大豆遗传图谱构建和重要性状的QTL定位

大豆遗传图谱构建和重要性状的QTL定位

论文摘要

遗传连锁图谱构建和重要品质、抗性和农艺性状的QTL定位是植物基因组学研究的重要内容。本研究以溧水中子黄豆(P1)×南农493-1(P2)杂交得到样本容量为244的F2群体及其衍生的F2∶3家系群体为材料,基于F2群体具有多态性的136对SSR分子标记信息,应用Joinmap 3.0作图软件进行连锁分析,得到一张包含66个分子标记和21个连锁群的遗传图谱。考察的重要性状包括F2群体的油份含量、蛋白质含量、百粒重和大豆对豆卷叶螟抗性,F2∶3群体的大豆对花叶病毒sa株系抗性(采用平均病级和病情指数两个指标),F2和F2∶3群体的分枝数、主茎节数和株高共8个性状,使用Windows QTL Cartographer V2.5定位软件,采用复合区间作图和多区间作图方法对上述性状进行了QTL定位。主要结果如下:1.连锁图总长度为1091.34cM,标记间平均距离为16.53cM。利用公共遗传图谱,将21个连锁群与大豆染色体相对应。每个连锁群上的标记数目在2-8个之间,连锁群长度在17.71-129.33cM之间。相邻标记间平均间距最大的连锁群为D1b,为43.55cM;最小平均间距的连锁群为M,为13.86cM;有20个区间长度大于20cM。整体上,SSR标记在本图谱上分布相对较均匀,但同时存在10个大的间隙,其中C2、D1b、M、N、O、D2连锁群被分成2段,并且缺少公共图谱B1、B2、C1、G、L五个连锁群上的标记。与公共遗传图谱相比,各连锁群上标记的顺序基本一致,标记间的距离比公共图谱大,需要进一步加密。2.取LOD阈值为2.0时,共检测到大豆重要性状的63个QTL和55个互作QTL,分布在与公共图谱相对应的15个连锁群上。大多数性状聚集在A2、N、O、D1b、D2、M、C2等连锁群。所得到的QTL中贡献率大于10%的有20个,大于20%的有7个,QTL之间的互作效应中贡献率大于10%的有11个,大于20%的有3个。2.1在F2群体中检测到9个分枝数主效QTL,贡献率大于10%的1个;检测到10个QTL间互作,可解释总表型变异的53.87%,其中,效应最大的是qFZS-M-2-2和qFZS-N-1的显性×显性上位性效应,为-5.89,可解释表型变异的16.17%。在F2∶3群体中,检测到6个分枝数QTL;检测到10个QTL间互作,可解释总表型变异的73.57%,其中,效应较大的是qFZS-Al和qFZS-E的显性×显性上位性效应,为-3.67,可解释表型变异的54.39%。两群体共同检测到的QTL分别在D2、F、O连锁群上,即在D2连锁群的satt488与sat354标记之间的qFZS-D2-2;在F连锁群的BE806387标记附近的gFZS-F-1、gFZS-F-2(F2世代)和gFZS-F(F2∶3世代);在O连锁群的satt592与satt331标记之间qFZS-O-2。2.2在F2群体中,检测到5个主茎节数主效QTL;检测到3个QTL间互作,可解释总表型变异的21.03%,其中,效应最大的是qZJJS-C2-1和qZJJS-J显性×显性互作,为-1.83,可解释表型变异的13.75%。在F2∶3群体,检测到6个主效QTL,贡献率大于10%的有1个;检测到5个QTL间互作,可解释总表型变异的31.73%,其中,效应最大的是qZJJS-A2和qZJJS-C2-2的显性×显性上位性互作,为1.25,可解释表型变异的9.09%。两群体共同检测到的QTL分别在C2和F连锁群上,即在F连锁群的satt348标记附近的印qJJS-F和在C2连锁群satt277标记附近的qZJJS-C2-2。2.3在F2∶3群体,检测到花叶病毒Sa株系抗扩展平均病级的6个主效QTL,贡献率大于10%的有3个;检测到7个QTL间互作,可解释表型变异的27.04%,其中效应最大的是qHYP-E和qHYP-N-1的显性×加性上位性互作,为0.54,贡献率为13.67%;病情指数也有6个主效QTL和4个QTL间互作,后者可解释总表型变异的76.23%,效应最大的是qHYB-D2-2和qHYB-N-1的加性×加性上位性互作,为0.81,贡献率为51.12%。虽然两个指标计算方法不同,但结果比较一致,即qHYP-C2-1和qHYB-C2-1的位置都在标记satt422-satt640之间;gHYP-N-1和qHYB-N-1的位置都在标记sat280和satt683之间。2.4在F2群体中,检测到4个大豆对豆卷叶螟抗性主效QTL,贡献率大于10%的有2个,所在的连锁群A2、D1b-1、E、O也都是大豆抗病虫(如抗斜纹夜蛾、SMV等)OTL比较集中的连锁群,可以发现抗病基因具有聚集成簇的现象。2.5在F2群体,检测到4个蛋白质含量主效QTL,贡献率大于10%的有3个,分别在C2、D1b、I和J连锁群上;检测到2个QTL间互作,可解释总表型变异的16.18%,其中,效应较大的是qDBZ-D16-2和qDBZ-I是显性×显性上位性互作,为-0.81,贡献率是9.74%。2.6在F2群体中,检测到3个百粒重主效QTL,分别在D1a、E和F连锁群上;检测到3个QTL间互作,可解释总表型变异的28.57%,其中,效应最大的是qBLZ-DIA和qBLZ-F的显性×显性上位性互作,为-2.26,贡献率是19.94%。2.7在F2群体中,检测到8个油份含量主效QTL,贡献率大于10%的有3个,主要集中在C2和N连锁群上;检测到5个QTL间互作,可解释总表型变异的15.73%,其中,效应最大的是qYF-D1b-I和qYF-N-1-2的显性×显性上位性互作,为-1.37,可解释10.35%的表型变异。2.8在F2及其衍生F2∶3群体中,共检测到6个株高主效QTL,F2群体检测到1个QTL间互作,qZG-F和qZG-O-2的显性×显性上位性互作效应是-9.05,可解释14.89%的表型变异;F2∶3群体检测到5个QTL间互作,可解释总表型变异的61.04%,其中,效应最大的是qZG-D16-2和qZG-D2-1显性×显性上位性互作,为14.19,可解释47.47%的表型变异。但是,未发现相同的QTL。不过,分别位于F和O等连锁群上的qZG-F和qZG-O-2与Mian等(1998)和吴晓雷等(2001)的结果一致。3.为进一步检验和利用上述QTL检测结果,结合大豆对豆卷叶螟抗性、主茎节数、大豆对花叶病毒抗性和分枝数四性状的QTL定位结果,选择表型贡献率最大的三个QTL,计算出与这些QTL紧密连锁分子标记基因型相对应数量性状平均数和标准差。结果表明,最大或最小数量性状平均数的标记基因型并不是完全来自P1(或P2)的,而是两亲本的组合。这显示QTL间存在互作,进一步证实上述已获得的结果。

论文目录

  • 摘要
  • ABSTRACT
  • 第一章 文献综述
  • 1 DNA多态性与DNA标记系统
  • 2 遗传图谱的构建过程
  • 2.1 亲本选择
  • 2.2 QTL作图群体的选择与类型
  • 3 遗传标记的选择与类型
  • 3.1 形态标记
  • 3.2 细胞学标记
  • 3.3 生化标记
  • 3.4 DNA分子标记
  • 4 基因定位的种类与方法
  • 4.1 质量性状基因定位
  • 4.2 数量性状基因座(quantitative trait locus,QTL)定位
  • 4.3 QTL定位的应用前景
  • 5 大豆重要性状QTL定位研究进展
  • 5.1 大豆对大豆花叶病毒(SMV)抗扩展性状的QTL定位研究进展
  • 5.2 大豆主要农艺性状的QTL定位研究进展
  • 5.3 大豆对卷叶螟抗性的QTL定位研究进展
  • 5.4 大豆品质性状QTL定位的研究进展
  • 6 本研究的目的和意义
  • 第二章 实验材料与方法
  • 1 实验材料
  • 1.1 品种简介
  • 2 实验方法
  • 2.1 试剂配制
  • 2.2 DNA提取方法
  • 2.3 SSR分子标记
  • 2.4 PCR的扩增及检测
  • 2.5 电泳凝胶制备
  • 2.6 PCR扩增产物的电泳检测
  • 2.7 硝酸银渗透及显色
  • 2.8 数据记录与统计分析
  • 2.9 重要农艺性状的调查
  • 2:3家系对SMV抗性的试验设计'>2.10 大豆F2:3家系对SMV抗性的试验设计
  • 2群体对豆卷叶螟抗性的试验设计'>2.11 大豆F2群体对豆卷叶螟抗性的试验设计
  • 2.12 连锁群构建和QTL定位的方法
  • 第三章 结果与分析
  • 1 大豆SSR遗传图谱的构建与分析
  • 1.1 DNA标记的多态性及其在群体中的表现
  • 1.2 遗传图谱的构建
  • 1.3 标记聚集和标记空隙
  • 2群体和F2:3家系重要性状的表现'>2 F2群体和F2:3家系重要性状的表现
  • 2.1 亲本重要性状的表现
  • 3 大豆重要性状的QTL定位
  • 3.1 大豆对花叶病毒抗性平均病级的QTL定位
  • 3.2 大豆花叶病毒病情指数的QTL定位
  • 3.3 大豆百粒重的QTL定位
  • 3.4 大豆蛋白质含量的QTL定位
  • 3.5 大豆油份含量的QTL定位
  • 3.6 大豆对豆卷叶螟抗性的QTL定位
  • 2群体和F2:3家系株高的QTL定位'>3.7 大豆F2群体和F2:3家系株高的QTL定位
  • 2群体和F2:3家系主茎节数的QTL定位'>3.8 大豆F2群体和F2:3家系主茎节数的QTL定位
  • 2群体和F2:3家系分枝数的QTL定位'>3.9 大豆F2群体和F2:3家系分枝数的QTL定位
  • 3.10 分子标记辅助选择探讨
  • 第四章 讨论
  • 1 大豆遗传图谱构建
  • 2 CIM作图法和MIM作图法关于时间效率和效果精确度的比较
  • 3 大豆对花叶病毒抗扩展性状的两个指标结果的比较
  • 4 大豆对豆卷叶螟抗性的讨论
  • 5 主茎节数、分枝数、株高两个世代QTL定位结果比较
  • 5.1 主茎节数两个世代QTL定位结果比较
  • 5.2 分枝数两个世代QTL定位结果比较
  • 5.3 株高两个世代QTL定位结果比较
  • 6 大豆主要品质性状QTL定位结果比较
  • 6.1 蛋白质含量QTL定位结果比较
  • 6.2 油份含量QTL定位结果比较
  • 第五章 结论
  • 参考文献
  • 致谢
  • 攻读学位期间发表的学术论文目录
  • 相关论文文献

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