【摘要】：青稞(Hordeum vulgare var.nudum Hooker f.)俗稱裸大麥(hulless barley)是中國青藏高原的特色作物及藏族人民的主要糧食作物,對藏族人民的健康和經(jīng)濟(jì)發(fā)展具有重要的作用。隨著啤酒工業(yè)的發(fā)展和人們對保健食品的日益重視,大麥的供需矛盾日益增加,這就對青稞的產(chǎn)量和品質(zhì)提出了更高的要求。在青藏高原倒伏是青稞生產(chǎn)中常見問題之一,對產(chǎn)量和品質(zhì)的影響較大。抗倒伏性狀已成為青稞主要的育種目標(biāo)之一,通過構(gòu)建高密度遺傳連鎖圖譜及QTL定位分析,尋找控制青稞抗倒伏性狀的關(guān)鍵遺傳因子及其緊密連鎖的分子標(biāo)記對于青稞抗倒伏育種具有重要意義。SLAF-seq技術(shù)是一種簡化基因組測序技術(shù),可以一次性實現(xiàn)高通量的分子標(biāo)記(SNP、InDel標(biāo)記)開發(fā)和分型。本研究在青藏高原青稞抗倒伏種質(zhì)資源評價及其遺傳多樣性和群體結(jié)構(gòu)分析基礎(chǔ)上,利用易倒伏的青稞品種“藏青320”為母本與抗倒伏的青稞品種“喜馬拉雅22”為父本雜交,獲得的F_2群體為試驗材料,首次通過SLAF-seq技術(shù)進(jìn)行大規(guī)模分子標(biāo)記開發(fā)構(gòu)建青稞SLAF-seq高密度遺傳連鎖圖譜,并對其抗倒伏及產(chǎn)量相關(guān)性狀進(jìn)行了QTL分析。主要結(jié)論如下:1.利用來自大麥7條染色體上具有多態(tài)性的48對SSR引物,檢測了71份青稞抗倒伏種質(zhì)資源的遺傳多樣性,共檢測到230個等位變異,等位變異數(shù)量為1-10個,平均每對SSR引物可檢測到4.79個等位變異。多態(tài)性信息含量變化范圍為0.0547-0.8569,平均值為0.4898。遺傳相似系數(shù)的變化范圍為0.469-0.924,平均值為0.745。經(jīng)聚類分析,在遺傳相似系數(shù)約0.740處可將71份材料分為A、B、C、D和E五大類。群體遺傳結(jié)構(gòu)分析表明,71份青稞資源材料可劃分為2個亞群。2.通過對來自西藏的93份青稞(大麥)種質(zhì)資源倒伏相關(guān)性狀的分析,43個目標(biāo)性狀在單個性狀上變異幅度大。各性狀間存在很大的相關(guān)性。倒伏指數(shù)與每節(jié)的節(jié)長和鮮重呈顯著和極顯著正相關(guān),而與每一節(jié)壁厚、外直徑和壁徑比的相關(guān)性都不顯著,與穗下第三節(jié)的壁厚和壁徑比呈負(fù)相關(guān)。綜合倒伏指數(shù)與每節(jié)的節(jié)長、鮮重、壁厚、外直徑的壁徑比的相關(guān)性跟倒伏指數(shù)基本一致。綜合倒伏指數(shù)與每節(jié)的彎曲力矩、倒伏指數(shù)、株高、重心高和穗重呈極顯著正相關(guān),而與抗折力、穗長呈某種程度負(fù)相關(guān)。通徑分析表明,直接通徑系數(shù)最大的是穗下第一節(jié)間的倒伏指數(shù),對綜合倒伏指數(shù)有較高的正效應(yīng)。聚類分析,93份青稞種質(zhì)資源共分為三類。其中第二類倒伏指數(shù)最大,其次為第一類,第表明三類倒伏指數(shù)最小。3.通過選取雙親農(nóng)藝性狀差異大的親本獲得了倒伏相關(guān)性狀均有明顯分離的F_2作圖群體,在此基礎(chǔ)上,利用SLAF-seq技術(shù)對青稞進(jìn)行全基因組范圍分子標(biāo)記的開發(fā),構(gòu)建了青稞高密度遺傳連鎖圖譜,共有7條連鎖群,包含遺傳標(biāo)記4,282個,標(biāo)記間平均遺傳距離為0.27 cM。其中4號連鎖群上標(biāo)記數(shù)量最多為1,213個,遺傳距離為197.93 cM,1號連鎖群上標(biāo)記數(shù)量最少為119個,遺傳距離為116.16 cM,總圖距為1,170.54 cM,覆蓋青稞基因組77.22%,SLAF標(biāo)記在F_2作圖群體中的平均完整度為90.87%。分析過濾掉遺傳圖譜中偏分離的標(biāo)記,最終獲得包含992個SLAF標(biāo)簽的總圖距為785.53 cM的遺傳圖譜。4.基于構(gòu)建的青稞高密度遺傳連鎖圖譜,采用復(fù)合區(qū)間作圖法對青稞群體52個抗倒伏相關(guān)重要性狀進(jìn)行了QTL定位分析,不同性狀共檢測到57個QTLs位點,解釋表型變異(PVE,phenotypic variance explained)范圍為0.16%到29.22%,LOD值范圍為2.05到10.83。這些QTL中可解釋表型變異超過10%的有29個,其中qBFTN3可解釋單個表型貢獻(xiàn)率高達(dá)21.31%,主效QTL qBFTN3等位基因來自喜馬拉雅22。5.基于構(gòu)建的青稞高密度遺傳連鎖圖譜,采用復(fù)合區(qū)間作圖法對青稞群體11個產(chǎn)量相關(guān)重要性狀進(jìn)行了QTL定位分析,共檢測到15個QTLs位點,分布在LG2和LG5以外的5條連鎖群上,表型解釋變異范圍為5.3%-20.08%。控制穗粒數(shù)的QTL定在LG6的126.41 cM處,LOD值為3.17,可解釋16.94%的表型變異,其增效基因來自親本喜馬拉雅22。在LG4上檢測到一個控制千粒重的QTL(qSSW4),LOD值為3.01,解釋表型變異9.09%,增效基因來自親本藏青320。
【圖文】：

本研究技術(shù)路線

Polymorphisms 24,573 15.92%Non-polymorphisms 129,274 83.73%Repetitive 546 0.35%Total 154,393 100.00%注： Polymorphic SLAF：表示在一個 SLAF 標(biāo)簽中存在多態(tài)性位點，多態(tài)性位點主要包括是 SNP 和Indel； Non-Polymorphic SLAF：表示在 SLAF 標(biāo)簽中沒有多態(tài)性位點；Repetitive SLAF：指位于重復(fù)序列區(qū)的 SLAF 標(biāo)簽；Total SLAF：所有的 SLAF 標(biāo)簽。本試驗中的 F2群體來自于具有純和基因型的兩個親本 (aa or bb) 雜交 F1代進(jìn)一步自交，在構(gòu)建遺傳圖譜時我們只選擇具有多態(tài)性 (P < 0.05) aa ×bb 基因型的后代，親本的測序深度達(dá)到 10 倍以上，F(xiàn)2群體的缺失標(biāo)記的數(shù)量少于30%。經(jīng)過選擇，，最終用于構(gòu)建遺傳圖的標(biāo)記數(shù)量為 14,001 個 (圖 4-1)。
【學(xué)位授予單位】：四川農(nóng)業(yè)大學(xué)
【學(xué)位級別】：博士
【學(xué)位授予年份】：2018
【分類號】：S512.3

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本文編號：2629398