谷子耐旱资源筛选及其遗传多样性分析

论文摘要

干旱已经成为世界范围内限制作物生产的主要因素之一。谷子是我国传统的粮草兼用作物,具有抗旱耐瘠,高水分利用效率等特点,主要种植在北方干旱、半干旱地区。随着水资源的日益匮乏和作物布局的变化,加强谷子耐旱种质资源研究、进一步提高谷子耐旱性,对促进谷子生产水平的提高具有重要的战略意义。正是基于这一需求,本论文的研究工作开展了谷子芽期耐旱性鉴定技术研究,进行了谷子耐旱性资源筛选研究,并利用SSR分子标记对筛选出的耐旱资源进行了聚类分析,取得以下结果:1、谷子芽期耐旱性鉴定方法研究:利用PEG-6000、甘露醇2种渗透剂7种渗透势模拟水分胁迫,对10份谷子材料在不同处理条件下的芽期发芽率、芽长、根长进行了测定,同时研究了谷子芽期模拟耐旱性鉴定的胁迫条件。结果表明:在胁迫强度较弱时（-0.25MPa～-0.50MPa）,40%谷子品种萌发、80%谷子品种胚芽、胚根的生长表现促进作用;在胁迫强度较强时（-0.75MPa～-1.50MPa）,表现出抑制作用。在PEG-6000、甘露醇胁迫下,萌发耐旱指数与种子千粒重呈负相关,与相对发芽势主要表现为中度正相关,与相对根/芽比主要表现为负相关（PEG-6000胁迫）,与相对芽长、相对根长相关系数很小;相对芽长、相对根长相关关系主要表现为中度正相关。种子萌发耐旱指数与相对根长两个指标宜作为谷子芽期耐旱性鉴定指标,-0.75MPaPEG-6000、-1.00MPa甘露醇处理可以作为谷子芽期耐旱性鉴定的水分胁迫条件。2、谷子耐旱资源的筛选:在常年降雨100mm的新疆乌鲁木齐进行了谷子全生育期鉴定,供试材料包括谷子核心种质与近年来部分育成品种共1200份,试验材料分别在水旱两区种植。共鉴选出抗旱资源100份,不抗旱资源20份。分析试验结果得出相对生物干重、相对抽穗期、相对株高、相对穗粗,相对苗高、相对含水量均可作为鉴定谷子抗旱性的指标。其中,抽穗期比较直观,而且对抗旱系数的直接作用也大（通径系数为-0.26875）,是鉴定抗旱性较理想的指标。计算相对苗高则可在生育前期进行,在田间批量进行,周期短;而且比传统上苗期反复干旱法简单省力,可操作性强。所以相对抽穗期、相对苗高在谷子抗旱性鉴定工作中应具有重要的地位。同时试验明确了谷子苗期水分胁迫对其抽穗期有极显著影响,谷子苗期水分胁迫是通过延迟抽穗期来影响产量的;谷子材料蜡捻长度的有无、长短与材料抗旱性没有必然的联系,或不具有普遍性。3、谷子耐旱性种质资源的多样性评价:本研究利用21对谷子SSR引物对120份谷子地方品种（品系）进行扩增,每个标记检测到的等位变异数目在3～26个之间,平均为14.5个,多态性信息量变幅为0.536～0.935,平均为0.809;材料间遗传相似系数变化范围为0.8393～0.9672,平均值为0.8906。基于遗传相似系数的聚类分析,当遗传相似系数取0.8865时,有6份材料遗传相似系数较小而不能和其它材料聚成组,其余114份材料可以分成4个组。I组分Ii、Iii两个亚组;Ii亚组包括了91.5%的黄土高原、内蒙高原材料;Iii亚组包括了65%的华北平原材料;II组包括了50%的华北平原育成种;III组包括了62.5%的西北内陆材料;IV组有5份材料,来源较杂。本项研究表明谷子SSR标记可以揭示谷子的原产地与生态类型。Ii、Iii、II、III（亚）组的平均遗传相似系数由小到大分别为III、Ii、Iii、II,可见华北平原近年育成种间遗传相似系数较大,遗传基础较窄,因此该地育种需要拓宽育种资源;西北内陆材料遗传相似系数最小,遗传差异最大;黄土高原、内蒙高原材料遗传相似系数比华北平原材料小,遗传差异比华北平原大。

论文目录

• 摘要
• Abstract
• 第一章 绪论
• 1.1 引言
• 1.2 谷子抗旱性研究进展
• 1.2.1 作物抗旱性的类型
• 1.2.2 作物抗旱性研究
• 1.2.3 谷子抗旱性研究
• 1.2.4 作物内源激素与抗旱性
• 1.2.5 作物干旱胁迫信号传导
• 1.2.6 作物旱害机制
• 1.3 谷子遗传多样性研究
• 1.3.1 几种常用于研究遗传多样性的分子标记
• 1.3.2 遗传多样性的度量方法
• 1.3.3 谷子分子标记遗传多样性研究现状
• 1.4 本项研究的目的意义和主要研究内容
• 1.4.1 本研究的目的意义
• 1.4.2 本研究的主要内容
• 第二章 谷子芽期耐旱性鉴定方法研究
• 2.1 材料与方法
• 2.1.1 供试材料
• 2.1.2 试验设计与方法
• 2.2 结果与分析
• 2.2.1 PEG-6000 胁迫对谷子发芽的影响
• 2.2.2 甘露醇胁迫对谷子发芽的影响
• 2.2.3 谷子萌发耐旱指数与各性状值的相关关系
• 2.3 讨论
• 2.3.1 谷子芽期耐旱性鉴定方法
• 2.3.2 两种渗透剂的比较
• 2.3.3 渗透胁迫对谷子不同性状的影响
• 第三章 谷子全生育期抗旱性鉴定研究
• 3.1 材料与方法
• 3.1.1 试验材料
• 3.1.2 试验设计与方法
• 3.2 结果与分析
• 3.2.1 新疆谷子种植概况
• 3.2.2 谷子各相对性状值与相对生物干重、抗旱系数的线性回归方差分析
• 3.2.3 线性回归方程的建立
• 3.2.4 谷子各性状相对值对抗旱系数的通径分析
• 3.2.5 谷子相对含水量与各相对性状值的相关关系
• 3.2.6 谷子抗旱性鉴定指标分析
• 3.2.7 谷子材料抗旱性鉴定结果
• 3.3 总结
• 第四章 谷子遗传多样性分析
• 4.1 材料与方法
• 4.1.1 材料
• 4.1.2 实验设计及方法
• 4.2 结果与分析
• 4.2.1 谷子 SSR 引物扩增片段的多态性
• 4.2.2 基于 SSR 标记的谷子品种间遗传相似系数
• 4.2.3 谷子 SSR 标记的聚类结果分析
• 4.3 讨论
• 4.3.1 谷子 SSR 标记具有较高的多态性
• 4.3.2 谷子 SSR 标记材料间的遗传相似系数
• 4.3.3 基于谷子SSR 标记的遗传多样性分析揭示出的遗传信息..
• 第五章 结论
• 参考文献
• 致谢
• 作者简历