家蚕亲缘关系及杂种优势的RAPD和SSR研究

摘要

家蚕(Bombyxmori.L)既是鳞翅目昆虫的模式昆虫，又是重要的经济动物，其品种资源丰富，品种间的遗传关系复杂，传统的家蚕分类方法一直是以形态学标记为依据的，对于基因型的准确鉴定较为困难。近年来，DNA分子标记技术的迅速发展，为家蚕品种间的亲缘关系分析提供了途径。家蚕品种主要以一代杂交种用以生产，因此杂交效果的分析和预测也就显得日益重要。传统的配合力测定方法不仅费时费力，而且受环境影响大，从而影响育种效率和效果。因而找到一种合适的预测杂种优势的方法迫在眉睫，对家蚕杂种优势的充分利用具有重要的意义。利用分子标记方法对杂种优势进行预测，在其它植物、动物中都已有研究，但在家蚕中鲜有报道。本研究利用分子标记技术开展了家蚕亲缘分析和杂种优势的相关研究，主要获得以下结果： 1、分子标记对现行家蚕品种亲缘关系及其多态性分析利用RAPD和SSR标记对12个现行家蚕品种基因组DNA进行多态性分析，然后根据遗传距离对其进行亲缘关系分析。21种RAPD引物扩增获得清晰稳定条带数196条，其中多态性有143条，多态位点比例P=72.96％；品种间遗传距离在0.157-0.352之间。32种SSR引物扩增产生的有效带86条，其中多态性带80条，多态位点比例P=93.02％；遗传距离在0.214-0.600之间。两种分子标记的聚类结果表现一定差异，但都把12个家蚕品种分为中、日两大类。7532和湘晖间较近的进化距离、871和57B间较近的进化距离以及东34品种的特殊聚类位置的试验结果，从分子水平上反映了这些品种的亲缘关系及其来源。另一方面，12现行家蚕品种成功的划分为中日两大类群，依据杂种优势理论，可以认为是划分为了两大杂种优势群，为杂交育种更加准确的选择亲本提供重要的参考依据。 2不同标记数及标记类型对亲缘关系分析的影响为了探讨分子标记数对遗传多态性及遗传距离分析的影响，从21个RAPD引物扩增产生的196个标记中，按随机抽样原理随机选择60、80、100、120、140、160、180、196个标记，分别用TREECONW软件对遗传距离和亲缘关系聚类分析。当RAPD分子标记数达到160个时，12家蚕品种的亲缘关系聚类图不再发生大的变化，并且趋于稳定。从32个SSR引物扩增产生的86个标记中，按随机抽样原理随机选择46、56、66、76、86个标记，分别用TREECONW软件对遗传距离和亲缘关系分析。当SSR分子标记数达到56个以后，12家蚕品种的亲缘关系已经基本稳定。通过两种类型分子标记比较，通过SSR分子标记获得的遗传距离要比RAPD标记获得遗传距离要大，并且较少的SSR标记数即可对12家蚕品种的亲缘关系做出正确的聚类。 3分子标记对家蚕杂种优势预测的研究利用两个中系品种(菁松、75新)，两个日系品种(皓月、7532)，配制完全双列杂交组合，设计三个重复。分别调查五龄起蚕体重、熟蚕体重、全茧量、茧层量、幼虫生命率、虫蛹统一生命率等6个性状，并计算各性状的杂种优势。并分别提取亲本和杂交F1代基因组DNA，利用RAPD和SSR分子标记分析遗传距离和多态性杂种优势率及其与性状杂种优势率的相关性。 (1)6个性状在杂交F1代中都表现非常明显的中亲优势，特别是遗传距离较远的杂交组合(比如中系与日系的杂交组合)，要比遗传距离近的杂交组合(中中杂交或者日日杂交)的杂种优势要大；并且，最大杂种优势率的杂交组合也随着性状的不同而不同。 (2)选用36条RAPD引物和43对SSR引物对4个家蚕品种的雌雄分别进行扩增，统计电泳条带，然后计算遗传距离。结果显示：遗传距离与5龄起蚕体重、熟蚕体重、茧层量、幼虫生命率、虫蛹统一生命率等5个性状的杂种优势率不相关，仅仅与全茧量这一个性状呈负的显著相关。就本实验分析结果而言，不管是利用RAPD分子标记获得的遗传距离，还是SSR分子标记获得的遗传距离都还不能对4家蚕品种F1代的杂种优势作很好的预测。 (3)选用37个RAPD引物和43对SSR引物分别对4家蚕品种亲本和其F1代进行扩增分析，然后统计DNA多态性片段，以此来分析与各性状杂种优势率的相关性。试验结果发现两种分子标记能很好的对4家蚕品种杂交F1代的熟蚕体重、幼虫生命率、虫蛹统一生命率的杂种优势很好的预测，相关系数达到显著水平；与其它三个性状的相关系数较小。因此，分子标记多态性片段来预测家蚕杂种优势，是一种值得深入进行研究的方法。

目录

文摘

英文文摘

声明

第一部分 文献综述

1分子标记的种类

1.1 RFLP标记

1.2 RAPD标记

1.3 SCAR

1.4 AFLP标记技术

1.5 DNA指纹技术(DNA finger printing)

1.6 SSR

1.7 SNPs

2分子标记对家蚕亲缘关系和遗传多样性研究进展

2.1遗传多样性的概念

2.2分子标记对家蚕亲缘关系和遗传多样性研究进展

3杂种优势及其研究方法

3.1杂种优势概念

3.2杂种优势的遗传机制

3.3杂种优势的度量

3.4杂种优势的预测方法

4分子标记在杂种优势研究中的应用

4.1杂种优势群的划分和杂种优势模式的构建

4.2杂种优势的遗传基础研究

4.3 分子标记用于杂种优势预测的研究进展

第二部分研究内容

引 言

1研究目的

2研究内容

3研究意义

第一章分子标记对现行家蚕品种亲缘关系及其多态性分析研究

1试验材料与仪器设备

2方法

3结果与分析

4讨论

第二章 不同标记数及标记类型对亲缘关系及遗传距离分析的影响

1试验材料、仪器、方法

2实验结果

3 讨论

第三章 分子标记对家蚕杂种优势的研究

1材料与方法

2试验结果

3 讨论

参考文献

发表文章及其它研究成果

附 录

致 谢