大豆结荚高度标记的开发及利用

来源 :东北农业大学 | 被引量 : 1次 | 上传用户:zhghliu
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结荚高度是大豆重要的农艺性状之一,也是实现大豆规模化机械生产的一个重要性状,易受温度、光照和水分等外界因素影响。近年我国大豆的供需矛盾日益锐化,迫使大豆产业迅速发展。机械化生产是大豆产业高效发展的重要保障。机械收获是机械化生产的中心环节,由于大豆易落枝、炸荚的习性限制,大豆机械收获的损失量居高不下,如何降低大豆收获过程中的机械损耗一直是大豆高产研究的一大难题。随着农业机械化的发展,结荚高度的重要性越加明显,结荚高度才逐渐进入育种家的视线,结荚高度这一性状也成为衡量大豆品种是否适合机械化收获,能否得到大规模推广的依据之一。培育适宜机械收割的大豆优良品种已成为育种家们的迫切需求。结荚高度的遗传力较高,可以通过选择改良对群体的结荚高度进行改良,使大豆植株结荚高度适当增加,茎秆上部粒数增加,适应机械收获,降低生产损耗。因此,结荚高度的定向遗传选择是培育适宜机械化收获超高产大豆品种的重要途径。本研究选用重组自交系群体为研究材料,对该群体的结荚高度性状进行年份间光照、温度及水分的稳定性分析,对性状进行遗传模型预测,对RIL进行QTL定位及上位性研究。通过QTL定位分析获得11个主效QTL,利用与QTL紧密连锁的标记对RIL群体及野生大豆导入系群体材料进行标记辅助选择,挖掘结荚高度存在显著差异的优异材料,以期为培育适合机械化收获的大豆新品种创制提供选择标记与材料准备。结果如下:1.不同环境因子对大豆结荚高度的影响为研究结荚高度性状在不同年份环境中的稳定性,查阅哈尔滨市8年5-9月的气象数据。包括5-9月平均降水量、日照时间、温度等气象数据,经相关性分析,在0.05水平上均无显著相关。由此可知,单一的气象因子对大豆结荚高度影响较小。对8年的实验数据进行多重比较分析发现2008年、2009年和2013年的平均大豆结荚高度均值与其他年份的平均均值有显著差异。另外,2006年和2007年的平均值数据与2010年的数据没有显著差异;2006年的平均值数据与2007年的数据也没有显著差异;2014年的平均值数据与2015年的数据并无显著差异。因此,初步推断大豆结荚高度受单一气象因子影响较小,但受气象综合因素影响较大。2结荚高度的遗传力及遗传模型分析本研究计算结荚高度的广义遗传力H2为0.6363,表明在后代群体中,大豆结荚高度性状的63.63%表型变异是由遗传因子决定了,而环境因子决定36.37%的变异。利用数量性状分离分析软件(SEgregation Analysis-DH)对RIL群体的结荚高度性状8年的表型均值进行分析,根据模型的似然函数值计算出AIC(Akaike’s information criterion)值,根据最小AIC值原则,AIC值最小的模型为相对最佳模型,故本研究选取0MG模型,即结荚高度性状无主基因,由多基因控制。3.大豆结荚高度的遗传分析及标记开发利用Windows QTL Cartographer ver.2.5的CIM模型对RIL群体进行QTL分析,2006年至2015年(2011年和2012年除外),共检测到11个与FPH相关的QTL。在连锁群D1b,D2,I,L,M和J上分别检测到4个,3个,1个,1个,1个,1个QTL。利用IciMapping软件对8年的结荚高度数据进行上位性效应分析。5年检测获得90对上位性效应位点,2006,2007,2008,2009和2015年分别检测到位点32对,2对,1对,42对和13对。在90对上位性QTL中,有3对上位性效应存在于主效位点之间(分别为2006,2009和2015年定位于M,D1b和D2连锁群上的主效位点),它们的PVE分别为1.07%,1.33%和2.46%。另外,有12对位点存在于主效位点与非主效位点之间,它们的PVE为1.08%-16.66%。其余的位点均存在于非主效位点间,它们的PVE为0.61%-11.93%。利用相关QTL的定位结果,筛选与结荚高度紧密相关的SSR标记。共获得分布于6个连锁群上的标记29对,用于下一步对优异材料的标记辅助选择。4.结荚高度标记利用利用定位获得的11个QTL连锁的遗传标记对147份RIL群体在种植前进行标记辅助筛选,预测可能的高值与低值材料,秋季收获后调查所选材料的结荚高度,结合表型在其他年份间的表现,筛选出结荚高度偏高的RIL材料2份,分别为RIL-86和RIL-101,筛选出结荚高度偏低的RIL材料3份,分别为RIL-141,RIL-2和RIL-112。利用29对SSR标记中13对双亲间差异SSR标记于春季对导入系后代材料进行标记辅助选择,秋季收获后进行表型数据调查,分析辅助选择的效果。其中16号染色体上的BARCSOYSSR160783,BARCSOYSSR160783和BARCSOYSSR160832及17号染色体上的BARCSOYSSR170948和BARCSOYSSR170916在CSSL群体中表现极为突出,选择效果明显,另外8对引物的选择效果一般。对CSSL筛选获得结荚高度优异材料11份,其中高值材料6份,低值材料5份,高结荚高度材料比低结荚高度材料的结荚高度高一倍左右。其中高结荚材料的结荚高度为18.91cm-41.60cm,低结荚高度材料的结荚高度为9.42cm-11.84cm。CSSL-1760结荚高度最高为41.60cm,CSSL-695结荚高度最低为9.42cm。通过标记辅助选择,可以实现对结荚高度特异材料的快速筛选,且筛选结果较为可靠。
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