马铃薯育种资源研究及基于全基因组序列的EST-SSR标记开发

来源 :四川农业大学 | 被引量 : 4次 | 上传用户:wukuiyuxing
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马铃薯(Solanum tuberosum L.)作为全球最重要的非禾谷类作物,对世界粮食安全至关重要。马铃薯主要通过无性繁殖,具有同源四倍体的染色体组成,遗传上高度杂合,自交后代衰退明显,杂交后代分离复杂;因而遗传育种研究水平总体上与其他主要栽培作物相去甚远。在我国马铃薯育种资源相对匮乏、育种规模小、难以育成突破性品种,尤其缺乏适合我国各马铃薯主产区的加工专用型品种,成为制约我国马铃薯生产和产业化发展的首要因素。杂交育种仍是国内外马铃薯育种最常用而现实的育种手段。为指导杂交育种亲本的筛选和选配、提高马铃薯育种成效,开展了马铃薯种质资源的开花座果、产量和品质性状的鉴定和深入分析;采用RAPD 和SSR分子标记对部分种质资源及部分四川省良繁品种材料分别进行了遗传多样性、遗传关系等鉴定;并以种薯5号为材料进而了脱毒原种高效扩繁技术研究。主要结果和结论如下:1.对97份种质资源春秋两季开花座果习性的考察分析表明:在本地生态气候条件下春季的开花座果率高于秋季,更适于开展杂交育种和花药培养研究;秋季的现蕾、开花情况可以作为筛选杂交育种亲本的参考;多数材料用作杂交亲本需要进行开花有待或在高海拔地区异地进行;筛选到40份可在当地春季栽培条件下作为杂交亲本的种质资源材料。2.春秋两季的产量性状考察和分析表明:供试材料存在的季节适应性差异,可以分别作为春季、秋季马铃薯栽培品种选育的育种基础材料;在马铃薯单株产量构成因素中,大薯重是最主要、直接的因素,因而也可以作为育种选择和品种审定的主要产量性状指标;同时大薯重也比商品薯率更适于作为马铃薯经济产量的指标;季节间产量性状的关联并不是简单的同一性状对应,表明在育种选择是应避免季节交叉选择淘汰特殊季节适应性遗传类型;产量性状鉴定也为产量育种亲本筛选提供了依据。3.春季主要品质性状的考察和分析表明:除淀粉与干物质含量间极显著相关外,4个品质性状间及其与产量性状间均不存在显著相关关系,表明在供试材料的基础上同时育种改良产量和品质、选育不同类型的加工专用型品种是可行的;但育种目标和选择时应同时明确产量和品质指标;品质性状的鉴定也为品质育种亲本选择提供了依据。4.RAPD和SSR分析的材料间遗传距离和聚类分析均表明:供试马铃薯种质资源遗传多样性总体较低,为提高马铃薯杂交育种的成效,还应该进一步创新发掘种质资源,拓宽遗传基础;生态遗传类型相似可能是限制供试材料遗传多样性的重要因素之一;RAPD和SSR分析也揭示了80-2、U4等与主要栽培品种遗传差异较大,在杂交育种中利用价值较高的材料;供试材料间的遗传距离也为进一步杂交组合的选配提供了依据。5.对30份四川省马铃薯良繁品种材料的分析显示:供试良繁品种遗传多样性可能高于种质资源,生态遗传类型差异可能是其原因,因而生态遗传类型差异可能是拓宽马铃薯遗传基础的有效途径之一;来源不同的同名供试材料中,D29和D30(中薯2号)、D22和D23(米拉)为相同品种,而其余同名材料可能属于“同名不同种”,供试材料中也存在“同种不同名”的情况;认为在马铃薯良繁体系建设中还需要加强品种真实性鉴定。6.分析认为:RAPD和SSR两种分子标记方法结果在总体上可以相互印证,在遗传多样性与杂交亲本选配等研究中两种方法均适用;SSR分析更适于品种真实性鉴定,但可能需要在二代测序、EST序列数据的基础上重新开发、筛选与表达序列关系密切的SSR引物,建立可靠性、可操作性更强的技术体系。7.对马铃薯基因组进行SSR位点搜索,揭示了较高水平的总SSR位点和单一SSR位点数量和频率;提取单一SSR位点,在马铃薯EST序列中进行搜索、比对,获得有产物SSR位点2036个;分析了EST-SSR标记的多态性,筛选到多态性EST-SSR标记1848个,其中产物长度差异大于3bp的EST-SSR标记465个;探讨了这些EST-SSR标记在马铃薯遗传与育种中的应用。8.种薯大小、种植密度二因素试验结果显示:块茎体积与重量生长曲线、物质积累与分配、繁殖系数等指标均受原原种种薯大小、种植密度显著影响;提高原原种种薯大小会延长块茎的增长期、块茎体积和重量,有利于干物质向块茎运输、分配,降低块茎的质量繁殖系数但提高块茎数量繁殖系数;低密度和高密度均导致块茎增长缩短、但增长强度提高,提高密度会降低物质向块茎的运输积累,并降低质量繁殖系数和繁殖系数。
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