【摘要】：選育高產、高糖、抗旱性強、宿根性強的甘蔗新品種是我國蔗糖產業(yè)可持續(xù)發(fā)展的需求。親本遺傳基礎狹窄是現代甘蔗育種的主要限制因素之一,加強種質創(chuàng)新,豐富親本基因庫,是選育突破性品種的關鍵。甘蔗近緣屬植物河八王具有抗旱、抗病、宿根性強等優(yōu)異性狀,是甘蔗遺傳改良的重要種質資源。目前在甘蔗遠緣雜交利用中,對野生基因在后代中的傳遞效率、基因組變異規(guī)律以及雜交的遺傳機理研究等不夠深入,限制了甘蔗野生種質的利用效率。本研究利用AFLP結合熒光毛細管電泳技術分析河八王種質資源的遺傳多樣性;以系譜來源清楚的河八王雜交后代F1、BC1及其親本為研究對象,分析染色體在后代中的傳遞;利用AFLP技術分析親本特異位點在后代中的遺傳;利用MSAP技術分析親本及后代基因組DNA甲基化水平和遺傳模式變化;利用高通量測序技術挖掘河八王的抗旱相關基因。結果發(fā)現:1.采用AFLP標記結合毛細管電泳技術,對來源于廣西不同地區(qū)的15份河八王無性系進行了遺傳多樣性分析,并構建了分子身份證。25對AFLP引物組合在供試材料中共擴增出2208個位點,其中多態(tài)性位點1914個,多態(tài)性比率為87.11%;河八王種質資源的遺傳相似系數變化范圍在0.656-0.878,在相似系數為0.690時,可劃分為3個類群,表明供試河八王種質具有較豐常的遺傳多樣性。基于3對AFLP引物組合104條譜帶構建的15份河八王種質分子身份證具有唯一性。2.利用染色體計數進行了甘蔗與河八王雜交F1、BC1的染色體傳遞行為分析,推斷出甘蔗與河八王雜交F1染色體傳遞行為有“n+n”和“n+2n”方式,BC1是“n+n”方式。3.利用AFLP標記結合毛細管電泳技術開展了河八王野生基因在F1、BC1后代中的遺傳分析。24對AFLP引物組合對4個河八王F1后代、9個BC1后代及其雙親進行了擴增,共檢測到總條帶數1774個,其中多態(tài)性條帶1690個,多態(tài)性檢出率為95.26%,各引物組合多態(tài)性變幅為87.04%-100%。進一步分析表明,母本桂糖05-3256特異位點傳遞給F1后代的比例是63.92%-71.65%,父本廣西河八王1特異位點傳遞給F1后代的比例是8.66%-12.85%。母本崖城94-46特異位點傳遞給BC1后代的比例是35.19%-48.50%,父本T6-3特異位點傳遞給BC1后代的比例是33.97%-59.33%;廣西河八王1特異位點傳遞到BC1后代時,比例僅是1.12%-3.35%,已處于很低水平。另外,F1、BC1的特異位點保持了較高水平。4.利用MSAP標記結合毛細管電泳技術分析了河八王F1、BC1雜交種及其相應親本DNA甲基化水平和模式差異。雜交種F1甲基化敏感擴增多態(tài)性(MSAP)比率是56.4%-59.0%,均低于雙親;BC,的MSAP比率是56.9%-69.8%,整體平均為62.8%,平均值高于雙親。BC1世代總甲基化水平略高于F1世代水平。F1、BC1基因組CCGG位點發(fā)生甲基化的方式整體上以內部胞嘧啶雙鏈甲基化為主。在F1、BC1中均檢測到71種甲基化類型,并進一步分為5種變化類型:A類,雜交種與其親本甲基化模式相同;B類,去甲基化,表示雜交種相應于其親本的甲基化減弱;C類,超甲基化,表示雜交種相應于其親本的甲基化增強;D類:次甲基化,雜交種甲基化程度均低于雙親;E類,為不定類型。其中A類是親本向雜交種的甲基化遺傳類型,B、C、D、E是雜交種的甲基化變異類型。結果顯示F1的甲基化遺傳類型(A類)比例明顯低于BC1,但變異類型B、C、D、E高于BC1;雜交形成F1、BC1過程中,基因組DNA均主要發(fā)生了超甲基化。5.開展了河八王抗旱相關基因挖掘研究。使用單端和雙末端測序技術首次對河八王葉片進行干旱脅迫下的轉錄組研究,在組裝后獲得的104644個基因中(N50=1605 bp),38721可以注釋到相關數據庫,如NR、UniProt、KEGG和GO庫。在DTS和CK的樣本中,發(fā)現有30297個基因表達量大于5 TPM,有3389個轉錄本(1772個上調和1617個下調)在雙端測序和單端測序中表達是一致的。功能分析結果表明,這些差異基因參與了“藍光響應”、“代謝途徑”和“植物激素信號轉導”等途徑。在此基礎上進一步分析獲得了水分缺失脅迫下的幾個基因家族表達模式,如水通道蛋白、LEA蛋白、生長素相關蛋白、TF蛋白、熱休克蛋白、LHCB蛋白、抗病蛋白和核糖體蛋白。河八王葉片響應水分缺失脅迫下編碼NIP和PIP水通道蛋白的基因表達是上調的,然而編碼TIP水通道蛋白基因表達是下調的。與對照相比,DTS中編碼30S和50S核糖體蛋白的基因表達上調,而編碼60S核糖體蛋白的基因下調。首次發(fā)現報道了在河八王葉片缺水脅迫下編碼LHCB、DIVARICATA和熱應激轉錄因子的基因。
【圖文】：

Ｎａｒｅｎｇａ邋ｐｏｒｐｈｙｒｏｃｏｍａ邋（Ｈａｎｃｅ）邋Ｂｏｒ．邋Ｇｅｍｉｐｌａｓｍ（ｓａｍｅ邋ａｓ邋Ｔａｂｌｅ邋２－１）逡逑２．２．４主效應分析逡逑在遺傳相似性系數的基礎上進行進行ＰＣＡ主效應分析，圖２－２顯示了河八逡逑王無性系的位置及親緣關系，與分子聚類結果一致。除了部分河八王無性系靈川逡逑３和永福１外，來自同一區(qū)域的無性系如三河河八王、其它靈川河八王等，大多逡逑較緊密的集中在一起，表明所采集的河八王無性系中，來源區(qū)域相近的無性系間逡逑親緣關系較近，來源區(qū)域較遠的則較疏遠。另外，在相對集中區(qū)域內部，河八王逡逑無性系的分布也較為分散，排列不是非常緊密，說明了采集區(qū)域相近的河八王無逡逑性系間存在較為豐富的遺傳變異。逡逑２１逡逑

邐姐逡逑Ｃｏｓｆｅｉａｔ逡逑圖２－１邋１５份河八王無性系的ＵＰＧＭＡ聚類圖逡逑Ｆｉｇ．邋２－１邋Ｄｅｎｄｒｏｇｒａｍ邋ｏｆ邋１５邋ａｃｃｅｓｓｉｏｎｓ邋ｏｆ邋Ｎａｒｅｎｇａ邋ｐｏｒｐｈｙｒｏｃｏｍａ邋（Ｈａｎｃｅ）邋Ｂｏｒ．邋ｂｙ逡逑ＵＰＧＭＡ逡逑１＿１５：邋１５份河八王種質資源編號（材料同表２－１）邋１－１５：邋Ｎｏｍｂｅｒ邋ｏｆ邋１５邋ａｃｃｅｓｓｉｏｎｓ邋ｏｆ逡逑Ｎａｒｅｎｇａ邋ｐｏｒｐｈｙｒｏｃｏｍａ邋（Ｈａｎｃｅ）邋Ｂｏｒ．邋Ｇｅｍｉｐｌａｓｍ（ｓａｍｅ邋ａｓ邋Ｔａｂｌｅ邋２－１）逡逑２．２．４主效應分析逡逑在遺傳相似性系數的基礎上進行進行ＰＣＡ主效應分析，圖２－２顯示了河八逡逑王無性系的位置及親緣關系，與分子聚類結果一致。除了部分河八王無性系靈川逡逑３和永福１外，來自同一區(qū)域的無性系如三河河八王、其它靈川河八王等，大多逡逑較緊密的集中在一起，表明所采集的河八王無性系中，來源區(qū)域相近的無性系間逡逑親緣關系較近，來源區(qū)域較遠的則較疏遠。另外，在相對集中區(qū)域內部，，河八王逡逑無性系的分布也較為分散，排列不是非常緊密，說明了采集區(qū)域相近的河八王無逡逑性系間存在較為豐富的遺傳變異。逡逑２１逡逑
【學位授予單位】：廣西大學
【學位級別】：博士
【學位授予年份】：2018
【分類號】：S566.1

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本文編號：2619030