【摘要】：馬鈴薯(Solanum tuberosum L.)是最重要的塊莖類糧食作物,對全球糧食安全至關重要。馬鈴薯產業(yè)存在兩個結構性障礙:第一是栽培馬鈴薯主要為同源四倍體,基因組高度雜合,遺傳分析復雜;第二是馬鈴薯以薯塊繁殖,存在用種成本高,易攜帶病蟲害等缺點,限制了馬鈴薯遺傳改良。為了加快馬鈴薯育種改良,用種質資源豐富的二倍體材料代替?zhèn)鹘y(tǒng)四倍體,以種子繁殖代替薯塊繁殖,成為馬鈴薯再馴化的新途徑。但是,自交不親和與自交衰退是構建二倍體自交系必須要解決的兩大科學問題。前期通過基因組編輯、蕾期自交等方法已經成功得到了自交親和的馬鈴薯材料。但是,目前對自交衰退的研究仍停留在形態(tài)學觀察階段,充分了解自交衰退的遺傳基礎對雜交馬鈴薯育種具有重要的意義。本課題借助高通量測序技術和生物信息學分析方法,通過構建自交群體,對二倍體地方種,四倍體地方種和四倍體栽培種進行全基因組重測序,全基因組有害突變預測,自交群體遺傳分析。取得以下研究成果,對馬鈴薯高效育種奠定了基礎:1.有害突變是導致自交衰退的主要原因。2.有害突變廣泛存在于馬鈴薯基因組中,在著絲粒區(qū)域富集,難以通過重組清除。但是,馬鈴薯中的有害突變具有品系特異性,意味著育種學家可以通過精心設計的雜交組合使有害突變維持在雜合狀態(tài),從而避免對表型產生不利影響。3.通過在馬鈴薯中開發(fā)了一個不依賴于親本的通過重測序進行基因分型的方法,對三個自交群體進行了遺傳分析,鑒定了15個嚴重偏分離區(qū)域。4.通過對三個自交群體進行基因型和表型分析,鑒定了9個大效應的有害突變,導致自交后代純合致死或者出現嚴重的表型缺陷,遺傳分析發(fā)現,這些大效應的有害突變位于重組率高的區(qū)域,可以通過重組進行有效清除。5.在馬鈴薯多倍化過程中,有害突變迅速積累,四倍體的雜合狀態(tài)有助于有害突變隱藏,使得四倍體馬鈴薯表現出更好的生長勢和產量。6.多倍化過程中有害突變的積累明顯高于在改良過程中有害突變的積累,持續(xù)性的人為育種選擇對于有害突變的清除并作用不大。
【圖文】：

提取高質量的雜合 SNP（SNP index > 0.3 且< 0.7）（圖2.1a），并利用該 SNP 集進行兩套單倍型的區(qū)分。2） 然后，每個群體選擇 50 個 F2單株進行低覆蓋度（2X）重測序，提取親本 SNP 集在后代中的基因型（圖 2.1b），使用滑動窗口作圖（窗口大小=1 Mb，步長=100 kb），可以區(qū)分

13圖 2.3 有害突變富集于低重組區(qū)域Figure 2.3 Deleterious substitutions are enriched in low-recombination regions.(a)-(c)圖，有害突變在三個親本材料中的分布，PG6226 (a), PG6235 (b), 和 PG6359 (c)。x 軸表示物理位置，紅線代表有害突變替換與同義突變的比例，以滑動窗口作圖（5Mb 窗口，1Mb 步移），黑線表示每 5Mb 區(qū)間內的重組事件，，灰色區(qū)域表示著絲粒區(qū)域。(a)-(c), The distribution of deleterious substitutions in three parental clones, PG6226 (a), PG6235 (b), and PG6359 (c). Thex axis indicates the physical position. Red lines indicate the ratio between deleterious substitutions and synonymousmutations in each sliding window (window size, 5 Mb; step, 1 Mb), and black lines indicate the number of recombinationevents per 5 Mb. Gray-shaded boxes indicate the positions of pericentromeric regions.2.3.2 馬鈴薯自交群體的遺傳分析有害突變是導致自交衰退的主要原因，為了研究有害突變的遺傳效應是如何導致自交衰退現象的，我們接下來構建了三個自交群體。研究有害突變的遺傳效應，最好構建二倍體的自交群體，因為在二倍體水平上，每個遺傳位點僅有兩個等位基因在分離，遺傳分析相對于四倍體而言更簡
【學位授予單位】：中國農業(yè)科學院
【學位級別】：碩士
【學位授予年份】：2019
【分類號】：S532

【相似文獻】

相關期刊論文 前10條

1 李明海;王立乾;;選擇運用雜交、自交或測交方法解題時應遵循的原則[J];生物學教學;2017年04期

2 郭清泉,劉飛虎;苧麻自交一代分離和變異的研究[J];湖南農學院學報;1989年S1期

3 祝遠超;;雙雜合子自交實驗結果歸類分析[J];生物學教學;2018年06期

4 董麗萍;;自交和自由交配的辨析[J];中國科教創(chuàng)新導刊;2013年03期

5 楊永恒;侯孟蘭;張永俠;徐曉洋;孫玉明;張婷;原海燕;;甜菊自交胚挽救及其自交S_1代的主要性狀分析[J];植物資源與環(huán)境學報;2018年04期

6 李月冰;;例析自交與自由交配的有關計算[J];課程教育研究;2015年28期

7 李進;顧繪;殷琳毅;;赤霉素在辣椒人工自交中的應用[J];種子;2018年10期

8 李明;;淺析自交與自由交配及有關概率的計算[J];新課程學習(上);2014年08期

9 王洪奎;;自交和隨機交配后代概率的變化規(guī)律[J];中學生物教學;2011年11期

10 陸作楣,承泓良,焦達仁,束世山,邵明玉;棉花自交的遺傳效應及良種繁育技術研究[J];中國農業(yè)科學;1990年01期

相關會議論文 前10條

1 譚素娥;費江松;房偉民;陳發(fā)棣;滕年軍;;22份菊屬植物自交特性及后代性狀分析[A];中國觀賞園藝研究進展2017[C];2017年

2 李辛雷;李紀元;田敏;范正琪;;菊花自交及遠緣雜交結實性初探[A];浙江省第二屆林業(yè)科技周科技與林業(yè)產業(yè)論文集[C];2005年

3 趙宏波;陳發(fā)棣;房偉民;管志勇;;不同地理居群野菊、毛華菊自交和開放條件下結實性研究[A];中國菊花研究論文集（2002—2006）[C];2002年

4 王秀領;閆旭東;徐玉鵬;林長青;;影響苜蓿自交結實性的因素研究[A];第三屆中國苜蓿發(fā)展大會論文集[C];2010年

5 檀廣兵;歐云峰;王英強;;姜科植物種間和種內傳粉生物學的比較研究——以距藥姜屬和姜花屬代表種為例[A];廣東省植物學會第十九期學術研討會論文集[C];2010年

6 王平;呂柳新;薛勇彪;黃代青;;t/溪蜜柚自交胚胎發(fā)育研究[A];中國園藝學會第五屆青年學術討論會論文集[C];2002年

7 熊延坤;張青文;徐靜;段燦星;周明rB;;大蠟螟幼蟲的體色遺傳規(guī)律[A];第七屆北京青年科技論文評選獲獎論文集[C];2003年

8 陳和明;呂復兵;李佐;肖文芳;蔣明殿;;蝴蝶蘭‘小飛象’自交后代主要性狀分離研究[A];中國觀賞園藝研究進展2017[C];2017年

9 徐雁飛;陳發(fā)棣;滕年軍;陳素梅;;栽培小菊品種自交衰退現象初步研究[A];2008園藝學進展（第八輯）——中國園藝學會第八屆青年學術討論會暨現代園藝論壇論文集[C];2008年

10 徐雁飛;陳素梅;陳發(fā)棣;滕年軍;;2個自交結實小菊自交后代若干性狀分離研究[A];中國觀賞園藝研究進展2011[C];2011年

相關博士學位論文 前2條

1 張春芝;二倍體馬鈴薯自交不親和與自交衰退研究[D];中國農業(yè)科學院;2018年

2 張衛(wèi)東;羊草生殖生物學研究[D];中國科學院研究生院（植物研究所）;2004年

相關碩士學位論文 前10條

1 唐蝶;馬鈴薯自交衰退的遺傳基礎[D];中國農業(yè)科學院;2019年

2 郭丹妮;沙田柚自交和異交花柱miRNA測序及miRNA的差異表達分析[D];廣西師范大學;2017年

3 翟學杰;榛子花粉貯藏和親和性研究[D];中南林業(yè)科技大學;2009年

4 王好鋒;三疣梭子蟹自交與雜交家系繁殖與生長性狀的比較分析[D];中國海洋大學;2013年

5 劉賢曦;三疣梭子蟹自交家系性狀的遺傳穩(wěn)定性研究[D];大連海洋大學;2016年

6 曹惠美;苜蓿自交系的選育及多倍體誘導的初步研究[D];哈爾濱師范大學;2012年

7 趙菲;山金柑純系及遺傳轉化平臺構建[D];華中農業(yè)大學;2015年

8 廖婷;油茶自交不親和性初步研究[D];中南林業(yè)科技大學;2013年

9 鄭小剛;同源四倍體和異源四倍體的比較研究[D];蘭州大學;2010年

10 徐雁飛;菊花自交親和特性與自交衰退現象初探[D];南京農業(yè)大學;2008年

本文編號：2635797