进行QTL定位和遗传效应分析，共发现与抗寒性状相关的QTL4个，分布在4个连锁群上，QTL的LOD值介于2.19～2.42，单个QTL可解释12.4％～13.8％的表型变异，其中与可溶性蛋白含量相关的QTL1个，位于连锁群LG10的b06m13-c985区间内，与可溶性糖含量相关的QTL1个，位于LG13的b01j11-b07a08区间内，与SOD活性相关的QTL2个，分别位于LG17的c02a20-b10k17、LG29的b01c18-NAC1030区间内。

目录

文摘

英文文摘

引言

第一章 文献综述

1 结缕草属种质资源分类、分布及特征

2 植物抗寒性研究进展

2.1 低温胁迫对细胞膜透性及结构的影响

2.2 低温胁迫对渗透调节物质的影响

2.3 低温胁迫对保护酶活性的影响

2.4 低温胁迫对膜脂过氧化的影响

3 分子标记技术的应用

3.1 分子标记的类型及其应用

3.2 QTL定位分析

3.3 QTL定位的应用

4 本研究的目的与意义

第二章 两地方生态型结缕草对低温胁迫的生理响应

1 材料与方法

1.1 试验地概况

1.2 试验材料及设计

1.3 试验方法与材料处理

1.4 指标测定方法

1.5 数据处理及分析

2 结果与分析

2.1 不同低温胁迫下日本结缕草相对电导率的动态变化

2.2 低温胁迫下脯氨酸含量的动态变化

2.3 低温胁迫下可溶性糖含量的动态变化

2.4 低温胁迫下SOD活性的动态变化

2.5 低温胁迫下MDA含量的动态变化

2.6 低温胁迫下可溶性蛋白含量的动态变化

3 讨论

3.1 低温胁迫对日本结缕草相对电导率的影响

3.2 低温胁迫对日本结缕草可溶性糖含量的影响

3.3 低温胁迫对日本结缕草脯氨酸含量的影响

3.4 低温胁迫对日本结缕草SOD活性的影响

3.5 低温胁迫对日本结缕草MDA含量的影响

3.6 低温胁迫对日本结缕草可溶性蛋白含量的影响

第三章 日本结缕草抗寒相关性状的QTL定位与分析

1 材料与方法

1.1 试验材料

1.2 试验设计

1.3 试验方法与材料处理

1.4 指标测定方法

1.5 数据处理

1.6 构建遗传连锁图谱

1.7 QTL检测及基因效应分析

2 结果与分析

2.1 F1群体抗寒性状相关性分析

2.2 结缕草抗寒相关性状表型值分布

2.3 遗传连锁图谱的构建和分析

2.4 结缕草抗寒相关性状的QTL定位

3 讨论

3.1 作图群体的构建

3.2 F1群体群体抗寒性相关指标的分析

3.3 结缕草属植物遗传图谱的构建

3.4 QTL定位及效应

3.5 抗寒性育种

第四章 综合讨论及结论

1 综合讨论

2 结论

参考文献

缩略词

致 谢