本文關鍵詞：小麥氮高效材料篩選及氮效率相關性狀QTL定位

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【摘要】：小麥是世界上三大糧食作物之一,同時也是食品、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,對小麥的需求量也越來越大,如何穩(wěn)定提高其產(chǎn)量成為了農(nóng)業(yè)生產(chǎn)最重要的任務之一。氮素作為小麥生長發(fā)育中不可或缺的營養(yǎng)元素,在小麥產(chǎn)量形成的過程中起到了不可替代的作用。為了滿足日益增長的糧食需求,生產(chǎn)上一味追求提高作物單產(chǎn),導致氮肥施用量逐年增加,對環(huán)境造成了嚴重破壞,同時還造成作物養(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題。大量研究表明,同一作物不同品種(系)對氮素的吸收利用能力不同,氮高效材料小麥能夠在相對較低的氮供應條件下正常生長�？梢�,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,而對具有較強氮效率的小麥種質資源的篩選則是培育氮高效小麥品種的基礎。同時,對于氮效率相關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確找到控制氮效率的相關基因,而QTL技術手段能夠對氮效率相關基因進行快速與精準的挖掘,通過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記輔助育種奠定基礎。因此,本研究以含171個株系的重組自交系群體(SHW-L1×川麥32)及其親本為研究材料,設置正常施氮與低氮脅迫兩種氮水平,通過連續(xù)兩年的大田試驗,對氮高效材料與氮效率相關性狀進行篩選與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遺傳位點,為氮高效分子標記輔助育種與遺傳改良奠定基礎,同時為優(yōu)質資源的發(fā)掘與利用提供參考。主要結論如下：(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)、氮素干物質生產(chǎn)效率、株高等13個性狀的相對值作為篩選指標體系,通過主成分分析與系統(tǒng)聚類分析方法,成功地在171個小麥株系中篩選得到了23個具有較高氮素利用效率的材料。其中,2013年篩選到了12個株系,其材料編號分別為36、119、210、46、42、150、74、97、50、132、38以及39；2014年則篩選到了13個株系,其材料編號分別為65、30、109、144、171、63、59、166、38、51、223、53以及146,而編號為38與59的2個株系在2013與2014年中均被篩選得到。(2)在4種環(huán)境條件下共檢測到了98個控制氮效率相關性狀的QTL位點,分布于小麥所有21條染色體上,包括70個控制氮素指標與28個控制主要農(nóng)藝性狀的位點。其中,46個位點的正向加性效應來源于人工合成六倍體小麥SHW-L1,占所有QTL位點數(shù)的46.94%。在4種環(huán)境下同時檢測到的位點數(shù)有5個,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)以及6A等4條染色體上。同時,控制同一性狀,不在同一位點但區(qū)間位置卻十分相近的位點共26個,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生產(chǎn)效率外的9個性狀。此外,本研究還檢測到了14個具有一因多效的QTL位點,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最多；而所有該類位點中控制性狀個數(shù)最多的位點則分別位于4A與5A染色體上,各控制了3個數(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)。
【關鍵詞】：小麥 氮高效 篩選 氮效率相關性狀 QTL定位
【學位授予單位】：四川農(nóng)業(yè)大學
【學位級別】：碩士
【學位授予年份】：2015
【分類號】：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題13-15
• 2.1.1 氮素在土壤中的存在形式13
• 2.1.2 作物對氮素的吸收利用13-14
• 2.1.3 氮肥施用現(xiàn)狀及問題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展19-20
• 2.3 作物氮效率相關性狀QTL定位研究進展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 遺傳圖譜的構建22-23
• 2.3.4 QTL定位方法23-26
• 2.3.5 QTL定位的應用26
• 2.3.6 小麥氮素利用效率相關性狀的QTL定位26-27
• 3 研究目標、內(nèi)容和技術路線27-30
• 3.1 研究目標27-28
• 3.2 研究內(nèi)容28-29
• 3.3 技術路線29-30
• 4 小麥氮高效材料的篩選與評價30-48
• 4.1 材料與方法30-32
• 4.1.1 實驗材料30
• 4.1.2 田間試驗設計30-31
• 4.1.3 測定指標與方法31-32
• 4.1.4 數(shù)據(jù)統(tǒng)計32
• 4.2 結果與分析32-46
• 4.2.1 基本參數(shù)估計32-34
• 4.2.2 方差分析34-37
• 4.2.3 相關分析37-40
• 4.2.4 主成分分析及綜合評價40-44
• 4.2.5 系統(tǒng)聚類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 小麥氮效率相關性狀QTL定位48-78
• 5.1 材料與方法48
• 5.1.1 實驗材料48
• 5.1.2 田間試驗設計48
• 5.1.3 測定指標與方法48
• 5.1.4 數(shù)據(jù)統(tǒng)計分析48
• 5.2 結果與分析48-75
• 5.2.1 氮效率相關性狀的表型分布48-52
• 5.2.2 氮效率相關性狀的方差分析52-53
• 5.2.3 氮效率相關性狀的相關分析53-59
• 5.2.4 氮效率及相關性狀的QTL位點分布59-68
• 5.2.5 氮效率相關性狀的QTL加性分析68-73
• 5.2.6 不同環(huán)境氮效率相關性狀的QTL差異表達73-75
• 5.3 討論75-78
• 5.3.1 相關性狀間的QTL分析75-76
• 5.3.2 不同研究群體定位結果的比較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用78
• 6 結論78-80
• 參考文獻80-90
• 致謝90

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