發(fā)布時(shí)間：2017-08-11 12:08

  本文關(guān)鍵詞：節(jié)節(jié)麥形態(tài)學(xué)性狀和苗期耐低磷相關(guān)性狀的全基因組關(guān)聯(lián)分析

  更多相關(guān)文章： 節(jié)節(jié)麥 形態(tài)學(xué)性狀 耐低磷 SNP 關(guān)聯(lián)分析

【摘要】：節(jié)節(jié)麥(Aegilops tauschii)是普通小麥的祖先種之一、D染色體組的供體種。自然界所具有的眾多節(jié)節(jié)麥居群中存在著大量的、現(xiàn)有普通小麥所不具有的優(yōu)良基因,如抗病基因、抗蟲基因和抗逆基因等,是普通小麥改良的寶貴資源。節(jié)節(jié)麥具有明顯不同于普通小麥的形態(tài)學(xué)特征,其形態(tài)學(xué)遺傳多樣性遠(yuǎn)比普通小麥豐富,并且節(jié)節(jié)麥?zhǔn)瞧胀ㄐ←湹亩?jí)基因源,因此,節(jié)節(jié)麥?zhǔn)峭貙捚胀ㄐ←溸z傳基礎(chǔ)、改良普通小麥遺傳背景的理想近緣物種,而全面系統(tǒng)地研究節(jié)節(jié)麥的形態(tài)學(xué)遺傳多樣性有利于充分、有效和合理地利用這些有價(jià)值的資源。另外,節(jié)節(jié)麥因其含有豐富的抗逆基因并且容易轉(zhuǎn)移到普通小麥中去而成為較理想的改良小麥耐低磷特性的近緣物種,然而,國(guó)內(nèi)外對(duì)節(jié)節(jié)麥耐低磷基因型的篩選、鑒定和利用的研究較少,其豐富而優(yōu)良的耐低磷基因有待發(fā)掘利用。本研究以不同來(lái)源地的節(jié)節(jié)麥自然群體為材料,對(duì)田間調(diào)查的節(jié)節(jié)麥的29個(gè)形態(tài)學(xué)性狀作出了系統(tǒng)評(píng)價(jià),并使用液培法在溫室內(nèi)篩選出耐低磷的節(jié)節(jié)麥基因型；此外,利用覆蓋節(jié)節(jié)麥全基因組的10K SNP芯片進(jìn)行關(guān)聯(lián)分析,鑒定出了影響節(jié)節(jié)麥形態(tài)學(xué)性狀的顯著SNP位點(diǎn)和與節(jié)節(jié)麥耐低磷性狀相關(guān)的顯著SNP位點(diǎn),并通過(guò)公共數(shù)據(jù)庫(kù)預(yù)測(cè)了部分候選基因。主要研究結(jié)果如下：1.對(duì)322份節(jié)節(jié)麥自然群體進(jìn)行兩年29個(gè)形態(tài)學(xué)性狀的調(diào)查統(tǒng)計(jì),方差分析表明該自然群體存在顯著的遺傳變異。遺傳率分析表明穎殼寬一和穎殼寬二的遺傳率最高(0.94)而葉片數(shù)的遺傳率最低(0.27),其余形態(tài)學(xué)性狀具有中等遺傳率估計(jì)值。相關(guān)分析表明：同一性狀在年份間均達(dá)到極顯著相關(guān)(P0.01),不同性狀間的相關(guān)性以穎殼寬一和穎殼寬二最高(r=0.891**),芒長(zhǎng)二、小穗寬、穎殼高一、穎殼高二、外稃寬一、外稃寬二、內(nèi)稃長(zhǎng)二、內(nèi)稃寬一和內(nèi)稃寬二分別與其它所有性狀都顯著相關(guān)(P0.05)。判別函數(shù)分析表明依據(jù)形態(tài)學(xué)性狀對(duì)節(jié)節(jié)麥進(jìn)行分類與依據(jù)基因型對(duì)節(jié)節(jié)麥進(jìn)行分類的一致率為90.4%。聚類分析表明通過(guò)形態(tài)學(xué)性狀可將節(jié)節(jié)麥分為4大類。這說(shuō)明節(jié)節(jié)麥依據(jù)表型的分類與依據(jù)基因型的分類并不完全一致,也與節(jié)節(jié)麥的地理來(lái)源沒(méi)有直接的聯(lián)系。2. 利用覆蓋節(jié)節(jié)麥全基因組的7185個(gè)SNP標(biāo)記進(jìn)行29個(gè)形態(tài)學(xué)性狀的全基因組關(guān)聯(lián)分析,結(jié)果表明：在顯著水平-lg(p)≥3.84下,一般線性模型檢測(cè)到12444個(gè)顯著關(guān)聯(lián)的SNP標(biāo)記,混合線性模型檢測(cè)到28個(gè)顯著關(guān)聯(lián)的SNP標(biāo)記,這些顯著SNP所能解釋的表型變異在2.04%-9.35%范圍內(nèi)。兩種模型檢測(cè)一致的SNP標(biāo)記數(shù)為15個(gè),與10個(gè)形態(tài)學(xué)性狀相關(guān),這些顯著一致的SNP標(biāo)記分布在除1D以外的其余6條染色體上。3. 使用兩種模型下檢測(cè)一致的15個(gè)顯著SNP標(biāo)記進(jìn)行形態(tài)學(xué)性狀相關(guān)候選基因的預(yù)測(cè),利用公共數(shù)據(jù)庫(kù)進(jìn)行序列比對(duì),結(jié)果一共預(yù)測(cè)了21個(gè)影響形態(tài)學(xué)性狀的候選基因。這些候選基因按照功能可分為4類：第1類編碼多種酶,包括AXAH3. ZCCT2、ZCCT1等；第2類編碼激素響應(yīng)蛋白,包括Aux/LAA family protein gene、 ERF1;第3類編碼調(diào)控元件,包括1J9.1、1J9.2和Rht-D1b;第4類編碼轉(zhuǎn)位因子,包括116F2、115G1基因。4.對(duì)380份節(jié)節(jié)麥自然群體進(jìn)行低磷和正常供磷條件下的水培試驗(yàn),方差分析表明所測(cè)性狀都受到供磷水平的顯著影響。不同性狀間的遺傳率估計(jì)存在明顯差異,其中生物量相關(guān)性狀有較高的遺傳率估計(jì)值。主成分分析和多元線性回歸分析表明根干重、地上部干重和總干重是篩選耐低磷基因型時(shí)應(yīng)優(yōu)先考慮的指標(biāo)。通過(guò)耐低磷指數(shù)和綜合得分可將全部節(jié)節(jié)麥分為三類：耐低磷基因型(17%)、中間型(58%)和磷敏感型(25%)；其中,來(lái)自中國(guó)、土耳其、烏茲別克斯坦和阿塞拜疆的節(jié)節(jié)麥具有較高的耐低磷能力。在63份耐低磷基因型中,最耐低磷的5份節(jié)節(jié)麥依次是：AS623282.AS623011、AS623285-1、AS623305和AS623020,通過(guò)比較耐低磷指數(shù)和綜合得分發(fā)現(xiàn),這5份節(jié)節(jié)麥比六倍體小麥中國(guó)春和川農(nóng)16、四倍體小麥AS2255和AS313具有更高的耐低磷能力,其可用作今后改良小麥耐低磷特性的寶貴資源。5.利用覆蓋節(jié)節(jié)麥全基因組的7185個(gè)SNP標(biāo)記進(jìn)行10個(gè)耐低磷相關(guān)性狀的全基因組關(guān)聯(lián)分析,結(jié)果表明：在顯著水平-1gp)≥3.84下,一般線性模型檢測(cè)到149個(gè)顯著關(guān)聯(lián)的SNP標(biāo)記,混合線性模型檢測(cè)到40個(gè)顯著關(guān)聯(lián)的SNP標(biāo)記,這些顯著SNP所能解釋的表型變異在4.183%-8.265%范圍內(nèi)。兩種模型檢測(cè)一致的SNP標(biāo)記數(shù)為25個(gè),與6個(gè)耐低磷性狀相關(guān),這些一致顯著的SNP標(biāo)記分布在節(jié)節(jié)麥的所有7條染色體上。6. 使用兩種模型下檢測(cè)一致的25個(gè)顯著SNP標(biāo)記進(jìn)行耐低磷相關(guān)候選基因的預(yù)測(cè),利用公共數(shù)據(jù)庫(kù)進(jìn)行序列比對(duì),結(jié)果一共預(yù)測(cè)了26個(gè)耐低磷相關(guān)的候選基因,這些基因按照功能可大致分為6類：第1類基因編碼防御響應(yīng)蛋白,包括putative alliin lyase gene和Pm3；第2類基因編碼許多生化途徑的酶,包括CKX2.4、CKX2.5、PMM-D1、Acc-1、Acc-2、LR34和cytochrome P450;第3類基因編碼轉(zhuǎn)錄因子和啟動(dòng)子,包括WMR、WM5A、WM5B、wpi6、TaAP2-A、TaAP2-BΟ TaAP2-D、m7和Tamyb10-D1;第4類基因編碼貯藏蛋白,包括Glo-2和Glu-Dty;第5類是春化基因VRN2；第6類基因控制代謝途徑的其它蛋白的合成,包括ASY1、pdil7-2、Rht-A、Wknox1b和H2A基因。
【關(guān)鍵詞】：節(jié)節(jié)麥 形態(tài)學(xué)性狀 耐低磷 SNP 關(guān)聯(lián)分析
【學(xué)位授予單位】：四川農(nóng)業(yè)大學(xué)
【學(xué)位級(jí)別】：碩士
【學(xué)位授予年份】：2015
【分類號(hào)】：S512.1
【目錄】：

• 摘要4-6
• Abstract6-10
• 第一章 文獻(xiàn)綜述10-21
• 1.1 節(jié)節(jié)麥概述10-13
• 1.1.1 節(jié)節(jié)麥的分類與分布10-11
• 1.1.2 節(jié)節(jié)麥與小麥的進(jìn)化關(guān)系11-12
• 1.1.3 節(jié)節(jié)麥的形態(tài)學(xué)特征12
• 1.1.4 節(jié)節(jié)麥基因組研究進(jìn)展12-13
• 1.1.5 節(jié)節(jié)麥特異基因的發(fā)掘進(jìn)展13
• 1.2 節(jié)節(jié)麥與小麥耐低磷特性的改良13-15
• 1.2.1 土壤缺磷對(duì)小麥產(chǎn)量的限制13-14
• 1.2.2 節(jié)節(jié)麥改良小麥耐低磷特性的潛力14-15
• 1.2.3 小麥耐低磷相關(guān)的QTL定位進(jìn)展15
• 1.3 關(guān)聯(lián)分析15-19
• 1.3.1 關(guān)聯(lián)分析的基礎(chǔ)和特點(diǎn)15-16
• 1.3.2 關(guān)聯(lián)分析的研究策略16-18
• 1.3.3 關(guān)聯(lián)分析在植物中的應(yīng)用18-19
• 1.4 本研究的目的與意義19-21
• 第二章 節(jié)節(jié)麥形態(tài)學(xué)性狀的全基因組關(guān)聯(lián)分析21-40
• 2.1 材料與方法21-23
• 2.1.1 植物材料21
• 2.1.2 技術(shù)路線21
• 2.1.3 表型測(cè)定及數(shù)據(jù)處理21-22
• 2.1.4 關(guān)聯(lián)分析22-23
• 2.2 結(jié)果與分析23-35
• 2.2.1 表型評(píng)價(jià)23
• 2.2.2 節(jié)節(jié)麥的分類23-29
• 2.2.3 29個(gè)形態(tài)學(xué)性狀的關(guān)聯(lián)分析29
• 2.2.4 著關(guān)聯(lián)位點(diǎn)及候選基因預(yù)測(cè)29-35
• 2.3 討論35-40
• 第三章 節(jié)節(jié)麥苗期耐低磷相關(guān)性狀的全基因組關(guān)聯(lián)分析40-67
• 3.1 材料與方法40-42
• 3.1.1 植物材料40
• 3.1.2 技術(shù)路線40
• 3.1.3 表型鑒定試驗(yàn)設(shè)計(jì)40-41
• 3.1.4 表型數(shù)據(jù)測(cè)定及處理41-42
• 3.1.5 關(guān)聯(lián)分析42
• 3.2 結(jié)果與分析42-59
• 3.2.1 不同供磷水平下節(jié)節(jié)麥各性狀的差異42
• 3.2.2 各性狀的遺傳率分析和相關(guān)性分析42-45
• 3.2.3 主成分分析和多元線性回歸分析45-48
• 3.2.4 耐低磷節(jié)節(jié)麥基因型的篩選48-51
• 3.2.5 不同來(lái)源地節(jié)節(jié)麥之間耐低磷能力比較51
• 3.2.6 篩選出的耐低磷節(jié)節(jié)麥與其它小麥耐低磷能力比較51
• 3.2.7 不同磷水平下節(jié)節(jié)麥苗期性狀全基因組關(guān)聯(lián)分析51-59
• 3.3 討論59-67
• 3.3.1 根系性狀在耐低磷篩選中的重要性59
• 3.3.2 苗期對(duì)節(jié)節(jié)麥耐低磷特性的評(píng)價(jià)59-63
• 3.3.3 節(jié)節(jié)麥耐低磷篩選和評(píng)價(jià)指標(biāo)63
• 3.3.4 更好地利用節(jié)節(jié)麥耐低磷基因資源63-64
• 3.3.5 關(guān)聯(lián)SNP位點(diǎn)與已知小麥耐低磷QTL比較分析64-65
• 3.3.6 關(guān)聯(lián)分析所揭示的耐低磷候選基因65-67
• 參考文獻(xiàn)67-76
• 致謝76-77
• 附錄77-95
• 在讀期間發(fā)表和待發(fā)表的文章95

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