甘薯EST-SSR标记遗传连锁图谱构建及主要农艺性状QTL定位

摘要

甘薯[Ipomoea batatas(L.)Lam.]，旋花科，甘薯属，是世界上继小麦、水稻、玉米、大豆、大麦、木薯之后第七大主要作物，每年产量达到1.04×109t，是粮食、工业原料、饲料兼用作物，也是生物质能源发展的优势作物。甘薯是六倍体作物(2n=6x=90)，染色体数目多且不稳定，杂合性很强，遗传背景复杂，自交不孕以及种内、种间存在广泛的杂交不亲和，且近缘野生种利用困难、遗传资源匮乏、无性繁殖为主、遗传分析和改良也非常困难，极大地制约了甘薯分子生物学研究及生产的发展。建立高密度的甘薯遗传连锁图谱是重要性状基因定位、基因克隆和分子标记辅助育种的基础。
　　甘薯的常规育种采用品种间杂交，然后依据杂交后代表现型选择，这种方式选育周期长、效率低、很难短时间聚合优良目标基因，而且甘薯多数重要品质性状和产量性状受数量性状基因控制，它们之间一般呈负相关关系，因此传统的常规育种制约了甘薯改良进程。DNA分子标记技术的应用，为甘薯育种提供了一种快速、准确的选择方法。通过对甘薯产量和重要品质QTL的分子标记筛选，利用与产量和重要品质QTL紧密连锁的分子标记跟踪和筛选有利的等位基因，可以提高选择预见性、准确性，缩短育种年限，有助于甘薯育种水平的提高。
　　本研究以高淀粉含量、中产品种万薯5号为母本，低淀粉含量、高产品种商丘52-7为父本构建的复合杂交群体，利用EST-SSR标记，运用JoinMap4.0软件中复合杂交群体作图策略构建整合的连锁遗传图谱，并结合复合杂交群体在2年2点四个环境中的表型数据，采用区间作图法对干物质含量、淀粉含量、鲜薯产量、干物质产量和淀粉产量等性状进行QTL检测。主要研究结果如下:
　　1、作图群体EST-SSR标记多态性
　　本研究选用甘薯品种万薯5号、商丘52-7为作图亲本。利用1679对EST-SSR引物筛选万薯5号、商丘52-7亲本间的差异，获得672对在亲本间具有多态性的引物，多态性引物占40％，与同类研究相比，多态性较高。再将672对引物对构建的复合杂交群体进行检测，获得了1022个多态性位点，这些多态性位点可用于甘薯遗传图谱构建。
　　2、甘薯复合杂交群体遗传连锁图谱
　　利用JoinMap4.0软件对1022个多态性位点进行遗传连锁分析，在LOD≥5.0情况下，构建了基于EST-SSR标记的遗传连锁图谱。构建的图谱包含90个连锁群，连锁群长度在7.1-186.64cM之间，图谱总长为4693.21cM，标记间平均距离为13.4cM。每个连锁群上有2-47个标记位点，共有350个标记位点，占多态性位点1022个的34.25％，尚有672个标记位点不能定位在连锁图谱上，占总位点的65.75％。
　　3、整合图谱与双亲的图谱比较
　　构建的整合图谱连锁群的数量、标记的数量、连锁群覆盖度、平均距离均优于双亲分别作图，具有更高的密度。整合图谱90个连锁群中，与母本有关的连锁群33个，父本有关的连锁群39个，整合图谱特有的连锁群18个。其中WS.01、WS.02和WS.54连锁群包含了同一亲本的两个连锁群，WS.34连锁群同时包含两个亲本的连锁群。
　　4、甘薯复合杂交群体QTL分析
　　利用复合杂交群体构建的遗传连锁图谱，利用QTL作图软件MapQTL5.0，采用区间作图法进行分析。四个环境下共计检测到64个甘薯主要性状QTL，其中19个干物质含量QTL，解释性状表型变异9.0-58.7％;20个淀粉含量QTL，解释性状表型变异8.6-66.2％;9个鲜薯产量QTL，解释性状表型变异26.6-62.3％;7个干物质产量QTL，解释性状表型变异10.9-46.8％;9个淀粉产量QTL，解释性状表型变异11.8-49.7％。所有检测到的64个甘薯主要性状QTL中，增加甘薯各个性状表型值的等位基因来自万薯5号共计30个，来自商丘52-7共计13个，来自双亲的21个。所有检测到的64个甘薯主要性状QTL中，qDMC01.2、qDMC02.1、qDMC07.1、qDMC17.1等4个干物质含量QTL，qSC02.1、qSC03.1、qSC17.1等3个淀粉含量QTL在四个环境中均同时检测到;qDMC03.1、qDMC04.2、qDMC09.1、qDMC11.1等4个干物质含量QTL，qSC01.2、qSC04.2、qSC07.1、qSC14.1、qSC54.1等5个淀粉含量QTL在三个环境中均同时检测到;qDMC01.1、qDMC06.1、qDMC10.1、qDMC14.1、qDMC24.1、qDMC34.1等6个干物质含量QTL，qSC06.1、qSC07.2、qSC08.1、qSC09.1、qSC10.1、qSC11.1、qSC34.1等7个淀粉含量QTL，qy14.1鲜薯产量QTL，qDMY01.2干物质产量QTL和qSY02.1淀粉产量QTL在二个环境中均同时检测到。这些在多个环境中均能检测到的QTL可作为辅助育种的主效QTL。

目录

声明

摘要

缩略词表

1文献综述

1．1甘薯起源与进化概述

1．2甘薯遗传标记研究进展

1．2．1 RFLP

1．2．2 RAPD

1．2．3 AFLP

1．2．4 SSR

1．2．5 SRAP

1．2．6 SNP

1．3甘薯遗传连锁图谱的研究

1．3．1遗传连锁图谱构建的理论与步骤

1．3．2甘薯遗传连锁图谱构建的研究进展

1．4甘薯QTL定位研究进展

1．4．1甘薯重要性状的QTL定位

1．4．2甘薯QTL定位存在问题和展望

2引言

2．1本研究的目的和意义

2．2主要研究内容

2．3技术路线

3材料和方法

3．1试验材料

3．1．1甘薯品种

3．1．2群体构建

3．1．3田间试验设计

3．1．5主要品质性状调查

3．2试验设备

3．3甘薯基因组DNA的提取

3．3．2丙烯酰胺凝胶电泳(SDS-PAGE)试剂配制

3．3．3银染试剂配制

3．3．4甘薯基因组DNA的提取步骤

3．4 EST-SSR标记

3．4．1 PCR扩增反应体系的建立

3．4．2 EST-SSR扩增产物的检测

3．5甘薯遗传图谱的构建

3．5．2作图软件JionMap4．0操作步骤

3．5．3标记位点命名

3．6甘薯主要性状QTL分析

3．6．1甘薯主要性状QTL定位

3．6．2 QTL的命名

4结果与分析

4．1 EST-SSR引物多态性

4．2复合杂交群体遗传连锁图谱构建

4．3亲本及群体性状表现

4．4性状间的相关性分析

4．5性状的方差分析

4．6 F1群体性状的频率分布

4．7性状QTL分析

4．7．1干物质含量QTL

4．7．2淀粉含量QTL

4．7．3鲜薯产量QTL

4．7．4干物质产量QTL

4．7．5淀粉产量QTL

5讨论

5．1甘薯复合杂交群体作图特点

5．2甘薯遗传作图的策略

5．3甘薯作图标记的类型

5．4甘薯作图标记的多态性

5．5甘薯遗传连锁图谱的覆盖度

5．6甘薯产量及重要品质性状的QTL

5．7 QTL分布及加性效应

6结论

6．3甘薯复合杂交群体QTL分析

参考文献

致谢

附录

作者简历