甘蔗(Saccharum spp.)為禾本科甘蔗屬作物,屬高光效的碳四植物,生物產(chǎn)量高,是生產(chǎn)蔗糖和酒精的重要原料。甘蔗雜交育種是育成甘蔗新品種的最主要手段,研究甘蔗親本、組合和無性系的選擇技術(shù),可提高甘蔗育種的效率�？购允瞧贩N的重要性狀,低溫寒害常引起甘蔗生產(chǎn)中大量的經(jīng)濟損失,選育抗寒性強的品種是降低損失的重要措施。在以五圃制為基礎(chǔ)的甘蔗抗性育種中,一般前期以產(chǎn)量性狀為主,后期才輔以抗性選擇。本研究從雜種圃的親本選擇、組合配制、家系選擇、高級圃的無性系選擇及品種抗寒性鑒定、抗寒性相關(guān)基因發(fā)掘進行系統(tǒng)研究,目的是通過綜合選擇技術(shù),獲得高產(chǎn)高糖的優(yōu)異品系,再對優(yōu)異品系進行抗寒性鑒定及抗寒分子機制分析,為培育高產(chǎn)、高糖和抗寒性強品種提供理論依據(jù)和參考。所獲得的主要結(jié)果如下。1.在雜種圃階段,選取70個母本,51個父本,配制134個雜交組合,調(diào)查新植和宿根蔗的農(nóng)藝、錘度、產(chǎn)量等性狀,分析母本、父本及組合的配合力。結(jié)果表明:ROC11、CP70-1133、CP72-1210、HoCP94-806、湛蔗 92-126、桂糖 92-66、ROC24、桂糖93-102、桂糖00-122、德蔗93-88等母本的錘重一般配合力較高,適宜做高產(chǎn)高糖的母本�；浱�91-976、云瑞05-649、粵糖96-86、ROC11、CP84-1198、云瑞 05-872、CP82-1592、ROC26、云瑞 05-628、云瑞 99-113 等父本的錘重一般配合力較高,適宜做高產(chǎn)高糖父本。ROC25×云瑞05-649、ROC11×粵糖 91-976、粵糖 91-976×ROC11、CP70-1133×桂糖 92-66、CP72-1210× ROC22、桂糖 00-122×粵糖 91-976、HoCP94-806×ROC25、ROC26×ROC22、桂糖 92-66×CP84-1198、湛蔗92-126×CP84-1198等組合的錘重特殊配合力較高。2.對134個雜交組合的農(nóng)藝、錘度、產(chǎn)量等性狀進行了遺傳分析,并進行家系綜合指數(shù)選擇。結(jié)果表明:所測性狀在家系間均存在極顯著差異。新植蔗的株高、莖徑、叢有效莖數(shù)的廣義遺傳力、遺傳變異系數(shù)和相對遺傳進度均高于宿根蔗的株高、莖徑、叢有效莖數(shù)的廣義遺傳力、遺傳變異系數(shù)和相對遺傳進度。性狀相關(guān)分析中,只有錘重與叢重之間,表型和遺傳相關(guān)達到了極顯著水平;通過綜合指數(shù)選擇,選出了 19個優(yōu)良家系,入選家系的叢重和錘重的遺傳增益較大。3.在品比圃階段,調(diào)查27個新品系和2個對照品種的農(nóng)藝、工藝、產(chǎn)量等性狀,對各性狀進行遺傳分析,并進行無性系多性狀指數(shù)選擇。結(jié)果表明:除新植枯心苗率之外,所測性狀在試驗材料間均具有顯著或極顯著的差異。公頃有效莖數(shù)、公頃蔗莖產(chǎn)量、公頃產(chǎn)糖量和公頃可發(fā)酵糖量的遺傳變異系數(shù)較大且廣義遺傳力較高,株高、莖徑、田間錘度的遺傳變異系數(shù)較小且廣義遺傳力較低。公頃有效莖數(shù)與公頃蔗莖產(chǎn)量、公頃產(chǎn)糖量、公頃可發(fā)酵糖量的表型和遺傳相關(guān)性達顯著水平。用指數(shù)選擇法進行綜合選擇,13個新品系入選,且有8個入選材料的新宿平均公頃產(chǎn)糖量和新宿平均公頃可發(fā)酵糖量均超過雙對照,指數(shù)選擇法能獲得較高的遺傳增益,可用于糖能兼用甘蔗新品種的評價選擇。4.為揭示低溫脅迫對甘蔗光合作用的影響和光合參數(shù)在甘蔗抗寒性鑒定中應(yīng)用的可能性,在預備品比圃階段,選取田間表現(xiàn)較好的7個新品系和2個主栽品種為研究對象,在甘蔗苗期進行低溫脅迫處理,研究了各基因型甘蔗形態(tài)特征的冷害指數(shù)、葉綠素含量及光合特性相關(guān)指標。結(jié)果表明:隨著低溫脅迫處理時間的延長,冷害指數(shù)不斷增大。甘蔗葉片葉綠素含量均降低。葉片凈光合速率、氣孔導度在低溫處理與常溫處理間具有顯著差異。低溫脅迫處理顯著降低了各基因型甘蔗最大光化學效率(Fv/Fm)、PS Ⅱ?qū)嶋H光能轉(zhuǎn)化效率(ΦPS Ⅱ)、光適應(yīng)下PSⅡ反應(yīng)中心的最大光能轉(zhuǎn)化效率(Fv'/Fm')、光化學猝滅系數(shù)(qP)、電子傳遞速率(ETR),低溫脅迫下初始熒光(Fo)、穩(wěn)態(tài)熒光(Fs)、非光化學猝滅系數(shù)(qNP)顯著升高。相關(guān)性分析表明整個測定時期各指標間相關(guān)顯著,Fv/Fm、Fv'/Fm'、ΦPSⅡ與冷害指數(shù)Ⅰ之間的相關(guān)系數(shù)達到了 0.800以上。應(yīng)用隸屬函數(shù)進行抗寒性綜合評價,甘蔗新品系GT08-1092、GT08-1180、GT08-297的抗寒性優(yōu)于對照ROC22。葉綠素含量、光合參數(shù)、熒光參數(shù)具有簡單快速、準確、無損傷、所需樣品材料少等特點,特別適合于甘蔗雜交育種,可以作為甘蔗基因型抗寒性鑒定的重要參考指標。5.為發(fā)掘抗寒性相關(guān)基因,采用轉(zhuǎn)錄組測序技術(shù),以桂糖08-1180和主栽品種ROC22為研究材料,進行了低溫脅迫處理和常溫對照處理,通過測定基因表達譜,分析差異表達基因。結(jié)果表明:8個樣品測序產(chǎn)生382684356條clean reads,clean bases 大小為 57.41 G。進行從頭拼接后,獲得 360404 個 transcripts,183515 個 unigenes。將所有 unigenes 在 NR、NT、KOG/COG、Swiss-Prot、PFAM、KEGG、GO共7個數(shù)據(jù)庫進行比對,有110021個unigenes至少在7個數(shù)據(jù)庫中.的1個數(shù)據(jù)庫顯著匹配�；虿町惐磉_分析表明,低溫脅迫與常溫處理相比,桂糖08-1180有16145個基因的表達發(fā)生了變化,ROC22有20317個基因的表達發(fā)生了變化,其中ROC22與桂糖08-1180有13113個差異表達基因相同,7204個差異表達基因只在ROC22品種中出現(xiàn),3032個差異表達基因只在桂糖08-1180品種中出現(xiàn)。低溫脅迫下ROC22和桂糖08-1180均表現(xiàn)為上調(diào)表達基因多于下調(diào)表達基因。差異表達基因的GO富集分析表明,在低溫脅迫下,桂糖08-1180所有差異表達基因的富集分別分布在生物學過程、細胞組分、分子功能三大類的20、20、14個功能小類中;ROC22所有差異表達基因的富集分別分布在生物學過程、細胞組分、分子功能三大類的20、20、20個功能小類中。差異基因KEGG富集分析結(jié)果表明,桂糖08-1180所有差異表達基因富集到了 121條pathway,ROC22所有差異表達基因富集到了 121條pathway。對桂糖08-1180和ROC22的共有差異表達基因進行功能富集分析,在對寒害逆境反應(yīng)、膜系統(tǒng)、光合作用方面具有許多相同的功能小類,說明對低溫脅迫的應(yīng)急響應(yīng)、低溫脅迫對膜系統(tǒng)的傷害及光合作用的下降是2個品種的共性。對桂糖08-1180和ROC22的特有差異基因進行功能富集分析表明,ROC22在有機化合物的合成、運輸和轉(zhuǎn)運蛋白活性相關(guān)的條目富集得較多,而桂糖08-1180表現(xiàn)較復雜,在DNA整合、RNA聚合酶、ADP結(jié)合及代謝酶的GO terms富集較多。
【學位單位】：廣西大學
【學位級別】：博士
【學位年份】：2018
【中圖分類】：S566.1
【部分圖文】：

Ｔｒａｎｓｃｒｉｐｔｓ邐２０１邐１０７３邐６０８邐１６２４５邐１９０３邐４２４邐３６０４０４邐３８６７０３４２５逡逑Ｕｎｉｇｅｎｅｓ邐２０１邐７４１邐３８２邐１６２４５邐１２８４邐２７９邐１８３５１５邐１３５９７４５０７逡逑Ｔｒａｎｓｃｒｉｐｔｓ和Ｕｎｉｇｅｎｅｓ的長度分布如圖６－１。長度分布在２０１－３００個核苷酸之逡逑間的ｕｎｉｇｅｎｅ有６６４６７條，長度在３０１－５００個核苷酸之間的ｕｎｉｇｅｎｅ有４７１８１條，長度逡逑在５０１－１０００個核苷酸之間的ｕｎｉｇｅｎｅ有３５２８０條，長度在１００１－２０００個核苷酸之間的逡逑ｕｎｉｇｅｎｅ有１９４５９條

ＲＯＣ２２ＣＷ１邋ＲＯＣ２２ＣＷ２邋ＲＯＣ２２ＤＷ１邋ＲＯＣ２２ＤＷ２邋Ｇ１１８０ＣＷ１邋Ｇ１１８0ＣＷ２邋Ｇ１１８０ＤＷ１邐Ｇ１１６０ＤＷ２逡逑Ｓａｍｐｌｅ邋Ｎａｍｅｓ逡逑圖６－４邋８個樣品ＦＰＫＭ區(qū)間分布柱狀圖逡逑Ｆｉｇ．邋６－４邋ＦＰＫＭ邋ｉｎｔｅｒｖａｌ邋ｄｉｓｔｒｉｂｕｔｉｏｎ邋ｏｆ邋８邋ｓａｍｐｌｅｓ逡逑９３逡逑

－２０２４逡逑ｌｏｇ邋１邋Ｏ（ＦＲＫＭ）逡逑圖６－３邋４個處理的基因表達水平對比圖逡逑Ｆｉｇ．邋６－Ｊ邋Ｃｏｍｐａｒｉｓｏｎ邋ｄｉａｇｒａｍ邋ｏｆ邋ｇｅｎｅ，邋ｅｘｐｒｅｓｓｉｏｎ邋ｆｅｖｅｆ邋ｉｎ邋４邋ｔｒｅａｔｍｅｎｔｓ逡逑注：橫坐標為基因的ｌｏｇｌＯ（ＦＰＫＭ）值，縱坐標為對應(yīng)ｌｏｇｌＯ（ＦＰＫＭ）的密度，不同逡逑顏色代表不同樣品。逡逑Ｎｉｎｃ＾ｒ．邋ｉｕｇｌＯ（ＦＰＫＭ）邋ｖａｉｕｃ邋ｉｎ邋ａｂｓｃｉｓｓａ邋ａｘｉｓ，邋ｔｈｅ邋ｄｅｎｓｉｔｙ邋ｏｆ邋ｉｏｇｌＯ（ＦＰＫＭ）邋ｖａｌｕｅ邋ｉｎ逡逑ｖｅｒｔｉｃａｌ邋ａｘｉｓ，邋ｔｈｅ邋ｃｏｌｏｕｒ邋ｉｎ邋ｇｒｏｕｐ邋ｒｅｐｒｅｓｅｎｔｓ邋ｔｈｅ邋ｓａｍｐｌｅ．逡逑ＦＰＫＭ邋Ｉｎｔｅｒｖａｌ邋Ｄｉｓｔｒｉｂｕｔｉｏｎ逡逑９００００邋＿邐一逡逑ＦＰＫＭ．Ｉｎｔｅｒｖａｌ逡逑１０－０．１．逡逑０．１－０．３逡逑０．３－３．５７逡逑３．５７－１５逡逑１５－６０逡逑３００００邋－邐＞６０逡逑Ｉ邋ｌｌｌｋｉＬＬ邋Ｉｌｋ逡逑１邐ｉ邐；邐；邐；邐？邐ｉ邐ｉ逡逑ＲＯＣ２２ＣＷ１邋ＲＯＣ２２ＣＷ２

本文編號：2831068