小麦DH群体农艺性状及穗发芽抗性QTL的遗传研究

摘要

小麦的株高、穗长、旗叶长、旗叶宽、小穗数、分蘖、生育期等很多农艺性状是多基因控制的数量性状(QTL)。QTL定位时经常使用永久性群体。DH群体是经过染色体加倍形成的，群体内的每个个体基因型是完全纯合的，受环境影响较小，满足多年多点的实验需要，且其遗传模型排除了显性效应，非常适合QTL定位研究。本实验通过亲本Y08-21和Y08-159杂交产生F1，花药培养经染色体加倍，构建了DH群体。用SSR和DArT共460个标记，使用Jionmap4.0软件构建遗传连锁图谱。将表型性状数据与遗传谱图数据相结合，通过MapQTL4.0软件，对小麦穗长、株高、小穗数、芒形、旗叶长、旗叶宽、分蘖及穗发芽抗性进行QTL定位研究，解析其遗传效应，为小麦育种提供数据参考。同时，利用穗发芽相关的候选基因在抗感穗发芽株系间进行定量表达分析，初步锚定了影响穗发芽的候选基因，为下一步研究基因表达调控网络奠定了基础。研究结果如下:
　　1，结合SSR和DArT共460个标记，用Jionmap4.0软件构建遗传连锁图谱。图谱全长1758.307 cM，标记间的平均遗传距离为3.822 cM，包括A，B，D共21个连锁群，平均每个遗传连锁群含有21.90个标记。1B染色体所包含的分子标记数最多，共有59个标记。D基因组的多态性标记及有效作图标记均较少，遗传信息缺失较多。
　　2，利用MapQTL4.0软件对相关农艺性状进行QTL定位分析，共得到了17个QTL。2011年发现了2个控制穗长的QTL，其中4A染色体上定位到1个QTL，位于wPt5108-wPt9445区间内，贡献率为21.8％，2B染色体上定位到1个QTL，位于wPt2266-wPt8957区间内，贡献率为25.1％。2012年发现1个穗长QTL，位于4A染色体wPt5108-wPt9445区间内，贡献率为22.3％。2011年在2B染色体上发现了2个株高QTL，分别在区间ta0029-wpt7619、wpt8957-wpt0981内，贡献率分别为32.7％、29.6％。2012年在2B染色体上定位到了1个株高QTL，位于区间ta0029-wpt7619内，贡献率为25.3％。2011年在2D染色体上定位到了1个小穗数QTL，在区间ta0214-wpt2160内，贡献率为19.9％。2012年在2D染色体上也定位到了1个小穗数QTL，同样在区间ta0214-wpt2160内，贡献率为19.1％。2012年在4A染色体区间内定位到
　　1个控制旗叶长的QTL，在区间wPt1961-wPt5935内，贡献率为19.6％。2011年在2B染色体区间内定位到4个控制旗叶宽的QTL，分别在区间ta0029-wpt7619、wpt8957-wpt0981、wpt5296-wpt5878、wpt4426-wpt2266内，贡献率分别为29.5％、27.6％、19.4％、19.6％。2011年在3B、5D染色体上分别定位到了1个控制分蘖的QTL，3B染色体上的QTL在区间wpt1834-wpt6834内，贡献率16.1％，5D染色体上的QTL在区间wpt0927-wpt5870内，贡献率17.7％。2011年和2012年在5A染色体的同一区间wpt9094-wpt8182内定位到了2个控制芒形的QTL，贡献率分别为22.6％和19.8％。
　　3、通过对160份小麦DH群体进行穗发芽鉴定，发现两个亲本都易穗发芽且没有明显差异，有趣的是，2011年在3A染色体上发现了2个显著抗穗发芽的QTL，分别在3A染色体区间wpt8699-wpt4725和wpt2967-ta0201内，贡献率分别为33.9％和36.8％。2012年同样在3A染色体上发现了1个穗发芽QTL，位于3A染色体区间wpt8699-wpt4725内，贡献率为22.6％。位于区间wpt8699-wpt4725内的QTL在两年间表现稳定，抗性基因来自亲本Y08-21，但Y08-21表现为易穗发芽，因此推测亲本Y08-21同时携带抑制基因，抑制了抗性基因的作用效应。在此基础上，根据基因型数据和穗发芽表型数据，以L11、L27、L47（极抗），L6、L96、L117（极敏感），及亲本Y08-21和Y08-159为材料，通过荧光定量PCR方法对6个穗发芽相关候选基因ABI1、ABI5、VP1、AIP2、AMY3、AMY2进行表达量差异分析，发现VP1和ABI5在抗感穗发芽材料间显著差异，而VP1是ABI5的上游调控因子，因此推测VP1是影响材料间抗性的主效基因。

目录

声明

摘要

1 文献综述

1．1 小麦分离群体类型

1．1．1 F2群体

1．1．2 BC群体

1．1．3 DH群体

1．1．4 RIL群体

1．2 分子标记及遗传连锁图谱

1．2．1 SSR标记

1．2．2 DArT标记

1．2．3 ESTs标记

1．2．4 小麦遗传图谱研究进展

1．3 QTL定位

1．4 小麦农艺性状QTL研究进展

1．5 小麦穗发芽研究进展

1．6 研究的目的与意义

2 材料与方法

2．1 实验材料

2．2 实验方法

2．2．1 群体构建

2．2．2 性状调查

2．2．3 DNA提取

2．2．4 PCR反应

2．2．5 聚丙烯酰胺凝胶电泳

2．2．6 连锁图谱构建

2．2．7 数据分析

2．3 荧光定量PCR

2．3．1 RNA提取

2．3．2 反转录合成cDNA

2．3．3 PCR引物设计

2．3．4 目的基因片段的普通PCR扩增

2．3．5 荧光定量PCR

2．3．6 数据的处理与分析

3 结果与分析

3．1 农艺性状表现

3．2 遗传连锁图谱

3．3 农艺性状QTL的遗传分析

3．4 穗发芽抗性鉴定及QTL的遗传分析

3．4．1 2011年穗发芽鉴定结果

3．4．2 2012年穗发芽鉴定结果

3．4．3 穗发芽QTL位点定位

3．4 穗发芽候选基因的表达差异分析

4 讨论

4．1 遗传连锁图谱及农艺性状QTL

4．2 抗穗发芽QTL

4．3 抗穗发芽分子机制

5 结论

参考文献

致谢