西南小麦地方品种农艺性状评价及关联分析

摘要

小麦地方品种是人类在长期的栽培过程中能适应特定的环境，并在遗传上保持相对稳定的小麦复合群，是人工选择与自然选择的产物。西南小麦地方品种具有早熟、大穗大粒、抗穗发芽等特点，是小麦遗传改良的宝贵资源。本研究对191份西南地方小麦品种的主要农艺性状及抗穗发芽性进行了分析与评价，并利用覆盖小麦全基因组的DArT标记进行关联分析，鉴定出与小麦农艺性状及穗发芽显著关联的标记位点。主要研究结果如下:
　　1.农艺性状分析结果表明，西南小麦地方品种15个农艺性状间存在丰富的遗传变异，小麦地方品种植株株高总体偏高，抽穗期较长。相关分析表明，抽穗期与小穗数呈极显著正相关，与株高呈显著负相关，与穗长关系不显著，而与旗叶长、旗叶宽、穗粒数等其它农艺性状均呈极显著负相关;籽粒直线长度与直线宽度、周长、表面积、体积呈极显著正相关，而与宽长比呈极显著负相关。
　　2.对15个农艺性状进行主成分分析，入选的前5个特征值和相应的特征向量累计贡献率达83.931％，第一主成分是粒重因子，贡献率为43.027％;第二主成分是粒长因子，贡献率为16.490％;第三主成分是穗数因子，贡献率为10.383％;第四主成分是旗叶长因子，贡献率为8.544％;第五主成分是旗叶宽因子，贡献率为6.487％。聚类分析结果表明，所有材料在遗传距离4.0处聚为四大类，类Ⅰ属于高杆多粒型，类Ⅱ属于早熟大粒型;类Ⅲ属于矮杆小穗型;类Ⅳ属于晚熟小粒型，可以根据不同的需求选取不同的类别中的材料。材料聚类结果与其地理来源没有必然联系。
　　3.利用覆盖小麦全基因组的18938个DArT标记进行15个农艺性状性状的全基因组关联分析，结果表明:在显著水平-1g(p)≥4.27下，运用一般线性模型检测到与小麦12个农艺性状显著关联的三个环境一致性标记86个，运用混合线性模型检测到与小麦15个农艺性状显著关联的标记106个，两种模型检测一致的标记数为4个，分别与小穗数、千粒重、单穗重相关。
　　4.通过籽粒发芽实验法对191份西南小麦地方品种进行穗发芽抗性鉴定。结果表明，材料间穗发芽抗性差异极显著，穗发芽率最低为0％，最高为100％，平均为47.18％。2013WJ、2014WJ、2014CZ发芽率相关系数均达极显著水平，最高为2014WJ与2014CZ（r=0.834**，P＜0.01）。按材料地理来源分析，四川地方小麦多为抗穗发芽和中抗穗发芽品种，西藏地方小麦品种则多数为感穗发芽品种。
　　5.利用覆盖小麦全基因组的18938个DArT标记进行穗发芽抗性的全基因组关联分析，结果表明:在显著水平-1g(p)≥4.27下，使用一般线性模型(GLM)供试材料在2013WJ、2014WJ、2014CZ三个环境下穗发芽分别检测到61、225、76个与穗发芽显著关联的DArT标记，三个环境下均能检测到一致性的标记有23个，分别位于7A、1B、2B、3B、7B、3D染色体上;基于混合线性模型(MLM)下，2013 WJ、2014WJ、2014CZ三个环境下分别检测到8、9、6个与穗发芽显著关联的标记，这些标记均位于3D染色体上。
　　6.依据农艺性状分析结果，我们根据不同的需求选取合适的材料用于生产或科研。例如籽粒性状极端材料AS662034和AS661786，分别表现为极小粒与极大粒。穗发芽抗性鉴定与分析发现，有6份材料表现出稳定的抗穗发芽特性，分别为四川巴中AS661571、四川长宁AS661583、四川双流AS661617、四川犍为AS661655、贵州务川AS661667、西藏波密AS662043。

目录

声明

摘要

1 文献综述

1．1 西南麦区概况

1．2 地方小麦资源概况

1．3 小麦农艺性状研究进展

1．3．1 农艺性状及相互关系

1．3．2 小麦农艺性状QTL研究

1．4 小麦穗发芽研究进展

1．4．1 小麦穗发芽及其危害

1．4．2 小麦穗发芽鉴定方法

1．4．3 小麦穗发芽抗性的影响因素

1．4．4 小麦穗发芽QTL定位的研究进展

1．5 关联分析及在小麦中的应用

1．5．1 关联分析

1．5．2 关联分析的一般方法

1．5．3 关联分析在小麦中的应用

1．6 本研究的目的与意义

2 材料与方法

2．1 实验材料

2．2 技术路线

2．3 表型测定及数据统计

2．3．1 农艺性状调查与统计分析

2．3．2 穗发芽鉴定及数据分析

2．4 关联分析

2．4．1 DArT标记的分析

2．4．2 群体结构

2．4．3 性状与标记关联分析

3 结果与分析

3．1 农艺性状

3．1．1 性状表现

3．1．2 相关性分析

3．1．3 表型主成分分析

3．1．4 表型聚类分析

3．1．5 关联分析

3．2 西南小麦地方品种穗发芽评价

3．2．1 穗发芽表现

3．2．2 两年三点问穗发芽表现差异

3．2．3 不同来源地穗发芽表现

3．2．4 关联分析

4 结论与讨论

4．1 西南小麦地方品种农艺性状评价

4．2 关联DArT位点与已知小麦农艺性状QTL比较分析

4．3 西南地区小麦地方品种穗发芽评价

4．4 关联DArT位点与已知小麦抗穗发芽QTL比较分析

4．5 西南地区小麦地方品种种质资源筛选

参考文献

致谢

附录