本文關(guān)鍵詞：小麥氮高效材料篩選及氮效率相關(guān)性狀QTL定位

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【摘要】：小麥?zhǔn)鞘澜缟先蠹Z食作物之一,同時(shí)也是食品、飼料及工業(yè)生產(chǎn)中最主要的原料。隨著全球人口的不斷增多,對(duì)小麥的需求量也越來(lái)越大,如何穩(wěn)定提高其產(chǎn)量成為了農(nóng)業(yè)生產(chǎn)最重要的任務(wù)之一。氮素作為小麥生長(zhǎng)發(fā)育中不可或缺的營(yíng)養(yǎng)元素,在小麥產(chǎn)量形成的過(guò)程中起到了不可替代的作用。為了滿(mǎn)足日益增長(zhǎng)的糧食需求,生產(chǎn)上一味追求提高作物單產(chǎn),導(dǎo)致氮肥施用量逐年增加,對(duì)環(huán)境造成了嚴(yán)重破壞,同時(shí)還造成作物養(yǎng)分利用效率降低,生產(chǎn)成本提高等一系列問(wèn)題。因此,如何提高小麥氮素利用效率,減少氮肥施入,成為了迫切需要解決的問(wèn)題。大量研究表明,同一作物不同品種(系)對(duì)氮素的吸收利用能力不同,氮高效材料小麥能夠在相對(duì)較低的氮供應(yīng)條件下正常生長(zhǎng)。可見(jiàn),氮高效小麥品種的培育是提高小麥氮素利用效率的重要途徑,而對(duì)具有較強(qiáng)氮效率的小麥種質(zhì)資源的篩選則是培育氮高效小麥品種的基礎(chǔ)。同時(shí),對(duì)于氮效率相關(guān)基因的定位也被證明是提高小麥氮效率的另一重要方法。但是氮素利用效率屬于多基因控制的數(shù)量性狀,易受環(huán)境影響,用傳統(tǒng)的遺傳分析方法難以準(zhǔn)確找到控制氮效率的相關(guān)基因,而QTL技術(shù)手段能夠?qū)Φ氏嚓P(guān)基因進(jìn)行快速與精準(zhǔn)的挖掘,通過(guò)QTL定位研究可揭示小麥氮素利用效率的遺傳控制,為小麥氮高效分子標(biāo)記輔助育種奠定基礎(chǔ)。因此,本研究以含171個(gè)株系的重組自交系群體(SHW-L1×川麥32)及其親本為研究材料,設(shè)置正常施氮與低氮脅迫兩種氮水平,通過(guò)連續(xù)兩年的大田試驗(yàn),對(duì)氮高效材料與氮效率相關(guān)性狀進(jìn)行篩選與QTL定位研究,以期從該重組自交系群體中篩選出氮素高效利用的小麥株系,尋找控制氮素利用的相關(guān)遺傳位點(diǎn),為氮高效分子標(biāo)記輔助育種與遺傳改良奠定基礎(chǔ),同時(shí)為優(yōu)質(zhì)資源的發(fā)掘與利用提供參考。主要結(jié)論如下：(1)以植株各部分含氮量、吸氮量以及植株氮素利用效率、氮素收獲指數(shù)、氮素干物質(zhì)生產(chǎn)效率、株高等13個(gè)性狀的相對(duì)值作為篩選指標(biāo)體系,通過(guò)主成分分析與系統(tǒng)聚類(lèi)分析方法,成功地在171個(gè)小麥株系中篩選得到了23個(gè)具有較高氮素利用效率的材料。其中,2013年篩選到了12個(gè)株系,其材料編號(hào)分別為36、119、210、46、42、150、74、97、50、132、38以及39；2014年則篩選到了13個(gè)株系,其材料編號(hào)分別為65、30、109、144、171、63、59、166、38、51、223、53以及146,而編號(hào)為38與59的2個(gè)株系在2013與2014年中均被篩選得到。(2)在4種環(huán)境條件下共檢測(cè)到了98個(gè)控制氮效率相關(guān)性狀的QTL位點(diǎn),分布于小麥所有21條染色體上,包括70個(gè)控制氮素指標(biāo)與28個(gè)控制主要農(nóng)藝性狀的位點(diǎn)。其中,46個(gè)位點(diǎn)的正向加性效應(yīng)來(lái)源于人工合成六倍體小麥SHW-L1,占所有QTL位點(diǎn)數(shù)的46.94%。在4種環(huán)境下同時(shí)檢測(cè)到的位點(diǎn)數(shù)有5個(gè),分別控制著小麥的單株分蘗數(shù)與單株有效穗數(shù),分布在2A、4A、5A(2個(gè))以及6A等4條染色體上。同時(shí),控制同一性狀,不在同一位點(diǎn)但區(qū)間位置卻十分相近的位點(diǎn)共26個(gè),分布在1B、1D、 2A、2D、4A、5A、6A、7A以及7D染色體上,控制了除秸稈吸氮量、籽粒吸氮量、植株吸氮量以及氮素干物質(zhì)生產(chǎn)效率外的9個(gè)性狀。此外,本研究還檢測(cè)到了14個(gè)具有一因多效的QTL位點(diǎn),分別分布在1B、2D、3A、3B、3D、4A、4D、5A、5D、6A、7A、7B以及7D等13條染色體上,其中,2D染色體上分布的一因多效位點(diǎn)最多；而所有該類(lèi)位點(diǎn)中控制性狀個(gè)數(shù)最多的位點(diǎn)則分別位于4A與5A染色體上,各控制了3個(gè)數(shù)量性狀,分別涉及植株氮素利用效率、氮素收獲指數(shù)與植株吸氮量以及株高、單株分蘗數(shù)與單株有效穗數(shù)。
【關(guān)鍵詞】：小麥 氮高效 篩選 氮效率相關(guān)性狀 QTL定位
【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(lèi)號(hào)】：S512.1
【目錄】：

• 摘要4-6
• Abstract6-11
• 1 研究背景及意義11-13
• 2 研究現(xiàn)狀綜述13-27
• 2.1 土壤中氮素存在形式及氮肥施用問(wèn)題13-15
• 2.1.1 氮素在土壤中的存在形式13
• 2.1.2 作物對(duì)氮素的吸收利用13-14
• 2.1.3 氮肥施用現(xiàn)狀及問(wèn)題14-15
• 2.2 作物氮高效材料篩選研究15-20
• 2.2.1 氮效率的概念15-16
• 2.2.2 氮素利用效率的基因型差異16-17
• 2.2.3 氮高效材料篩選體系17-19
• 2.2.5 小麥氮高效材料篩選進(jìn)展19-20
• 2.3 作物氮效率相關(guān)性狀QTL定位研究進(jìn)展20-27
• 2.3.1 QTL定位原理20-21
• 2.3.2 作圖群體的選擇21-22
• 2.3.3 遺傳圖譜的構(gòu)建22-23
• 2.3.4 QTL定位方法23-26
• 2.3.5 QTL定位的應(yīng)用26
• 2.3.6 小麥氮素利用效率相關(guān)性狀的QTL定位26-27
• 3 研究目標(biāo)、內(nèi)容和技術(shù)路線27-30
• 3.1 研究目標(biāo)27-28
• 3.2 研究?jī)?nèi)容28-29
• 3.3 技術(shù)路線29-30
• 4 小麥氮高效材料的篩選與評(píng)價(jià)30-48
• 4.1 材料與方法30-32
• 4.1.1 實(shí)驗(yàn)材料30
• 4.1.2 田間試驗(yàn)設(shè)計(jì)30-31
• 4.1.3 測(cè)定指標(biāo)與方法31-32
• 4.1.4 數(shù)據(jù)統(tǒng)計(jì)32
• 4.2 結(jié)果與分析32-46
• 4.2.1 基本參數(shù)估計(jì)32-34
• 4.2.2 方差分析34-37
• 4.2.3 相關(guān)分析37-40
• 4.2.4 主成分分析及綜合評(píng)價(jià)40-44
• 4.2.5 系統(tǒng)聚類(lèi)分析及氮高效材料篩選44-46
• 4.3 討論46-48
• 4.3.1 重組自交系是研究小麥氮高效特性的優(yōu)良材料46-47
• 4.3.2 篩選方法探討47-48
• 5 小麥氮效率相關(guān)性狀QTL定位48-78
• 5.1 材料與方法48
• 5.1.1 實(shí)驗(yàn)材料48
• 5.1.2 田間試驗(yàn)設(shè)計(jì)48
• 5.1.3 測(cè)定指標(biāo)與方法48
• 5.1.4 數(shù)據(jù)統(tǒng)計(jì)分析48
• 5.2 結(jié)果與分析48-75
• 5.2.1 氮效率相關(guān)性狀的表型分布48-52
• 5.2.2 氮效率相關(guān)性狀的方差分析52-53
• 5.2.3 氮效率相關(guān)性狀的相關(guān)分析53-59
• 5.2.4 氮效率及相關(guān)性狀的QTL位點(diǎn)分布59-68
• 5.2.5 氮效率相關(guān)性狀的QTL加性分析68-73
• 5.2.6 不同環(huán)境氮效率相關(guān)性狀的QTL差異表達(dá)73-75
• 5.3 討論75-78
• 5.3.1 相關(guān)性狀間的QTL分析75-76
• 5.3.2 不同研究群體定位結(jié)果的比較76-78
• 5.3.3 人工合成六倍體小麥在小麥氮高效育種中的應(yīng)用78
• 6 結(jié)論78-80
• 參考文獻(xiàn)80-90
• 致謝90

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