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《贵州大学》 2017年
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马尾松种质评价及生长性状相关QTL的初步定位

崔博文  
【摘要】:马尾松是重要的材用和脂用树种,其种质资源的遗传多样性非常丰富,广泛分布于我国南方大部分地区。本文以马尾松种质为材料,利用对不同种源形态和生理生化指标,综合评判不同种质对低磷胁迫的耐受性;利用ISSR标记和开发的马尾松特异IRAP标记,分析不同马尾松家系间的亲缘关系和遗传多样性;在连续6年表型性状测定基础上,对生长性状相关的QTL进行初步分析,构建马尾松速生性状的遗传连锁图谱,旨在为马尾松优良种质的发掘和分子育种提供理论指导。主要研究结果如下:1)采用珍珠岩为基质浇灌营养液的培养方法,对来自全国6省的7个种源,在3个低磷浓度下胁迫处理60d后,测定了5个农艺性状及10个生理生化性状,各种源表现出性状差异。将生长量和生理生化指标的相对值进行主成分分析和隶数函数分析,筛选出四川眉山种源,对轻度、中度和重度低磷胁迫均具有最强的耐受性。按耐低磷能力的强弱,马尾松种源可分为3类,四川眉山种源具有最强的耐低磷特性自成一类;福建龙岩和福建武平种源耐低磷能力较接近,聚在第二类,属于较耐低磷类型;贵州孟关与江西崇义、广西桐棉与湖南汝城这4个种源聚在第三类,属于所有7个种源中对低磷营养敏感的类型。通过灰色关联分析,探讨生理生化指标与低磷胁迫的关联程度,综合排序结果为:类胡萝卜素MDA根系活力总叶绿素ProSODCATPODSPSS,说明马尾松幼苗主要通过调节光合色素、根系活力和保护酶系统来抵抗低磷胁迫。2)采集贵州、福建和广西3个省种子园192个优良家系,应用ISSR分子标记分析了优良家系间的亲缘关系和遗传多样性。12条ISSR引物共检测到183条多态性谱带,多态比率达98.87%;聚类和PCA分析结果均表明,来源于同一种子园的材料往往能较好地聚在一起,且在同一种子园内相同特异性状的种质紧密聚在一类,来自广西南宁种子园的3个速生家系29-1、31-1和33-1单独聚为一类,与所有供试家系遗传关系均较远。将192个家系按“优良性状-采集地”的方式划分为6个类群,AMOVA分析显示,71.8%的遗传变异来自于类群内部,而28.2%的遗传变异来自于各类群间,类群间的遗传分化较大,遗传分化系数为0.226。贵州都匀速生家系的遗传变异程度在所有类群中最高,可与其他种子园种质形成高杂种优势组合。3)基于Ty1-copia和Ty3-gypsy反转录转座子LTR的RT序列,进一步开发了马尾松IRAP标记引物。利用开发的25条IRAP引物,分析了部分马尾松种子园无性系的亲缘关系,并构建DNA指纹图谱。与ISSR标记相比,用IRAP标记获得的60个供试家系的等位基因观察值Na、Nei’s遗传多样性H和Shannon多样性指数I,在物种水平上均略高于前者;采用IRAP分子标记可以检测到广西与福建资源基因组间更多的同源信息,包括都有的高产脂家系,并能有效地鉴定出红心材;引物P-3、SAR1、PPT2、P-12和P-16可以单独将60份供试家系准确区分开,这5条IRAP引物可作为马尾松种质鉴定的核心标记。4)以75株“83号家系”半同胞子代为作图群体,采用双假测交作图策略,在P=0.05显著性水平下对标记进行卡方检验,56个ISSR标记和154个IRAP标记符合1:1孟德尔分离比,占总多态标记数的60.9%。利用Ici Mapping Version4.1软件对上述标记进行连锁分析,构建了一张由12个连锁群(LOD=3)组成的遗传连锁框架图。该图谱包含205个标记,总图距4081.01c M,两个相邻标记间的平均间距为19.91 c M,基因组覆盖率为88.6%;每个连锁群上标记数从10个(Chromosome4)到43个(Chromosome1)不等;每个连锁群的长度从70.04 c M(Chromosome4)到617.69 c M(Chromosome1)不等,平均长度340.08 c M;最小间隔距离位于第4连锁群,平均间距7c M,最大间隔距离位于第2连锁群,平均间距27.81 c M。所构建的遗传图谱,可用于马尾松生长相关性状的QTL检测。5)采用区间作图法,在表型变异分析的基础上,对10~15a生的树高、胸径、材积和10a生冠幅进行QTL定位。在置信度LOD值为3条件下,检测到与树高相关的QTL 8个,与胸径相关的QTL 16个,与单株材积相关的QTL 72个,与冠幅相关的QTL 3个。检测到的QTL有些是一因多效的,有5个QTL聚集区位于4个不同的连锁群上,每个聚集区内定位2个以上生长性状。QTL在不同年份间表达不稳定,但在第1、7连锁群上分别检测到一个控制材积连年表达的QTL(QV1-1,QV7-1),在第2连锁群上检测到一个控制胸径连年表达的QTL QV2-1。
【学位授予单位】:贵州大学
【学位级别】:博士
【学位授予年份】:2017
【分类号】:S791.248

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