利用基因芯片技术进行小麦遗传图谱构建、重要性状QTL发掘及近等基因系创制

摘要

小麦是世界重要的粮食作物。小麦的许多重要农艺性状（旗叶性状、穗部性状、籽粒性状）和品质性状是由多基因控制的数量性状。构建高密度遗传图谱，进行小麦性状的基因定位，有助于开发分子标记辅助选择的实用性标记，进行利于相关基因的挖掘和利用。本研究以H461×CN16的重组自交系(recombinant inbred line RIL)群体为作图群体，利用90k小麦SNP基因芯片技术，对包含188个家系的RIL群体(F7)进行多态性分析，构建高密度遗传图谱，并利用MapQTL5.0的多QTL模型(MQM)，对29个重要农艺性状（分蘖数、旗叶长、穗粒数、籽粒性状表面积、周长等）及9个品质性状（蛋白质含量、籽粒硬度，淀粉含量等）共38个性状进行了QTL定位分析;通过H461×CN16的多次自交，在高世代后代中选育目标性状为分蘖数的近等基因系。取得的主要结果如下:
　　1、构建了包括43个连锁群的分子遗传图谱，成功连锁到除2D、5D、6D外的18条染色体，该图谱共含有6573个多态性SNP标记，覆盖的遗传距离长2647.02cM，标记间平均距离小0.4cM。A组标记共2696个，占总标记数41％，总长1130.92cM，平均间距0.42 cM，共建立19个连锁群;B组包含最多标记，占总标记数47.1％，共3094个，总长1164.82 cM，平均间距0.38 cM，共建立18个连锁群;D组共684个，占总标记数10.4％，共684个，总长330.44 cM，平均间距0.48 cM，共建立5个连锁群;99个标记同时位于2A/2B/2D染色体，构建一个连锁群。
　　2、利用遗传图谱，运用作图软件MapQTL5.0的MQM作图法，对2013年-2014年，温江、雅安2个环境下的表型进行QTL分析，共检测到124个加性效应QTL，分布在除1A、3A、5A、7A、3B、3D、5D、6D的13条染色体，单个QTL可解释表型变异率6％-19.5％，共41个主效QTL。12个QTL在雅安、温江点同时被检测到，其中四个主效QTL。
　　3、农艺性状QTL。共检测到共77个与田间农艺性状相关的QTL，12个QTL在温江、雅安可同时被检测到，共检测到26个主效QTL。所有QTL位于2A、4A、6A、2B、4B、5B、2D、4D、7D9条染色体上，单个QTL可解释表型变异率7.4％-19.5％，62个QTL加性效应来自亲本H461，其余来自CN16。分蘖数、旗叶长、穗下节间长、穗颈节长、小穗数检测到新的QTL位点。共检测到13个籽粒性状QTL，分布于1B、7B、1D三条染色体，单个QTL可解释表型变异率6.2％-10.7％，5个QTL加性效应来自亲本H461，8个来自CN16。共检测到2个主效QTL。
　　4、品质性状QTL。共检测到34个品质性状QTL。分布于3B、5B染色体，单个QTL可解释表型变异率7.9％-11.3％，26个QTL加性效应来自亲本H461，8个来自CN16。共检测到13个主效QTL。籽粒硬度、Zeleny沉降值、面团形成时间、面团最大拉伸阻力、面包体积检测到新的QTL位点。
　　5、“一因多效”QTL区段。在7条染色体上(2A、2B、2D、4B、5B、7B、7D)共形成13个“一因多效”QTL区段。如，同时影响分蘖数、小穗数、小穗密度的区段;同时控制籽粒曲线长与籽粒投影面积的区段;可同时控制zeleny沉降值与面团形成时间的区段。
　　6、近等基因系创制。成功获得两对以分蘖数为目标性状的近等基因系。
　　研究利用SNP标记构建高密度遗传图谱，目前报道鲜见，可为小麦性状基因定位及相关性状的分子标记开发、辅助选择及功能基因挖掘等奠定了基础;新的QTL位点的发掘极大的丰富了分子标记在小麦遗传和育种中的应用;“一因多效性”位点可辅助于基因聚合育种;分蘖相关近等基因系，是寻找与目的基因紧密连锁分子标记的理想材料，可在很大程度上消除遗传背景的影响，利于研究分蘖相关基因的多效性。

目录

声明

摘要

1 前言

1．1 遗传图谱的构建

1．1．1 分子标记

1．1．2 亲本选择

1．1．3 作图群体

1．1．4 小麦遗传图谱研究进展

1．2 QTL定位研究

1．3 小麦QTL研究进展

1．3．1 小麦农艺性状QTL研究进展

1．3．2 小麦籽粒性状QTL研究进展

1．3．3 小麦品质性状QTL研究进展

1．3．4 立体依据

2 材料与方法

2．1 RIL群体及近等基因系构建

2．1．1 RIL群体构建

2．1．2 近等基因系构建

2．2 表型测定

2．2．1 农艺性状测定

2．2．2 品质性状测定

2．3 亲本及重组自交系群体DNA提取

2．4 亲本及RIL群体数据统计、连锁图谱构建与QTL分析

2．4．1 数据统计

2．4．2 连锁图谱构建

2．4．3 QTL分析

3 结果与分析

3．1 SNP连锁图谱的构建

3．1．1 分子标记

3．1．2 偏分离位点

3．2 性状的表型分析

3．2．1 农艺性状的表型分析

3．2．2 品质性状分析

3．3 QTL结果与分析

3．3．1 农艺性状QTL分析

3．3．2 品质性状QTL分析

3．4 近等基因系筛选结果

4 讨论

4．1 遗传图谱构建

4．1．1 作图亲本与群体

4．1．2 标记选择

4．1．3 图谱长度与标记分布

4．1．4 偏分离位点

4．2 QTL分析

4．2．1 QTL有效性分析

4．2．2 QTL的“一因多效”

4．2．3 检测的QTL与前人研究结果比较

4．3 分蘖近等基因系构建

5 结论

参考文献

附录 H461×CN16子代农艺性状及品质性状表型值频率分布图

致谢