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高密度小麦遗传连锁图谱构建及产量相关性状QTL定位.pdf

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山东农业大学 博士学位论文 高密度小麦遗传连锁图谱构建及产量相关性状QTL定位 姓名：崔法 申请学位级别：博士 专业：作物遗传育种 指导教师：王洪刚 2011-06 山东农业大学博士学位论文 中文摘要 小麦(TriticumaestivumL.)是世界上重要的粮食作物之一。普通小麦是异源六倍体 (2n=6x=42)，含有A、B和D3个染色体组，基因组巨大，而且其中含有80%以上的DNA 重复序列，导致遗传标记在不同材料间的多态性较差，小麦的遗传研究落后于玉米、水 稻等作物。构建高密度小麦分子标记遗传连锁图，对控制产量相关性状QTL进行精细 定位，明确其在染色体上的位置和效应，对于小麦产量相关性状的遗传改良具有重要意 义。本研究利用3个关联性作图群体进行高密度遗传连锁图谱的构建，并进行产量相关 性状的多元条件和非条件QTL分析，进而在QTL水平揭示产量及产量相关性状的遗传 特点。 本研究获得以下主要结果： ⑴利用485个潍济（WJ）RIL家系和229个潍烟（WY）RIL家系进行基于PCR 原理的分子标记遗传连锁图谱的构建，最终获得分别包含344和358个位点的分子标记 遗传连锁图谱，它们分别覆盖基因组2855.51cM和3010.72cM，标记间的平均距离分 别为8.30cM与8.41cM。由于相邻标记间距大于50.0cM，潍济与潍烟连锁图谱分别各 形成6个连锁断点。两图谱共包含69个公共位点。 ⑵从潍济和潍烟两个群体中分别随机选择175和172个家系进行基于多样性微阵 列技术(DiversityArraysTechnology)的DArT标记的开发，结合DArT标记数据及PCR 分子标记数据，进行遗传连锁图谱的加密，最终获得分别包含629和681个位点的潍济 与潍烟加密连锁图谱，两图谱分别包含373和406个DArT标记位点，图谱全长分别为 2777.54cM和3004.62cM，相邻标记间平均距离分别为4.42cM和4.41cM。由于相邻 标记间距大于50.0cM，潍济与潍烟连锁加密图谱分别形成8个和13个连锁断点。两图 谱共包含270个公共位点。 ⑶将潍济与潍烟构建的两个加密图谱与另一基于179个家系潍麦8号与洛旱2号的 F8:9RIL家系构建的加密图谱进行整合，最终获得包含1113个位点的高密度整合图谱， 其中，536个是基于PCR原理的分子标记位点，575个为DArT标记位点。整合图谱全 长2946.98cM，标记间平均距离为2.65cM。在1113个位点中，群体间共同位点共494 个，覆盖小麦基因组1607.21cM，被用于基于巢式关联作图群体的QTL联合分析。 ⑷基于全部485/229个潍济/潍烟RIL家系的QTL分析共检测到533个控制21个 产量及相关性状的加性QTL；其中，117个QTL在E1、E2、E3、E4中被至少重复检 1 高密度小麦遗传连锁图谱构建及产量相关性状QTL定位 测到2次，36个QTL贡献率超过10%，为环境间稳定表达的主效QTL，其中的19个 QTL位于1B、1D、2A、2B、2D、5A、5D或6D染色体的同一区段，表现为一因多效， 共涉及7个控制产量相关性状稳定表达的QTL富集区。基于175/172个随机选择潍济/ 潍烟RIL家系的QTL分析共检测到480个控制上述21个产量相关性状的加性QTL，其 中75个QTL在E1、E2、E3、E4中被至少重复检测到2次，61个QTL贡献率超过10%， 为环境间稳定表达的主效QTL，其中的32个QTL位于1A、1D、2A、2B、2D、3A、 4A、5A、5B、6A、6B、7B或7D染色体的同一区段，表现为一因多效，共涉及13个 控制产量相关性状稳定表达的QTL富集区。基于潍济与潍烟群体大群体检测到的QTL 中，分别有22.22%和32.62%的QTL在基于小群体QTL分析中也被检测到。基于巢式 关联作图群体的QTL联合分析共检测到185个控制上述21个产量相关性状的群体间等 效QTL。 ⑸基于全部485/229个潍济/潍烟RIL家系的原因/结果条件QTL分析，首次揭示了 籽粒大小与千粒重之间，千粒重、穗部性状与穗粒重之间以及穗长、各节间长与株高之 间在单个QTL水平之间的关系。籽粒大小与千粒重之间条件QTL分析结果表明，籽粒 宽度在单个QTL水平对千粒重贡献最高，其次是籽粒长度，粒径比在单个QTL水平对 千粒重贡献最低；穗长、小穗数、穗粒数和千粒重与穗粒重的条件QTL分析结果表明， 穗粒数在单个QTL水平对穗粒重贡献最高，其次是千粒重，小穗数与穗长在单个QTL 水平对穗粒重贡献均较低；穗长及各节间长与株高的条件QTL分析结果表明，倒三节 间长在单个QTL水平对株高贡献最高，其次是倒二与倒四节间长，而穗长在单个QT