甘蓝型油菜抗倒伏性状的遗传和QTL分析

论文摘要

油菜是世界上主要的油料作物之一,随着油菜产量水平的不断提高,倒伏已成为制约油菜高产优质和机械化收获的关键因素之一。倒伏不仅使油菜减产10%—30%,严重的田块达50%以上,而且使种子含油量降低10%—30%。倒伏的油菜难以满足机械化收获的要求,导致收获指数下降,生产成本增加。此外,倒伏也给油菜菌核病等病原微生物侵染创造了有利条件,加重倒伏田块病害发生。因此,改良油菜抗倒伏能力已成为油菜育种的重要目标之一。目前,甘蓝型油菜抗倒伏的研究工作还较少。甘蓝型油菜倒伏的类型划分还没有统一方法,在植株未发生倒伏之前,对植株抗倒伏能力进行直观评价具有一定困难。本研究提出了将“单株抗压力”（Resistant Pressure Per Plant,RPPP）作为考查甘蓝型油菜大田状况下抗倒伏能力的指标,测定时期为初花期。分析结果表明,采用油菜“单株抗压力”这一指标来衡量大田状况下甘蓝型油菜植株的抗倒伏能力是切实可靠且简单易行的。影响油菜倒伏的因素包括风、雨、土壤等外在因素和基因型差异的内在因素。要改良作物品种的抗倒伏能力必须从本质上明确品种本身抗倒伏性状的遗传规律,才能指导育种实践。多位学者已经在水稻、小麦和玉米等作物上做了大量工作来揭示抗倒伏及其相关性状的遗传。但由于先前的经典数量遗传学研究只能研究基因的综合效应,不能对个别基因进行检测,对于不同基因在效应上的差异还不能区分。近年来,盖钧镒等（2003）提出的植物数量性状主基因+多基因混合遗传模型分离分析方法解决了这一难题,并得到了广泛的应用。但目前这一方法尚未应用在作物抗倒伏这一性状上。此外,分子标记技术和QTL定位技术的迅速发展,为解决复杂数量性状遗传问题带来了希望,同时QTL的精细定位也使得抗倒伏基因的克隆研究成为可能,前人已在其他多个作物上做了研究,但迄今为止,国内外尚未见油菜抗倒伏性状的分子标记以及QTL定位的相关文献报道。本研究旨在应用主基因+多基因混合遗传模型分离分析方法对甘蓝型油菜抗倒伏性状的遗传作系统研究,分析甘蓝型油菜抗倒伏的遗传效应,阐明其遗传机理。同时通过SSR、SRAP等分子标记以及与QTL定位技术相结合,构建连锁遗传图谱,进行抗倒伏性状的QTL定位,获得与抗倒伏性状紧密连锁的分子标记,为抗倒伏油菜新品种的MAS选育和抗倒伏基因图位克隆奠定基础。1甘蓝型油菜抗倒伏性状的遗传应用植物数量性状主基因+多基因混合遗传模型多世代联合分离分析方法,研究了甘蓝型油菜浙平1号×04Pb11（Ⅰ）和宁1243×04Pb11（Ⅱ）的P1、P2、F1、B1、B2和F26个世代初花期单株抗压力的遗传。结果表明:抗倒伏性状的遗传在组合Ⅰ受2对加性-显性-上位性主基因+多基因控制,在组合Ⅱ受2对加性-显性-上位性主基因+加性-显性多基因控制;2个组合中的2对主基因都以加性效应为主,都表现抗倒对易倒为部分显性或完全显性,2对主基因间存在明显的基因互作效应;2个组合中,F2群体主基因遗传率平均为54.71%,而多基因遗传率只在B1群体中检测到,平均为10.56%,表明2个组合的抗倒伏性状是以主基因遗传为主,应在早期世代进行选择;2个组合各群体中,遗传变异平均占表型变异的53.43%,而环境变异平均占表型变异的46.57%,表明环境对油菜抗倒伏性状的影响比较大。2甘蓝型油菜抗倒伏性状的QTL定位利用SSR和SRAP标记技术,以（浙平1号/04Pb11）F2共189株作为作图群体,获得了包含24个SSR标记和137个SRAP标记的连锁遗传图谱,分布于19个连锁群,图谱总长2154.0cM,标记间平均图距13.5cM。并进一步利用该图谱定位了控制甘蓝型油菜抗倒伏性状的QTL,获得了3个与抗倒伏指标（单株抗压力）相关的QTLs,命名为qLR2、qLR18-1和qLR18-2,qLR2位于LG2连锁群上,在标记m3e20和m2e20之间,LOD值为4.14,加性效应2.69,显性效应—3.28,可解释表型变异的42.38%。qLR18-1位于LG18连锁群上,在标记m6e7a和m6e5之间,LOD值为3.08,加性效应-1.92,显性效应1.58,可解释表型变异的7.88%。qLR18-2位于LG18连锁群上,在标记m3e56和m6e45a之间,LOD值为3.51,加性效应0.19,显性效应2.83,可解释表型变异的13.52%。qLR18-1和qLR18-2在LG18连锁群仅相距16.2cM。

论文目录

• 目录
• 摘要
• ABSTRACT
• 缩略词
• 第一部分 文献综述
• 第一章 分子标记及其在油菜遗传育种上的应用
• 1 分子标记的类型和特点
• 1.1 限制性片段长度多态性
• 1.2 随机扩增多态性DNA
• 1.3 扩增片段长度多态性
• 1.4 简单重复序列
• 1.5 相关序列扩增多态性
• 1.6 单核苷酸多态性
• 1.7 其它分子标记
• 2 分子标记在油菜遗传改良中的应用
• 2.1 油菜分子标记遗传连锁图谱的构建
• 2.2 油莱重要农艺性状的标记与定位
• 2.3 分子标记辅助选择
• 2.4 分子标记在芸薹属遗传多样性研究中的作用
• 第二章 植物数量性状遗传研究方法的发展
• 1 植物数量性状遗传研究方法发展
• 2 数量性状位点（QTL）分析方法的发展
• 2.1 单标记分析法
• 2.2 单区间作图法
• 2.3 复合区间作图法
• 2.4 多区间作图法
• 2.5 混合线性模型
• 第三章 作物抗倒伏性状研究综述
• 1 作物倒伏现象及抗倒伏性评价方法研究综述
• 1.1 倒伏现象
• 1.2 倒伏类型
• 1.3 倒伏原因
• 1.4 抗倒伏评价方法与指标
• 2 作物抗倒伏性状的遗传研究进展
• 2.1 经典遗传学研究进展
• 2.2 分子标记及QTL的研究进展
• 3 油菜抗倒伏研究进展
• 第四章 本研究的目的、意义与技术路线
• 1 本研究的目的、意义
• 2 技术路线
• 第二部分 研究报告
• 第五章 甘蓝型油菜抗倒伏性状的主基因+多基因遗传分析
• 1 材料与方法
• 1.1 供试材料
• 1.2 性状调查
• 1.3 分析方法
• 2 结果与分析
• 2.1 2个组合6个世代单株抗压力的次数分布
• 2.2 抗倒伏性状主基因+多基因遗传分析
• 2.3 抗倒伏性状遗传参数的估计
• 3 讨论
• 3.1 甘蓝型油菜抗倒伏性状测量指标的确立
• 3.2 甘蓝型油菜抗倒伏性状的遗传
• 4 结论
• 第六章 甘蓝型油菜抗倒伏性状的QTL分析
• 1 材料与方法
• 1.1 试验材料
• 1.2 试验方法
• 2 结果与分析
• 2.1 引物筛选及分子标记多态性分析
• 2.2 遗传连锁图谱的构建
• 2.3 抗倒伏性状的QTL分析
• 3 讨论
• 3.1 作图群体的选择
• 3.2 分子标记及其在连锁群上的分布
• 3.3 QTL定位的精确性
• 3.4 QTL定位结果与分离分析结果的比较
• 4 结论
• 全文结论与讨论
• 1 全文结论
• 1.1 甘蓝型油菜抗倒伏性状测量指标的确立
• 1.2 甘蓝型油菜抗倒伏性状的遗传
• 1.3 甘蓝型油菜抗倒伏性状的QTL定位
• 2 讨论
• 2.1 创新之处
• 2.2 存在问题
• 参考文献
• 攻读硕士期间发表的论文
• 致谢