香蕉枯萎病抗性的种质筛选及其枯萎病抗性基因的初步关联分析

论文摘要

香蕉枯萎病对香蕉的生产带来了毁灭性的灾难,而培育抗病品种是控制香蕉枯萎病蔓延的根本出路。目前,在国内外已有报道利用病菌毒素、化学诱变剂结合组织培养技术来筛选香蕉抗枯萎病突变体,并取得了一定的成效。香蕉种质资源非常丰富,一些蕉类的抗寒、抗旱、抗病资源受到国内外植物遗传资源研究者的高度重视。目前,我国香蕉种质研究和利用研究还是比较薄弱的,其研究多集中在香蕉的遗传分类和进化分析上。而对香蕉重要性状标记知之甚少,杂交育种相对滞后,未能充分利用野生资源,严重影响了香蕉种质资源的合理利用及香蕉抗枯萎病新品种的选育。如何解决当前生产上遇到的香蕉枯萎病等问题,最根本、最有效的措施就是挖掘香蕉枯萎瘸抗性等优异基因,利用分子标记育种技术将不同的香蕉优异种质资源整合到一起,来选育抗枯萎病、优质的香蕉新品种。由于香蕉栽培种大多数都是三倍体,构建分离群体比较困难,未见有香蕉枯萎病抗性基因定位研究报道。近年来的研究显示,关联分析也是将植物基因型与表型联系起来的有效工具。针对以上问题,本实验从三个方面对香蕉生产上存在的枯萎病危害问题来进行研究。 （1）以巴西蕉的茎尖薄片为对象经EMS诱变处理,再配合香蕉枯萎病菌4号小种粗毒素的连续筛选以期得到抗病突变体植株； （2）香蕉野生种质抗性筛选； （3）以部分香蕉抗感1号和4号枯萎病种质组成的自然群体为材料,对这30份香蕉种质的抗1号和4号枯萎病性状与SSR分子标记进行关联分析,希望找到与香蕉抗枯萎病性状相关联的标记,同时进一步挖掘出优异等位变异位点,为香蕉的育种工作的深入开展提供理论基础。主要结果如下：1、建立了薄片再生体系,再生率达69%。EMS处理半致死时间浓度组合为：200mmol,30min,粗毒素处理半致死浓度为36.17μg/ml。经过EMS处理和粗毒素4次连续筛选后,最终得到650株对毒素抗性较好的巴西蕉突变体,经苗期鉴定结果最终得到25株抗性较好的突变体用于田间鉴定,目前田间鉴定工作仍在进行。2、应用structure软件分析了A群体32份香蕉种质之间的遗传关系。结果显示32份香蕉群体分为4大亚群：本地大蕉群、ABB群（包含引进大蕉亚群、粉蕉群）、AAA群及mix群。检测出国内大蕉与引进大蕉遗传关系较远,粉蕉、大蕉各个品种之间存在丰富的遗传多样性；B群体使用了3次structure分析,最终B群体分为四个大群：Ⅰ：ABB型；Ⅱ：四倍体型；Ⅲ：AA型；Ⅳ：mix型。研究结果表明基于模型的structure聚类分析也能用于遗传分析,同时结果显示供试不同种质间遗传多样性丰富,适合关联分析。3、对41份香蕉种质进行枯萎病菌1号小种的抗性鉴定,结果显示22份种质为中抗,14份为感病,5份为高感；在对55份香蕉种质进行枯萎病菌4号小种的抗性鉴定实验中,6份种质为中抗,18份为感病,31份为高感,无高抗种质。抗性鉴定结果表明我们收集的香蕉种质中存在很多枯萎病抗性资源,可为以后抗性基因的挖掘工作提供材料。4、枯萎病抗性基因的初步关联分析结果显示,共有15个位点与抗香蕉枯萎病菌1号种性状相关联,其中有4个位点显著关联（p<0.001）,e1-5、mw20-6、mw48-2和mw49-3这些等位变异可能是抗香蕉枯萎病菌1号小种性状的优异等位变异；有7个位点与抗香蕉枯萎病菌4号小种性状相关联,其中mw43-2显著关联,e48-6和nw12-2可能是抗香蕉枯萎病菌4号小种性状的优异等位变异。

论文目录

• 摘要
• Abstract
• 第一章 引言
• 1.1 香蕉的生物学特征及经济意义
• 1.1.1 香蕉的生物学特征
• 1.1.2 香蕉的经济意义
• 1.2 香蕉的分类及遗传多样性的研究
• 1.2.1 香蕉的分类
• 1.2.2 香蕉的遗传多样性研究
• 1.3 香蕉枯萎病抗病育种研究进展
• 1.3.1 香蕉枯萎病病原及其分化
• 1.3.2 香蕉枯萎病抗病育种研究进展
• 1.3.3 香蕉枯萎病抗性的侯选基因研究
• 1.4 关联分析在植物抗性研究中的应用
• 1.5 研究的目的、意义及技术路线
• 1.5.1 目的意义
• 1.5.2 技术路线
• 第二章 EMS诱变及枯萎病粗毒素连续筛选出抗枯萎病巴西蕉
• 2.1 材料与方法
• 2.1.1 供试材料
• 2.1.2 培养基配方
• 2.2 实验方法
• 2.2.1 巴西蕉薄片再生体系的优化
• 2.2.2 最佳EMS处理组合的研究
• 2.2.3 香蕉枯萎病菌粗毒素的预筛选研究
• 2.2.4 巴西蕉薄片组织抗枯萎病突变体的批量筛选
• 2.2.5 再生植株的抗病性鉴定
• 2.3 结果分析
• 2.3.1 巴西蕉薄片再生体系的优化
• 2.3.2 EMS对于巴西蕉薄片的处理
• 2.3.3 香蕉枯萎病菌粗毒素的预筛选研究
• 2.3.4 巴西蕉薄片组织抗枯萎病突变体的批量筛选
• 2.3.5 再生植株的抗病性鉴定
• 2.4 讨论
• 2.4.1 香蕉薄片组织再生体系的优化
• 2.4.2 巴西蕉抗枯萎病突变体的筛选
• 第三章 基于模型的香蕉种质资源群体结构分析及其亲缘关系分析
• 3.1 材料与方法
• 3.1.1 供试香蕉品种
• 3.1.2 引物的筛选
• 3.1.3 实验方法
• 3.2 结果分析
• 3.2.1 SSR实验结果分析
• 3.2.2 A群体的结构分析
• 3.2.3 B群体的结构分析
• 3.3 讨论
• 3.3.1 利用structure软件的聚类分析讨论
• 3.3.2 香蕉种质资源的结构分析与已报道的聚类分析比较
• 第四章 香蕉种质资源的枯萎病抗性筛选
• 4.1 材料与方法
• 4.1.1 实验材料
• 4.1.2 实验方法
• 4.2 结果分析
• 4.2.1 部分香蕉种质对香蕉枯萎病菌1号小种抗性评价
• 4.2.2 供试香蕉种质对香蕉枯萎病菌4号小种抗性评价
• 4.3 讨论
• 第五章 SSR标记与香蕉抗枯萎病性状的关联分析
• 5.1 材料与方法
• 5.1.1 供试材料
• 5.1.2 实验方法
• 5.2 结果分析
• 5.2.1 SSR实验结果分析
• 5.2.2 供试品种的群体结构分析
• 5.2.3 香蕉群体标记间的连锁不平衡分析
• 5.2.4 与性状相关联的SSR位点及其等位变异表型效应分析
• 5.3 讨论
• 5.3.1 群体结构分析对关联分析的必要性
• 5.3.2 供试香蕉群体基因组的连锁不平衡水平分析
• 5.3.3 SSR位点与枯萎病性状关联分析
• 5.3.4 基于连锁不平衡的关联分析在香蕉上的应用
• 参考文献
• 致谢