發(fā)布時(shí)間：2017-12-24 15:07

  本文關(guān)鍵詞：金花菜的遺傳多樣性及連鎖圖譜構(gòu)建　出處：《揚(yáng)州大學(xué)》2017年博士論文　論文類型：學(xué)位論文

  更多相關(guān)文章： 金花菜 遺傳多樣性 遺傳連鎖圖譜 比較圖譜 QTL

【摘要】：苜蓿屬(Medicago)大約有87個(gè)種,包括了最重要的豆科牧草——紫花苜蓿(Medicago sativa)和豆科模式植物——蒺藜苜蓿(Medicago truncatula),在畜牧業(yè)生產(chǎn)和農(nóng)業(yè)中占有重要地位。金花菜(Medicago polymorpha L)屬豆科苜猜屬一年生苜蓿,由于低光周期敏感性和春化性而廣泛分布于世界各地。金花菜除能固定大氣中的N2,生產(chǎn)出高質(zhì)量的牧草外,還具有土壤修復(fù)、培肥地力、防止水土流失等作用,被廣泛應(yīng)用于牧草、飼料、綠肥、草地農(nóng)業(yè)系統(tǒng)、冬季覆蓋作物和救荒牧草等領(lǐng)域。除此之外,金花菜還有很多優(yōu)良的農(nóng)藝性狀:如土壤和氣候的適應(yīng)性、持久性、良好的冬季生長(zhǎng)能力和耐放牧等,可用于過(guò)度放牧或焚燒后退化草場(chǎng)的恢復(fù),被認(rèn)為是苜蓿改良的重要遺傳資源。近年來(lái),隨著人們對(duì)食品安全的關(guān)注,金花菜作為綠色有機(jī)食品,日益受到消費(fèi)者的喜愛和政府的重視,以市場(chǎng)為導(dǎo)向的金花菜產(chǎn)業(yè)迎來(lái)了前所未有的發(fā)展,種植面積不斷擴(kuò)大,總產(chǎn)不斷增加,加工產(chǎn)品也越來(lái)越豐富,是極具發(fā)展前景的多用途豆科牧草。相比快速發(fā)展的產(chǎn)業(yè)化進(jìn)程,金花菜的遺傳育種工作明顯滯后,生產(chǎn)上仍以地方鄉(xiāng)土品種為主,缺乏品質(zhì)優(yōu)良的高產(chǎn)品種,生產(chǎn)中存在諸多問題尚待解決。開展金花菜的遺傳多樣性及遺傳圖譜構(gòu)建無(wú)論是對(duì)金花菜的品種選育,還是對(duì)其他一年生苜蓿,乃至在多年生紫花苜蓿的理論研究都具有重要的參考價(jià)值。本論文的主要研究結(jié)果如下:(1)以不同來(lái)源的5份金花菜種子為試驗(yàn)材料,研究其在不同溫度(5℃、10℃、15℃、20℃、25℃、30℃、35℃、40℃)條件下的萌發(fā)情況。結(jié)果表明,種子硬實(shí)是限制金花菜萌發(fā)的主要因素,不同來(lái)源金花菜種子的硬實(shí)度差異較大,破除種皮可明顯提高金花菜的萌發(fā)率;金花菜種子在20℃時(shí)萌發(fā)率最高,40℃時(shí)不能萌發(fā),25℃時(shí)幼芽生長(zhǎng)最快。(2)不同來(lái)源的金花菜在株高、分枝數(shù)、葉長(zhǎng)、葉寬和刈割產(chǎn)量上普遍存在差異。金花菜草產(chǎn)量與第二次刈割產(chǎn)量呈極顯著正相關(guān),不同刈割茬次間存在補(bǔ)償作用。金花菜的主要農(nóng)藝性狀對(duì)草產(chǎn)量的影響以第二次刈割產(chǎn)量最大,其后依次為株高、第三次刈割產(chǎn)量、第一次刈割產(chǎn)量、分枝數(shù)、葉長(zhǎng)、葉寬、第四次刈割產(chǎn)量和根長(zhǎng)。(3)金花菜在葉長(zhǎng)、葉寬、株高、分枝數(shù)、莖粗、莖葉比、鮮重、干重、鮮干比等性狀中存在著豐富的遺傳變異,其中株高和分枝數(shù)的變異最大,可作為區(qū)分不同金花菜材料的重要形態(tài)學(xué)指標(biāo)。相關(guān)性分析表明:葉長(zhǎng)、葉寬和株高呈極顯著顯著正相關(guān);分枝數(shù)、莖粗和莖葉比呈極顯著正相關(guān);鮮重和干重呈極顯著正相關(guān);莖粗與鮮重和干重呈著正相關(guān)。該結(jié)果對(duì)金花菜基于表型性狀的品種選育具有重要的指導(dǎo)作用。(4)通過(guò)高通量測(cè)序共獲得包括23.68 Mb個(gè)讀長(zhǎng)的6.26 Gb的數(shù)據(jù)量,87,207個(gè)高質(zhì)量的SLAF標(biāo)簽,其中25,616個(gè)SLAF標(biāo)簽為多態(tài)性標(biāo)簽,平均測(cè)序深度為11.37×。在25,616個(gè)多態(tài)性SLAF標(biāo)簽中,共獲得SNP標(biāo)記 52,237 個(gè)。研究結(jié)果表明,金花菜的核酸多樣性(θω = 0.0045 and π = 0.0043)水平與蒺藜苜蓿相當(dāng)。通過(guò)全基因組SNP標(biāo)記可以把10份不同來(lái)源的金花菜材料分成野生型、栽培型和中間型3個(gè)類群,這種劃分與基于表型性狀的聚類相一致,但與地理來(lái)源不相關(guān)。野生型可能是栽培型的祖先種,并且具有較高的核酸多樣性,栽培型和野生型類群遺傳分化明顯,群體間基因交流很少。本研究開發(fā)了大量的SNP標(biāo)記,這些全基因組SNP標(biāo)記將為我們更好的理解金花菜的遺傳馴化歷史及種群間的關(guān)系提供幫助。(5)以金花菜材料“海安”為父本,“溫嶺”為母本,進(jìn)行人工雜交,構(gòu)建了一個(gè)由124個(gè)單株組成的F2代作圖群體。測(cè)序共得到85.18 Gb原始數(shù)據(jù),包括了 453.95 M的長(zhǎng)度在100 bp左右雙端讀長(zhǎng)數(shù)據(jù)。通過(guò)信息分析,共得到261,501個(gè)SLAF標(biāo)簽,其中多態(tài)性的SLAF標(biāo)簽23,221,多態(tài)率為8.88%,親本平均測(cè)序深度為32.39×;子代平均測(cè)序深度8.27×。在23,221個(gè)多態(tài)性SLAF標(biāo)簽中,有17,345個(gè)標(biāo)簽成功通過(guò)基因型編碼,占74.70%。通過(guò)篩選去除質(zhì)量低、缺少親本信息、嚴(yán)重偏分離和其他不適合構(gòu)建圖譜的標(biāo)記,最終共有2,408個(gè)SLAF標(biāo)記連鎖到圖譜上。最終構(gòu)建了含有7個(gè)連鎖群,總圖距839.01 cM,平均圖距0.35 cM的高密度金花菜遺傳連鎖圖譜。遺傳圖譜的標(biāo)記總數(shù)為2,408個(gè)。最大的連鎖群LG6,有324個(gè)標(biāo)記,覆蓋195.28cM,相鄰標(biāo)記間最大距離為0.60 cM;LG1是最密的連鎖群,包括760個(gè)標(biāo)記,相鄰標(biāo)記間的平均距離為0.19 cM;最小的連鎖群是LG4,含有162個(gè)標(biāo)記,長(zhǎng)度65.68 cM,相鄰標(biāo)記間的平均距離為0.35 cM。本研究構(gòu)建了金花菜首張遺傳連鎖圖譜,這張高密度遺傳圖譜將為金花菜重要性狀的QTL定位、比較譜圖的構(gòu)建和分子標(biāo)記輔助育種提供幫助。同時(shí),本研究共定位了與金花菜產(chǎn)量相關(guān)的7個(gè)農(nóng)藝性狀的9個(gè)QTLs,分別位于LG1、LG3和LG6上,包括控制葉長(zhǎng)的2個(gè)QTLs、控制葉寬的1個(gè)QTL、控制分枝數(shù)的1個(gè)QTL、控制株高的1個(gè)QTL、控制初花期天數(shù)的1個(gè)QTL、控制單株干重的1個(gè)QTL和控制單株莢重的2個(gè)QTLs。
【學(xué)位授予單位】：揚(yáng)州大學(xué)
【學(xué)位級(jí)別】：博士
【學(xué)位授予年份】：2017
【分類號(hào)】：S54

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