陆地棉(Gossypium hirsutum L.)基因组中渗入的海岛棉(G.barbadense L.)优异纤维遗传组分的解析

摘要

陆地棉(Gossypium hirsutum L.)因产量高、适应性广而主导世界棉花生产.但由于其纤维品质还不够理想,尚不能满足现代纺织技术飞速发展的需求.由于陆地棉种内缺乏优异纤维基因资源,而陆地棉的一些近缘栽培种或野生种(种系),尤其是异源四倍体的海岛棉(G. barbadense L.)基因组中蕴含着优异纤维基因,但是,由于种间杂交存在生殖隔离或杂交后代严重偏分离,使这些优异基因资源在育种上直接利用具有很大困难,虽然已通过远缘杂交等手段将很多重要优质纤维基因置于陆地棉遗传背景中,获得了许多具有优异纤维品质性状的渐渗系材料,但外源基因组组分的引入同时对产量等重要农艺性状带来了不利影响,致使单纯依靠常规育种手段难以有效利用这类渐渗基因.利用分子标记技术对渐渗自野生种或近缘种的遗传组分进行深入研究,是有效利用各种遗传资源中蕴含的有利基因组组分的途径.
　　陆地棉鲁原343是渗入了海岛棉优异纤维基因的栽培品种,而鲁棉研22号为优良抗虫棉品种,本研究将二者进行杂交并构建作图群体,利用在以上两个亲本间显示多态性的SSR标记构建遗传连锁图谱,通过对来源于海岛棉染色体片段的鉴定,对渐渗到陆地棉栽培品种的海岛棉优异纤维基因进行定位.
　　1.提取亲本鲁原343和鲁棉研22号以及子代F1,F2的DNA,利用7470对SSR引物进行多态性筛选,共筛选到136对多态性引物,多态率仅为1.82％.其中显性标记为17个,共显性标记119个,占多态性标记的87.5％.利用这些多态性引物分析F2群体209个单株的标记基因型.结合本实验室前期获得的230对多态性引物的分析结果,利用JoinMap3.0构建遗传连锁图谱.在总计366个多态性标记位点中,有334个标记位点进入了43个连锁群,覆盖到除了Ch r.14外的其余25条染色体上,总长度为1779.2cM,占棉花基因组的34.23％.
　　2.利用筛选出的多态性标记,对鲁原343、鲁棉研22号、TM-1(陆地棉遗传标准系)和Ashimouni(鲁原343中海岛棉遗传成份的供体)进行扩增,通过对差异性条带的分析,确定了由海岛棉渐渗到鲁原343中的染色体片段,其中分布在24个连锁群上的总共144个分子标记被确定为渐渗位点.渐渗片段覆盖长度为440 cM,占棉花基因组的8.46％.16号,2号和23号染色体分布了较多的渐渗点,具有较长的渐渗片段.
　　3.利用分析软件WinQTL2.5,选择复合区间作图方法,在F2代以及F2:3代中总共检测到24个与棉花纤维品质相关的QTLs.其中纤维长度4个,纤维整齐度2个,马克隆值3个,纤维伸长率7个,比强度3个,衣分5个,它们成簇分布在2号、7号、16号、17号以及23号染色体上.qFS-C7-1在F2、F2:3LQ和F2:3HN中都能够检测到,可以解释26.21％、25.58％、13.74％的表型变异,其贡献亲本为鲁原343.qLP-C17-1也能够在F2、F2:3LQ和F2:3HN中检测到,分别解释15.52％、14.88％、7.97％的表型变异,其贡献亲本是鲁棉研22号.
　　4. QTL定位结果表明,有18个与纤维性状相关的QTLs与渐渗的染色体片段或渐渗位点有关,占QTLs总数的75％.其中纤维长度4个,马克隆值2个,纤维伸长率5个,纤维比强度3个,衣分4个.
　　综合分析以上结果,本研究中,陆地棉优异纤维渐渗系基因组中对优异纤维品质有实质性贡献的遗传组分绝大多数是来源于海岛棉的渐渗片段或渐渗位点,对这些遗传组分的分子标记鉴定,为进一步利用其进行分子标记辅助育种奠定了基础.

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第一部分 文献综述

1.1遗传标记的研究进展

1.2 DNA分子标记的类型与特点

1.3 作物分子标记辅助选择的研究现状与展望

1.4分子标记辅助选择在棉花中的研究与应用

1.5 数量性状基因作图

1.6利用渐渗种质进行棉花纤维品质性状QTL定位研究进展

1.7 本研究的目的与意义

第二部分 研究论文

2.1材料与方法

2.3讨论

2.4后续工作

第三部分 全文结论

参考文献

攻读学位期间发表的论文

致谢