本文選題：小麥　切入點：磷效率　出處：《山東農(nóng)業(yè)大學(xué)》2017年博士論文　論文類型：學(xué)位論文

【摘要】：作為我國重要的糧食作物,小麥的產(chǎn)量和質(zhì)量直接影響著農(nóng)業(yè)的可持續(xù)發(fā)展和糧食安全。磷元素是植物的三大礦質(zhì)營養(yǎng)之一,影響著小麥的生長發(fā)育和產(chǎn)量。然而,我國北方小麥主產(chǎn)區(qū)土壤普遍缺磷,成為限制產(chǎn)量的重要因素。長期以來人們通過補(bǔ)施磷肥維持小麥高產(chǎn),但是磷肥利用效率普遍較低,已經(jīng)造成了一系列環(huán)境污染和資源枯竭等問題。我們對小麥磷效率相關(guān)性狀進(jìn)行QTL分析,以發(fā)掘重要基因和QTL,為小麥磷高效分子標(biāo)記輔助選擇育種和基因克隆提供參考。本研究分別以“泰農(nóng)18×臨麥6號”和“山農(nóng)0431×魯麥21”兩個RIL群體為材料,進(jìn)行水培試驗和大田試驗,設(shè)正常磷和低磷處理,對小麥苗期和成熟期磷效率及形態(tài)性狀進(jìn)行QTL定位。獲得的主要結(jié)果如下:(1)兩個RIL群體不同磷水平下苗期性狀的方差分析顯示,低磷顯著降低苗期生物量性狀(地上部分干重和單株總干重)和磷吸收效率性狀(地上部分磷含量、根部磷含量和單株總磷含量),但顯著提高生物量根冠比、磷含量根冠比和磷利用效率性狀(地上部分、根部和單株總磷利用效率)。在成熟期,低磷也顯著降低了TL-RIL群體的株穗數(shù)、株高、千粒重、單株籽粒重、單株秸稈重、單株籽粒和秸稈磷含量,但明顯提高單株籽粒和單株秸稈磷利用效率。兩RIL群體不同磷處理環(huán)境下11個苗期和TL-RIL群體13個成熟期性狀在基因型間和處理間均表現(xiàn)極顯著差異(p≤0.01)。TLRIL群體24個性狀的廣義遺傳力在51.12-92.61%之間;SL-RIL群體11個苗期性狀的廣義遺傳力在58.21-90.43%之間。(2)兩RIL群體苗期性狀相關(guān)性分析發(fā)現(xiàn),4個生物量性狀(地上部分干重、根干重、單株總干重和生物量根冠比)與7個磷效率性狀(地上部分磷含量、根的磷含量和單株總磷含量、磷含量根冠比、地上部分磷利用效率、根的磷利用效率和單株總磷利用效率)之間均存在顯著相關(guān)性,說明苗期生物量性狀可以作為磷效率的初級篩選指標(biāo)。TL-RIL群體成熟期相關(guān)性分析發(fā)現(xiàn),5個產(chǎn)量相關(guān)性狀(株穗數(shù)、株高、千粒重、單株籽粒重和單株秸稈重)和2個相對性狀(相對單株籽粒重和相對單株秸稈重)與4個磷效率相關(guān)性狀(單株籽粒磷含量、單株秸稈磷含量、單株籽粒磷利用效率和秸稈磷利用效率)之間存在顯著正相關(guān)關(guān)系,表明這些產(chǎn)量和相對性狀也可作為評估磷效率的初級指標(biāo)。苗期和成熟期性狀相關(guān)性分析表明,11個苗期性狀與6個產(chǎn)量性狀(株穗數(shù)、株高、穗長、千粒重、單株籽粒重和單株秸稈重)和2個磷吸收效率性狀(單株籽粒和秸稈磷含量)也存在顯著相關(guān)性,說明某些苗期性狀可在一定程度上預(yù)測成熟期產(chǎn)量和磷吸收效率性狀。(3)利用tl-ril群體進(jìn)行水培和大田試驗,共檢測到30個性狀的178個加性qtl,包括163個苗期和成熟期性狀qtl和15個相對性狀qtl,分布于21條染色體,單個qtl可解釋平均表型變異的4.52-51.68%。其中81個qtl的增效效應(yīng)來源于泰農(nóng)18,97個qtl的增效效應(yīng)來源于臨麥6號。兩次水培試驗正常磷處理平均值(npav)條件下的檢測到的根冠比qtl的lod值最高,為36.00,可解釋表型變異的51.68%。49個和63個qtl可分別在特定的低磷處理和正常磷處理下被檢測到。在兩個及以上磷處理環(huán)境下可檢測到11個相對高頻表達(dá)qtl(rhf-qtl),特別是qrsdw-4b可以同時在4個不同的磷環(huán)境和av條件下被檢測到。我們還檢測到10個qtl簇(c1-c10),分布在1a、1d、4b、5d、6a和6b染色體,包含80個性狀-環(huán)境組合的qtl,占全部qtl的36.53%。qtl簇可分為兩類,一類是僅在苗期被檢測到的typei(c1、c2、c7、c8和c10),另一類是可同時在苗期和成熟期被檢測到的typeii(c3、c4、c5、c6和c9)。其中4個qtl簇(c3、c5、c7和c9)含有7個rhf-qtl,且同時控制磷利用效率和形態(tài)性狀,其增效效應(yīng)均來自于母本泰農(nóng)18(除qrsdw-4b外),是重要qtl簇,為同時改善小麥形態(tài)和磷利用效率提供了理論依據(jù)。此外,我們發(fā)現(xiàn)與51個qtl位點緊密連鎖的29個分子標(biāo)記的序列與已知est序列高度同源,包括19個僅在特定lp處理下檢測到qtl、16個僅在特定np處理下檢測到的qtl、4個rhf-qtl(qtpute-4b.1、qtdw-6a.1、qph-6d和qgn-7b)和6個qtl簇(c2、c3、c6、c8、c9和c10),說明這些qtl位點及附近可能存在功能位點。(4)利用sl-ril群體進(jìn)行水培試驗,11個被測定性狀共檢測到86個加性qtl,分布在除1d、2a和3d以外的18條染色體上,單個qtl可解釋表型變異的6.41-19.55%。其中26個qtl的增效效應(yīng)來源于山農(nóng)0431,60個qtl的增效效應(yīng)來源于魯麥21。兩次水培試驗正常磷處理平均值(npav)條件下的檢測到的地上部分磷利用效率qtl的lod值最高,為10.36,可解釋表型變異的17.93%。其中27個和30個qtl只能在特定的低磷和正常磷處理下分別被檢測到,3個rhf-qtl(qsdw-4d、qspute-4d和qtpute-4d)可以同時在兩個及以上磷處理環(huán)境下被檢測到。我們檢測到分布在4d、5a和5b染色體上的7個qtl簇(c1-c7),包含46個性狀-環(huán)境組合的qtl位點,占全部qtl的42.59%。其中位于4d染色體上的c1同時包含5個QTL,其中3個是RHF-QTL,除QRsdw外其他4個QTL(QTdw、QSdw、QSpute和QTpute)增效效應(yīng)均來自于父本魯麥21,是重的QTL簇,可同時改善小麥磷利用效率和形態(tài)性狀。將已定位QTL涉及的標(biāo)記與NCBI數(shù)據(jù)庫已知的EST序列進(jìn)行比對,發(fā)現(xiàn)與31個QTL緊密連鎖的16個分子標(biāo)記與EST序列高度同源,其中8個僅在特定LP條件下檢測到的QTL、10個僅在特定NP條件下檢測到的QTL、3個RHF-QTL和3個QTL簇(C1、C2和C6)與EST序列緊密連鎖,說明這些QTL位點及附近可能存在功能基因。(5)將TL-RIL群體和SL-RIL群體定位的QTL進(jìn)行比對,發(fā)現(xiàn)幾乎所有的QTL都定位在了不同的標(biāo)記區(qū)間內(nèi),只有TL-RIL群體的一個穗粒數(shù)的相對穩(wěn)定QTL(Q Gn)和SL-RIL群體的一個磷含量根冠比QTL(QRspc.1)共定位在7B染色體的wPt-6156附近,這可能與兩RIL群體的遺傳背景不同有關(guān)。
[Abstract]:......
【學(xué)位授予單位】：山東農(nóng)業(yè)大學(xué)
【學(xué)位級別】：博士
【學(xué)位授予年份】：2017
【分類號】：S512.1

【參考文獻(xiàn)】

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