小麦骨干亲本矮孟牛衍生系主要农艺及品质性状的关联分析

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1、山东农业大学博士学位论文小麦骨干亲本矮孟牛衍生系主要农艺及品质性状的关联分析姓名：于海霞申请学位级别：博士专业：作物遗传育种指导教师：田纪春20120615山东农业大学博士学位论文中文摘要小麦(TriticumaestivumL．)是世界上主要粮食作物之一，小麦的许多重要性状是多基因控制的数量性状(Quantitativetraitlocus／loci，QTL)，数量性状的表型和基因型研究是育种工作的基础。关联分析利用不同基因座等位变异(基因)间的连锁不平衡关系，进行标记与性状的相关性分析，它是

2、一种十分有效的作图方法，可以鉴定特定目标性状基因(或染色体区段)。关联分析技术与传统的QTL相比，具有周期短、精确、鉴定位点多等优势。。矮孟牛一是一个新确定的小麦骨干亲本，由其培育出一批大面积推广的品种，也衍生出许多具有广泛应用价值的亲本育种材料。本研究利用“矮孟牛"及其衍生系共109份材料构成一个研究群体，获得6个环境下的农艺及品质性状数据；选用覆盖小麦全基因组的971个DArT(DiversityArrayTechnology)标记扫描；分析群体的遗传多样性水平和选择牵连效应“V一字形谷区段

3、；筛选矮孟牛3个亲本的特异标记位点(染色体区段)，明确它们在衍生后代材料中的遗传频率和遗传贡献率；确定群体的遗传结构和连锁不平衡式样；最后，利用基于混合线性模型的TASSEL2．0．1软件，对株高、籽粒、穗部等重要农艺性状及面粉、面团特性、加工品质等主要品质性状进行关联分析，定位控制这些性状的位点。对矮孟牛及其衍生系进行全基因组的高密度扫描，通过标记／性状关联分析，可以找到一些重要的基因组区段，定位一些骨干亲本所携带和传递的产量、品质相关基因。了解骨干亲本及其衍生系的基因组学基础，为品种分子设计

4、、组合选配及后代分子标记选择提供重要的理论依据，进而为分子育种服务。本研究获得以下主要结果：1．明确了该群体的遗传多样性水平。全基因组扫描确定全部109份小麦材料的多样性指数(PIC值)范围是0．054～O．5，平均值为0．408：绘制了21条染色体的PIC曲线变化趋势图，获得60多个发生选择牵连效应的“V刀字形基因组区段。2．明确了亲本特异标记位点的遗传特性。筛选到矮孟牛3个亲本的330个特异DArT位点，获得了它们在41份衍生后代(有详细系谱来源)中的遗传频率和遗传贡献率。结果发现3个原始亲

5、本遗传差异较大；在对后代的影响方面，牛朱特影响最大，矮丰3号次之，盂县201最小；明确了对后代有较大贡献、高频率传递的染色体位点，其中7个位点效应显著。小麦骨干亲本。矮孟牛”衍生系主要农艺及品质性状的关联分析3．获得关联群体的遗传结构和连锁不平衡(Linkagedisequilibrium，LD)状况。基于模型的STRUCTURE软件将该群体划分为5个亚群。整个群体中，7．03％的DArT位点之间存在显著的LD(P<0．01)，在各亚群中存在显著LD的位点占0．501％-2．64％，在染色体上发

6、现了许多LD块。整个群体的连锁不平衡衰减距离为23．6cM，各亚群的衰减距离为6--,15cM。4．对48个重要的农艺、品质性状进行6个环境下的关联分析，共确定了779个标诎性状关联(marker-traitassociations，舭)。这些关联分布在除4D、5A91"的19条染色体上。其中，4个关联在4个环境中重复检测到，16个关联在3个环境中重复检测到，66个关联在两个环境中重复检测到。407个关联标记的变异解释率(R2)较大(超过10％)，14个关联标记的R2超：过20％。4．1株高相关

7、性状的关联分析。株高共检测N55个显著的关联，其中，6个关联在3个环境中重复检测到，3个关联在4个环境中重复检测到(标记的R2平均为10．06％、14．29％和14．32％)。标记wPt-3457在4个环境下均检测到，R2均大于10％，且具有最大R2值(20．“％，p

8、)共检测至mJ61个显著的关联，各位点的R2多小于10％。4．2籽粒相关性状的关联分析。籽粒相关性状(千粒重、容重、粒径、籽粒硬度)共检测到76个显著的关联。其中，籽粒硬度的1个关联可在3个环境中重复检测到；标记wPt-2526、wPt-9613和wPt-8598都同时与千粒重、粒径关联，R2平均为9．4％和12．44％。4．3穗部相关性状的关联分析。穗部相关性状(穗长、总小穗数、有效小穗数、不育小穗数、穗密度、穗粒数、穗粒重)共检测到97个显著的关联。总小穗数的3个关联可在3个环境中重复检测到