【摘要】：小麥加工品質(zhì)性狀是由多基因控制的數(shù)量性狀,QTL定位和關(guān)聯(lián)分析是目前解析數(shù)量性狀的主要方法。由于前人的研究主要利用SSR標(biāo)記,連鎖圖譜的標(biāo)記密度較低、標(biāo)記與QTL之間遺傳距離較遠(yuǎn),因而根據(jù)QTL定位結(jié)果很難進(jìn)行基因克隆和分子標(biāo)記輔助育種。本文利用小麥90KSNP芯片分析藁城8901/周麥16重組自交系群體及247份國內(nèi)外品種(系),采取連鎖和關(guān)聯(lián)分析相結(jié)合的方法,發(fā)掘小麥加工品質(zhì)性狀基因及其緊密連鎖的SNP標(biāo)記,為下一步基因克隆和分子標(biāo)記輔助育種提供重要信息。主要研究結(jié)果如下：1.利用90K SNP芯片和21個功能標(biāo)記對176個來自藁城8901/周麥16的重組自交系進(jìn)行全基因組掃描,去除親本間無多態(tài)性及缺失率大于10%的標(biāo)記,剩余9,297個SNP標(biāo)記和7個功能標(biāo)記用于遺傳圖譜構(gòu)建。所有標(biāo)記覆蓋普通小麥21條染色體,總長度為2,789.2 cM,每條染色體的平均長度為132.8 cM,平均標(biāo)記密度為0.30 cM/標(biāo)記；B基因組標(biāo)記數(shù)目最多(4,961)、長度最長(1,029.5 cM)且標(biāo)記密度最大(0.21 cM/標(biāo)記)；在所有染色體中,5B染色體標(biāo)記數(shù)最多(1,222),5D染色體最少(12)：4A染色體長度最長(193.8 cM),6D染色體長度最短(17.2 cM)；2B染色體標(biāo)記密度最大(0.11 cM/標(biāo)記),5D染色體標(biāo)記密度最小(8.78 cM/標(biāo)記)。由此可見,SNP是構(gòu)建高密度遺傳圖譜的有效標(biāo)記。2.利用構(gòu)建的高密度圖譜,結(jié)合3個環(huán)境和面儀、快速粘度儀和混合實(shí)驗(yàn)儀獲得的評價(jià)參數(shù),通過Cartographer 2.5軟件采用復(fù)合區(qū)間作圖法進(jìn)行全基因組QTL定位。共檢測到119個QTL,分布在20條染色體上(4D除外),其中2B、4B、5A、5B和6B染色體上的QTL分布最多(≥8個),單個QTL可解釋1.7-52.6%的表型變異；在檢測到的QTL中,有15個QTL比較穩(wěn)定(≤2個環(huán)境),且在所有環(huán)境中解釋表型變異率均大于10%,可將與這些QTL緊密連鎖的SNP標(biāo)記轉(zhuǎn)化為KASP標(biāo)記,用于分子標(biāo)記輔助育種；與前人研究結(jié)果比較,發(fā)現(xiàn)29個新的QTL(_≤2個環(huán)境),其中12個與和面儀曲線參數(shù)相關(guān),17個與快速粘度儀曲線參數(shù)相關(guān)；本文首次報(bào)道了混合實(shí)驗(yàn)儀曲線參數(shù)QTL定位,共檢測到55個QTL。此外,通過生物信息學(xué)的方法,發(fā)掘8個與面團(tuán)強(qiáng)度和淀粉糊化特性相關(guān)的候選基因,其中4個基因與氨基酸代謝途徑相關(guān),2個基因與蔗糖和淀粉代謝途徑相關(guān),2個基因與脂肪酸代謝途徑相關(guān)。3.從176個藁城8901/周麥16的重組自交系中隨機(jī)選取59個家系,利用660K SNP芯片對其進(jìn)行全基因組掃描,用于對已定位的QTL區(qū)域進(jìn)行標(biāo)記加密。通過加密圖譜,QC3.caas.3AS.2區(qū)間從10 cM縮短到2 cM,與QMPV.caas.5AL緊密連鎖標(biāo)記的遺傳距離從1.1 cM縮短至0.7 cM;QFV.caas.5AS區(qū)間從4.6 cM縮短至0.3 cM,將4B染色體上控制MTxW、DT和ST的共定位區(qū)間從2.3 cM縮短至1.6 cM。4.以247份遺傳基礎(chǔ)豐富的小麥品種(系)為材料,結(jié)合2個環(huán)境和面儀和快速粘度儀獲得的評價(jià)參數(shù),選取22,483個(包括15個功能標(biāo)記)稀有等位基因頻率大于5%且染色體位置已知的高質(zhì)量SNP標(biāo)記,采用Q+K的混合線性模型通過Tassel 5.0軟件進(jìn)行全基因組關(guān)聯(lián)分析。共檢測到150個標(biāo)記位點(diǎn)與和面儀及快速粘度儀獲得的評價(jià)參數(shù)顯著關(guān)聯(lián)(P0.001),分布于21條染色體上,單個位點(diǎn)可解釋4.0-32.7%的表型變異；2個環(huán)境下同時檢測到32個標(biāo)記位點(diǎn),其中19個位點(diǎn)與和面儀獲得的評價(jià)參數(shù)相關(guān),13個位點(diǎn)與快速粘度儀獲得的評價(jià)參數(shù)相關(guān)；與前人的研究對比,發(fā)現(xiàn)23個新的控制和面儀曲線參數(shù)位點(diǎn),32個新的控制快速粘度儀曲線參數(shù)位點(diǎn)。5.以156份遺傳基礎(chǔ)豐富的小麥品種(系)為材料,結(jié)合4個環(huán)境混合實(shí)驗(yàn)儀獲得的評價(jià)參數(shù),選取18,222(包括15個功能標(biāo)記)個稀有等位基因頻率大于5%且染色體位置已知的高質(zhì)量SNP標(biāo)記,采用Q+K的混合線性模型通過Tassel 5.0軟件進(jìn)行全基因組關(guān)聯(lián)分析。共檢測到145個標(biāo)記位點(diǎn)與混合實(shí)驗(yàn)儀獲得的評價(jià)參數(shù)顯著關(guān)聯(lián)(P0.001),分布在20條染色體上(4D除外),單個位點(diǎn)可解釋7.0～26.3%的表型變異,其中29個是穩(wěn)定的標(biāo)記位點(diǎn)(≥2個環(huán)境)。6.在連鎖和關(guān)聯(lián)分析中同時檢測到14個位點(diǎn),其中1AL、1BS、1DL、2BS (Ku_c21663_1390)、 5AL、5DS、6AS上的位點(diǎn)與面團(tuán)強(qiáng)度相關(guān),1BL、2AL、2BS (IACX712)、3AS、4BL、6BL和7BL上的位點(diǎn)與淀粉糊化特性相關(guān),這些位點(diǎn)是比較穩(wěn)定的,可用于蛋白質(zhì)和淀粉性狀基因的精細(xì)定位、克隆和分子標(biāo)記輔助育種,同時也表明連鎖和關(guān)聯(lián)分析兩者相互補(bǔ)充,相互驗(yàn)證。
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【學(xué)位授予單位】：中國農(nóng)業(yè)大學(xué)
【學(xué)位級別】：博士
【學(xué)位授予年份】：2016
【分類號】：S512.1
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本文編號：2382420