假儉草種質遺傳多樣性分析、遺傳圖譜構建及重要性狀QTL定位.pdf

1、假儉草（Eremochloa ophiuroides）是禾本科蜈蚣草屬多年生暖季型草坪草，是蜈蚣草屬中唯一用作草坪草的物種。由于起步較晚，假儉草在遺傳圖譜構建、QTL定位、性狀的遺傳分析、遺傳多樣性分析及核心種質構建等領域的研究遠遠落后于其它植物。本研究對148份假儉草種源的遺傳多樣性進行了分析，在此基礎上初步構建了假儉草的核心種質;以兩份外部性狀存在差異且遺傳距離較遠的假儉草種源為親本配置雜交組合;在對雜交后代重要的外部性狀（包括營養(yǎng)

2、性狀和生殖性狀）進行觀測的基礎上，利用“主基因+多基因混合遺傳模型”分析方法對這些性狀進行了遺傳分析;以F1后代為作圖群體，采用擬測交作圖策略，構建了假儉草的遺傳圖譜;同時應用WinQTLCart軟件結合構建的遺傳圖譜對控制這些性狀的QTL進行了定位。具體研究結果如下:
　　 1.假儉草種質資源遺傳多樣性分析及核心種質的初步建立
　　 1.1 正交設計優(yōu)化假儉草SRAP-PCR反應體系以假儉草葉片DNA為模板，采用正交試

3、驗設計，以Mg2+、dNTP、引物和Taq DNA聚合酶四種因素三個水平，對假儉草SRAP反應體系進行研究，并比較了不同濃度模板DNA對擴增效果的影響，建立了假儉草的SRAP最佳反應體系。結果表明，假儉草SRAP-PCR最佳反應體系為:2μ(l)10×PCR buffer、60ng模板DNA、Mg2+1.50mmol·L-1、dNTP260μ mol·L-1、引物0.25μmol·L-1、Taq DNA聚合酶0.5U，總體積為20μl。

4、各因素對擴增反應結果均有不同影響，其中以Mg2+濃度影響最大，Taq DNA聚合酶的影響最小。這一體系的建立為今后利用SRAP標記技術進行假儉草分子遺傳學研究提供了科學的依據(jù)。
　　 1.2 假儉草種質資源遺傳多樣性分析應用27對SRAP分子標記對148份假儉草種源進行了遺傳多樣性分析，結果表明:(1)27對SRAP引物共擴增出461個位點，其中具有多態(tài)性的位點有397個，多態(tài)性位點比率為86.12％; Nei's遺傳多樣性指數(shù)

5、為0.2821;Shannon信息指數(shù)為0.4282，表明假儉草具有較高的遺傳多樣性水平;(2)假儉草種源各群體的遺傳多樣性分析結果表明，各群體的遺傳多樣性由高到低的順序依次為安徽群體＞湖南群體＞江蘇群體＞廣東群體＞河南群體＞浙江群體＞貴州群體＞四川群體＞福建群體＞重慶群體＞江西群體＞廣西群體＞美國群體＞湖北群體;(3)群體間遺傳關系分析表明，25.29％的遺傳變異存在于群體之間，74.71％的變異存在于群體內，群體間的基因流為1.47

6、69，表明假儉草種源的遺傳變異在很大程度上存在于群體內。各群體間UPGMA聚類分析結果表明，安徽與江蘇群體最先聚類，湖北群體與其它群體最后聚在一起，來自相鄰省份的群體有優(yōu)先聚類的趨勢;(4)148份假儉草種源的UPGMA聚類分析結果表明，假儉草種源并沒有按照地理位置進行嚴格的聚類，各地種源有交叉聚類現(xiàn)象，但各小組內有按地理位置聚類的趨勢，表明假儉草種源的遺傳距離與其地理分布有一定的相關性。
　　 1.3 假儉草核心種質的初步建立

7、根據(jù)SRAP分子聚類結果，對148份假儉草種源分別采取聚類-分組法、產(chǎn)地分組-聚類分組法和逐步聚類法進行核心種質的選擇，比較了不同取樣方法及取樣比例的15個樣本群的多態(tài)性位點數(shù)、多態(tài)性位點百分率、觀測等位基因數(shù)、有效等位基因數(shù)、Nei's遺傳多樣性指數(shù)和Shannon's信息指數(shù)等參數(shù)，最終選擇了43個樣本組成的樣本群作為核心種質。對初始種質和核心種質群體的觀測等位基因數(shù)、有效等位基因數(shù)、Nei's遺傳多樣性指數(shù)和Shannon信息指數(shù)

8、分別作t測驗，可以看出核心種質保留了初始種質29.7％的樣品，多態(tài)位點和多態(tài)位點百分率保留率達到98.74％，觀測等位基因數(shù)、有效等位基因數(shù)、Nei's遺傳多樣性指數(shù)、Shannon信息指數(shù)的保留率分別為98.72％、100.91％、101.45％、101.19％，可見核心種質能很好的代表初始種質。
　　 2.假儉草重要性狀的遺傳分析
　　 2.1 假儉草雜交后代真實性鑒定及多態(tài)性SRAP引物篩選以假儉草兩親本(E102

9、、E092(1)及其雜交后代為材料，從400對SRAP引物組合中篩選出具有父本特征帶的引物，選取其中帶型穩(wěn)定、清晰的引物組合進行雜種真實性鑒定，結果表明:400對SRAP引物組合中具有多態(tài)性的引物有162對，占供試引物的40.5％，162對多態(tài)性引物共擴增出288個多態(tài)性位點，平均每對引物的多態(tài)性位點為1.78個;兩個親本間具有父本特征帶的引物組合共有36對，應用6對SRAP引物（303、297、283、180、332和358）對雜種后

10、代進行了雜種真實性鑒定，其中真雜種數(shù)目為89個.上述鑒定的假儉草真雜種和多態(tài)性SRAP引物可以用于構建假儉草遺傳連鎖圖譜及重要性狀的QTL定位等研究。
　　 2.2 假儉草營養(yǎng)性狀的遺傳分析選用假儉草兩份營養(yǎng)性狀存在差異的種源材料E102和E092(1)進行雜交，獲得F1分離群體，應用植物數(shù)量性狀主基因+多基因混合遺傳模型分析方法對F1群體的葉片長度與寬度、節(jié)間長度與直徑、草層高度及匍匐莖色等營養(yǎng)性狀進行遺傳分析，以初步明確假儉

11、草上述性狀的遺傳特性。結果表明:(1)在調查的雜交后代的6個營養(yǎng)性狀中，變異系數(shù)由大到小依次為葉片長度(23.39％)＞匍匐莖色(21.96％)＞節(jié)間長度(21.89％)＞草層高度(15.32％)＞節(jié)間直徑(7.41％)＞葉片寬度(6.77％)，變異系數(shù)最大的為葉片長度，最小的為葉片寬度。(2)葉片長度的最佳遺傳模型為A-1模型，即一對主基因模型，該主基因表現(xiàn)為加性和部分顯性或超顯性，主基因遺傳率為68.98％;節(jié)間長度的最佳遺傳模型為

12、A-4模型，一對主基因模型，該主基因表現(xiàn)為負向完全顯性，主基因遺傳率為47.37％;草層高度的最佳遺傳模型為B-6模型，即兩對主基因模型，主基因表現(xiàn)為等顯性模型，主基因遺傳率為47.20％;葉片寬度和節(jié)間直徑的最佳遺傳模型均為A-0模型，即無主基因模型;匍匐莖色為B-1模型，即兩對主基因，加性-顯性-上位性模型，主基因遺傳率為99.23％。
　　 2.3 假儉草生殖性狀的遺傳分析及性狀間相關檢驗應用植物數(shù)量性狀主基因+多基因混合

13、遺傳模型分析方法對F1群體的花序密度、生殖枝高度、每穗粒數(shù)和花序長度等生殖性狀進行遺傳分析，以初步明確假儉草上述性狀的遺傳特性。結果表明:(1)在調查的雜交后代的4個生殖性狀中，變異系數(shù)由大到小依次為花序密度(54.10％)＞生殖枝高度(13.17％)＞每穗粒數(shù)(8.92％)＞花序長度(8.42％)，變異系數(shù)最大的為花序密度，最小的為花序長度.(2)花序密度的最佳遺傳模型為A-4模型，即一對主基因模型，該主基因表現(xiàn)為負向完全顯性，即顯性

14、效應等于負的加性效應，主基因遺傳率為60.71％。生殖枝高度的最佳遺傳模型為B-1模型，即兩對主基因，加性-顯性-上位性模型，主基因遺傳率為93.73％?；ㄐ蜷L度也是B-1模型，主基因遺傳率為96.79％。每穗粒數(shù)最佳遺傳模型均為A-0模型，即無主基因模型，性狀間相關分析結果表明，葉片長度與葉片寬度、葉片長度與草層高度之間呈現(xiàn)極顯著的正相關，相關系數(shù)分別是0.4178和0.6285;生殖枝高度與花序密度、生殖枝高度與每穗粒數(shù)之間呈現(xiàn)顯著

15、的正相關，相關系數(shù)分別為0.3748和0.3562;生殖枝高度與草層高度之間呈現(xiàn)極顯著正相關，相關系數(shù)為0.4230。
　　 3.假儉草遺傳圖譜構建和重要性狀QTL定位研究
　　 3.1 假儉草遺傳圖譜的構建以89個假儉草F1后代為作圖群體，利用SRAP標記和小麥EST-SSR標記，按照擬測交作圖策略，構建了第一張假儉草遺傳圖譜。母本遺傳圖譜定位了89個標記，包括9個連鎖群，圖譜總長為1209.08cM，平均圖距為13.

16、74cM，標記間最大圖距為38cM，最小圖距為1.1cM，圖距超過20cM的空隙16個，分布在3個連鎖群上。父本遺傳圖譜定位了81個標記，包括12個連鎖群，總長為1238.03cM，平均圖距為15.48cM，標記間最大圖距為38cM，最小圖距為1.16cM，圖距超過20cM的空隙18個，分布在8個連鎖群上。本研究構建的遺傳圖譜可以為今后構建高密度假儉草遺傳圖譜、重要性狀的QTL定位、比較基因組研究以及開展分子標記輔助育種研究提供科學依據(jù)

17、。
　　 3.2 假儉草重要性狀QTL定位研究應用WinQTLCart軟件，采用復合區(qū)間作圖法對控制假儉草10個重要外部性狀的QTL進行了定位，除匍匐莖色未檢測到QTL外，共檢測到控制9個性狀的27個QTL。母本遺傳圖譜上定位了8個性狀的18個QTL，父本圖譜上定位了6個性狀的9個QTL。葉片長度共檢測到6個QTL，其中3個位于母本圖譜，3個位于父本圖譜上。葉片寬度共檢測到5個QTL，其中母本圖譜上檢測到4個QTL，父本圖譜上檢

18、測到1個QTL。節(jié)間長度共檢測到4個QTL，全部定位在母本圖譜上。節(jié)間直徑檢測到1個QTL，位于母本圖譜上。草層高度檢測到2個QTL，分別位于母本和父本圖譜上?；ㄐ蛎芏葯z測到4個QTL，其中母本圖譜上2個，父本圖譜上2個。生殖枝高度僅檢測到1個，位于父本圖譜上?；ㄐ蜷L度檢測到3個QTL，其中母本圖譜上檢測到2個，父本圖譜上1個.每穗粒數(shù)僅檢測到1個QTL，位于母本圖譜上。本研究結果可以為假儉草相關性狀的標記輔助育種和遺傳改良研究提供理論