【摘要】：柑橘不僅是世界上第一大水果,也是我國重要的果樹之一。作為一種常綠植物,柑橘的光合效率明顯低于多數(shù)C3木本植物,而光合作用是形成植物生物產(chǎn)量的根基,不僅影響樹體生長,也對果實的產(chǎn)量和品質(zhì)造成影響。光合效率是一種數(shù)量性狀,影響因素眾多,目前在柑橘中的遺傳研究報道較少。測試雜交群體的重要光合作用相關(guān)性狀,研究其遺傳關(guān)系,同時開發(fā)新型標(biāo)記構(gòu)建柑橘遺傳連鎖圖譜,挖掘與柑橘光合作用相關(guān)的QTLs(Quantitative Trait Loci)及緊密連鎖的分子標(biāo)記目前尚未見報道。相關(guān)研究對柑橘光合效率的研究和改良具有重要的理論和實踐價值,將有助于提高柑橘高光合效率育種的水平。本研究利用梨橙2號×晚蜜2號所得的80株F1代材料為作圖群體,開發(fā)COS(Conserved Ortholog Sequence)引物和SSR(Simple Sequence Repeat)引物,并利用已公布的其它SSR引物,構(gòu)建了新的柑橘遺傳連鎖圖譜。同時,采用LI-6400XT便攜式光合儀和SPAD502葉綠素儀,測定和分析了親本和作圖群體的光合作用相關(guān)性狀。最后結(jié)合所構(gòu)建的含所有標(biāo)記的遺傳圖譜對柑橘的光合作用相關(guān)性狀進(jìn)行QTL定位分析。主要結(jié)果如下:1.引物設(shè)計。根據(jù)測序克里邁丁和甜橙基因組信息,從Phytozome網(wǎng)站下載了1184條測序克里邁丁Conserved ortholog sequences,在NCBI(National Center for Biotechnology Information)中與測序甜橙序列blast比對后,篩選獲得在啟動子區(qū)或編碼區(qū)內(nèi)克里邁丁和甜橙具有一個或多個Gaps的保守直系同源序列275條,并從這些序列成功設(shè)計出261對COS引物。運用SSRIT(Simple Sequence Repeat Identification Tool)等工具搜索測序克里邁丁COS及臨近序列中的SSR序列,設(shè)計出與特定COS序列相關(guān)的SSR引物65對,命名為CSSRC。2.引物篩選和群體擴增。首先采用親本及6個F1代個體,對326對新開發(fā)合成的COS、CSSRC引物進(jìn)行了引物篩選,從中篩選出198對譜帶清晰、穩(wěn)定性好、具有多態(tài)性的引物;COS引物164對,多態(tài)性比率約63%,CSSRC引物34對,多態(tài)性比率約52%。以篩選出的多態(tài)性引物及41對已公布的在該群體具多態(tài)性的SSR引物對全部樣品進(jìn)行擴增分析。3.遺傳連鎖圖譜構(gòu)建。運用Join Map?4.0軟件,分別對COS標(biāo)記以及COS標(biāo)記合并其它SSR標(biāo)記進(jìn)行遺傳連鎖分析,得到兩張新柑橘遺傳連鎖圖譜:僅含有COS標(biāo)記的圖譜,總計165個標(biāo)記,10個連鎖群,總長度為816.1 c M,標(biāo)記間平均距離約為4.9 cM;含COS標(biāo)記和其它SSR標(biāo)記的圖譜,總計240個標(biāo)記,9個連鎖群,總長度為1186.4 c M,標(biāo)記間平均距離約為4.9 c M。4.親本及作圖群體光合作用相關(guān)性狀測定和分析。(1)凈光合速率(net Photosynthetic rate,Pn)。群體平均值為6.49μmol/m~2·s,變異范圍為2.27~9.92μmol/m~2·s,分布接近正態(tài)分布;雙親的Pn分別為6.45μmol/m~2·s和6.68μmol/m~2·s,親中值為6.57μmol/m~2·s;群體平均值與親中值非常接近,但后代Pn變異大,出現(xiàn)明顯高于或低于親本的個體,雜交育種改良空間比較大。(2)蒸騰速率(Transpiration rate,Tr)。群體平均值為2.00 mmol/m~2·s,變異范圍為0.80~3.76 mmol/m~2·s,分布接近正態(tài)分布;雙親的Tr分別為1.74mmol/m~2·s和1.80 mmol/m~2·s,親中值為1.77 mmol/m~2·s;群體平均值較親中值更高,后代Tr變異大,出現(xiàn)明顯高于或低于親本的個體,雜交育種改良空間比較大。(3)胞間CO2濃度(Intercellular CO2 concentration,Ci)。群體平均值為202.07μmol/mol,變異范圍為119.74~272.74μmol/mol,分布接近正態(tài)分布;雙親的Ci分別為249.39μmol/mol和255.04μmol/mol,親中值為252.22μmol/mol;群體平均值較親中值更低,但后代Ci出現(xiàn)了明顯高于或低于親本的個體,雜交改良有一定空間。(4)氣孔導(dǎo)度(Conductance to H2O,Cond)。群體平均值為0.08 mol/m~2·s,變異范圍為0.03~0.15 mol/m~2·s,分布接近正態(tài)分布;雙親的Cond分別為0.12mol/m~2·s和0.13 mol/m~2·s,親中值為0.13 mol/m~2·s;群體平均值較親中值更低,后代Cond出現(xiàn)明顯低于親本的個體,高于親本的個體較少,表明通過雜交育種提升氣孔導(dǎo)度的空間有限。(5)葉綠素含量SPAD值。群體平均值為71.55,變異范圍為58.85~79.28,分布接近正態(tài)分布;雙親的葉綠素含量SPAD值分別為77.42和79.37,親中值為78.40;群體平均值較親中值更低,但后代SPAD值出現(xiàn)了明顯低于親本的個體,未出現(xiàn)高于SPAD較高親本的個體,表明雜交培育葉綠素含量顯著提升的后代的難度比較大。5.光合作用相關(guān)性狀的相關(guān)性分析。運用SPSS軟件進(jìn)行相關(guān)性分析,結(jié)果顯示:(1)Pn分別以相關(guān)系數(shù)0.639和0.762與Tr、Cond呈極顯著正相關(guān),以相關(guān)系數(shù)0.251與葉綠素含量SPAD值呈顯著正相關(guān),以相關(guān)系數(shù)0.105與Ci呈正相關(guān)。表明Pn可能受到Tr、Cond和葉綠素含量的顯著影響。(2)Tr分別以相關(guān)系數(shù)0.552和0.742與Ci、Cond呈極顯著正相關(guān),以相關(guān)系數(shù)0.210與葉綠素含量SPAD值呈正相關(guān)。表明Tr可能與Ci和Cond有非常密切的關(guān)系。(3)Ci以相關(guān)系數(shù)0.602與Cond呈極顯著正相關(guān),以相關(guān)系數(shù)0.171與葉綠素含量SPAD值呈正相關(guān)。表明Ci可能與Cond關(guān)系密切。(4)Cond以相關(guān)系數(shù)0.189與葉綠素含量SPAD值呈正相關(guān)。表明葉綠素含量可能并非Cond的主要影響因子。6.光合作用相關(guān)性狀的QTL分析。運用Map QTL6.0分析軟件,采用區(qū)間作圖法(Interval Mapping,IM)對柑橘光合作用相關(guān)性狀進(jìn)行QTL初步檢測,再采用多重區(qū)間作圖法優(yōu)化,兩者檢測結(jié)果一致,結(jié)果如下:(1)在LOD≥3.10的條件下,共檢測到5個與柑橘Pn相關(guān)的QTLs,其中3個QTLs分布在LW3上,命名為qtl3.2(Pn)、qtl3.3(Pn)和COSC3-35(Pn),貢獻(xiàn)率分別為16.6%、17.6%、17.8%;2個QTLs分布在LW6上,命名為qtl6.4(Pn)和TAA1(Pn),貢獻(xiàn)率分別為16.4%和16.5%。(2)在LOD≥3.90的條件下,共檢測到5個與柑橘Tr相關(guān)的QTLs,其中1個QTL位點分布在LW2上,命名為qtl2.1(Tr),貢獻(xiàn)率為21.0%;4個QTLs分布在LW3上,命名為qtl3.1(Tr)、qtl3.2(Tr)、qtl3.3(Tr)和COSC3-35(Tr),貢獻(xiàn)率分別為21.8%、21.9%、20.5%和20.5%。(3)在LOD≥3.60的條件下,共檢測到6個與柑橘Ci相關(guān)的QTLs,全部分布在LW2上,命名為qtl2.2(Ci)、qtl2.3(Ci)、qtl2.4(Ci)、qtl2.5(Ci)、qtl2.6(Ci)和COSC2-7(Ci),貢獻(xiàn)率分別為19.0%、19.9%、19.7%、19.3%、18.9%和20.1%。(4)在LOD≥2.57的條件下,共檢測到4個與柑橘Cond相關(guān)的QTLs,其中1個QTL位點分布在LW2上,命名為COSC2-24(Cond),貢獻(xiàn)率為13.9%;2個QTLs分布在LW3上,命名為qtl3.3(Cond)和COSC3-35(Cond),貢獻(xiàn)率均為13.8%;1個QTL位點分布在LW9上,命名為Lc SSR115(Cond),貢獻(xiàn)率為15.5%。(5)在LOD≥2.33的條件下,共檢測到5個與柑橘葉綠素含量相關(guān)的QTLs,其中4個QTLs分布在LW6上,命名為qtl6.1(chl)、qtl6.2(chl)、qtl6.3(chl)和COSC6-18(chl),貢獻(xiàn)率分別為12.8%、13.3%、12.6%和13.2%;1個QTL分布在LW9上,命名為Lc SSR122(chl),貢獻(xiàn)率為14.1%。7.光合作用相關(guān)QTL所在區(qū)域的基因分析。重點對定位的凈光合速率QTL所在的區(qū)間進(jìn)行了基因分析,發(fā)現(xiàn)在Lc SSR127~COSC3-35區(qū)間,含有煙酰胺腺嘌呤二核苷酸(NAD+)轉(zhuǎn)運體、滲透壓鉀轉(zhuǎn)運體等與光合作用可能直接相關(guān)的功能基因,這些功能基因的發(fā)現(xiàn),為開展這些基因的研究以及開展柑橘光合作用的MAS(Marker-assisted selection)研究提供了參考。
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【學(xué)位授予單位】：西南大學(xué)
【學(xué)位級別】：碩士
【學(xué)位授予年份】：2017
【分類號】：S666

【參考文獻(xiàn)】

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本文編號：2510472