青稞早抽穗性状的遗传分析与直链淀粉含量的分子标记

摘要

青稞是青藏高原最具特色的农作物，是青藏高原极端环境条件下植物适应性进化的典型代表。早熟是青藏高原热量条件差、积温不足的高寒农区青稞充分利用热量资源，获得稳产、高产的重要途径;淀粉的成分构成是青稞的一项重要的品质指标，直接关系到青稞酿造与食品加工的最终用途。本研究开展了与青稞早熟具有高度相关性的早抽穗性状的遗传分析和直链淀粉含量的分子标记鉴定，主要结论如下:
　　1.以青稞品种“达章紫”和“昆仑10号”及其经有性杂交形成的F2和F2∶3群体为实验材料，使用主基因+多基因模型，解析了青稞早抽穗性状的遗传特征。青稞F2群体的出苗至抽穗天数性状受2对加性-显性-上位性主基因影响，F2∶3群体在青海西宁和青海海北环境下早熟性状分别受1对加性-显性主基因和2对等加性-等显性主基因调控。同时发现在F2群体中控制早熟性状的2对主基因的加性效应为负，即促进青稞植株早熟，而两个环境下控制F2∶3群体早熟性状的主基因均起推迟青稞植株抽穗的作用。同时发现除F2∶3群体在海北环境外，其余环境下基因型对表型的影响小于环境对表型的影响，相关研究结果有助于青稞早熟相关性状的选育。
　　2.为了更好解析青稞的早熟遗传特征，以青稞品种“达章紫”和“昆仑10号”及其经有性杂交形成的F2和F2∶3群体为实验材料，利用简化基因组测序技术对群体进行SNP标记的开发，利用生物信息学软件对SNP标记进行bin标记整合。利用Joinmap软件构建了F2群体的高密度遗传图谱，该遗传图谱包含1，243个bin标记（包括2，380个SNP标记），总长度为854.929cM，平均两个标记间的遗传距离为0.69cM，形成7个连锁群，进一步将7个连锁群定位在青稞的7条染色体上。在不考虑QTL和环境之间的互作关系时，F2群体和F2∶3群体在三个环境条件下发现11个加显性QTL和8对上位性QTL，位于1H染色体上的qDfEH-1H-3在3个环境下均被检测到，推测木葡聚糖内转糖苷酶/水解酶编码基因是该QTL区域的候选基因。在考虑QTL和环境之间存在互作关系时，F2∶3群体在2个环境中共发现9个加性QTL和15对上位性QTL，且上位性QTL主要以显性与显性互作为主。
　　3.以简化基因组测序形成的GBS-SNP分子标记结合群分离法寻找在青稞品种“昆仑12号”与“糯青稞”杂交形成的F2群体中调控青稞籽粒直链淀粉变化的相关的遗传位点。根据两亲本的遗传特点，共开发出22，506个具有多态性分子标记用于相关位点的关联分析，结合△SNP_index法并进行相关的拟合回归分析，将群体中调控籽粒直链淀粉含量的主效基因定位在7H染色体32.35Mb的区域中。以直链淀粉含量差别较大的51份青稞材料为模板，利用引物SSR引物P4进行扩增，随着参试材料直链淀粉含量的增大，其扩增产物的分子量也呈同步增大的趋势，Wx基因位点表现出多态性，二者呈正相关，该引物可作为糯性青稞品种选育的辅助选择标记。

目录

声明

摘要

缩略语及中英文对照表

表格索引

图形索引

第一章文献综述

1．1．1麦类作物早熟性状的鉴定

1．1．2大麦(青稞)抽穗期QTL热点区域

1．1．3大麦(青稞)早熟性状主效基因研究概况

1．1．4育种实践中早熟性状的选择

1．2青稞淀粉研究概况

1．2．1青稞营养健康作用

1．2．2麦类作物淀粉简介

1．2．3大麦淀粉含量及相关性状QTL定位

1．3作物QTL定位

1．3．1亲本的选择

1．3．2作图群体构建

1．3．3相关分子标记对群体的遗传位点进行基因型分型

1．3．4构建遗传图谱

1．3．5 QTL定位方法

1．3．6 QTL定位分析软件

1．4本研究的目的意义

第二章青稞早抽穗性状的遗传模式分析

2．1材料与方法

2．1．1试验材料

2．1．2试验方法

2．1．3数据处理与分析

2．2结果与分析

2．2．1青稞出苗至抽穗天数性状的统计分析

2．2．2青稞出苗至抽穗天数最适遗传模型选择

2．2．3青稞出苗至抽穗天数性状最适模型的遗传参数

2．3讨论

第三章青稞早抽穗性状的QTL作图

3．1材料与方法

3．1．1实验材料

3．1．2实验方法

3．2结果分析

3．2．1测序数据质量评估

3．2．2 GBS数据酶切产出统计

3．2．3 Reads与参考基因组比对情况统计

3．2．4子代比对

3．2．5群体SNP检测

3．2．6 SNP标记开发

3．2．7遗传图谱

3．2．8青稞早熟QTL的发掘

3．2．9 QTL区段功能基因发掘

3．3讨论

3．3．1利用简化基因组测序技术开发SNP标记

3．3．2青稞高密度遗传图谱的构建

3．3．3青稞早抽穗QTL定位与遗传模型

3．3．4互作性QTL解析青稞抽穗期性状的遗传变异

3．3．5相关QTL候选基因挖掘

3．3．6影响早抽穗QTL的环境因素分析

第四章青稞直链淀粉含量的分子标记

4．1材料与方法

4．1．1实验材料

4．1．2实验方法

4．2结果与分析

4．2．1青稞直链淀粉含量的BSA测序结果

4．2．2青稞Wx基因分子标记鉴定

4．3讨论

4．3．2青稞Wx基因的分子标记鉴定

第五章总结与展望

参考文献

作者简历

致谢