發(fā)布時間：2020-11-16 12:40

　　 菊花(Chrysanthemum×morifolium Ramat.)是高度雜合的人工栽培群體,其遺傳背景復雜,遺傳多樣性豐富,不僅不同品種間形態(tài)性狀千差萬別,相同品種在不同栽培條件下表型性狀也存在很大的差異。面對如此豐富而又復雜的品種群,準確識別和定義菊花表型性狀是識別和鑒定菊花品種的首要條件,而在識別的基礎上,進一步了解這些性狀的遺傳規(guī)律對于菊花新品種的定向改良育種具有十分重要意義。目前,主要采用《菊花DUS測試指南》對菊花品種表型性狀進行觀測。然而,該標準缺少對性狀的數(shù)量化和規(guī)范化描述及分析,導致對測試品種的鑒定效率降低,甚至影響后續(xù)的進一步對這些重要性狀的遺傳解析。據(jù)此,本文作者在多年觀測的基礎上,總結(jié)出菊花品種表型性狀的重要組成要素,重新定義并從中挖掘了一些能夠區(qū)分菊花品種的重要表型性狀,對其進行了數(shù)量化分類分析;繼而,對表型性狀差異較大的親本進行有性雜交構(gòu)建F1雜交群體,利用數(shù)量性狀遺傳分析模型、高密度遺傳圖譜構(gòu)建和QTL分析,研究了對這些重要性狀的遺傳變異規(guī)律。本研究獲得了以下主要結(jié)果:(1)基于151個中國傳統(tǒng)大菊品種,對其299個舌狀花形態(tài)性狀進行分類分析。首先,將影響舌狀花形態(tài)的關(guān)鍵性狀——花冠筒基部合生程度(CTMD)定義為花冠筒長/舌狀花長(CTL/RFL),并利用概率分級和判定系數(shù)對CTMD進行數(shù)量化分類,將其分為 3 類:平瓣(0≤CTL/RFL≤0.2),匙瓣(0.2CTL/RFL≤0.6)和管瓣(0.6CTL/RFL≤1.0)。然后,利用舌狀花寬、開裂處彎曲姿態(tài)和先端性狀等9個性狀,基于Q聚類分析將這3種瓣類進一步分為3型:直型,曲型和畸型。最終構(gòu)建了3類9型的菊花舌狀花形態(tài)分類體系:分別為直平、曲平、畸平、直匙、曲匙、畸匙、直管、曲管和畸管。(2)基于對436個品種觀測得到的24個葉片形態(tài)性狀,將其中18個性狀進一步轉(zhuǎn)化得到13個葉形結(jié)構(gòu)參數(shù)性狀,結(jié)合剩余的4個葉脈角度和2個葉片形態(tài)定性性狀(共計19個性狀)對中國傳統(tǒng)大菊葉片形態(tài)進行數(shù)量化分類分析。對上述19個性狀進行變異系數(shù)分析發(fā)現(xiàn),它們在品種內(nèi)一致性較高(C.V15%),品種間差異明顯(C.V為13.32-34.29%),可以作為菊花品種鑒定的輔助性狀。基于相關(guān)性分析從中篩選出了 8個相對獨立的性狀,進而通過主成分分析篩選出了 5個關(guān)鍵性狀:葉長/葉寬,葉片最寬處所在位置/葉長,右下裂片長/右下葉脈長,右下裂片長/右下裂片寬,葉柄長/全葉長。利用這5個關(guān)鍵性狀對菊花葉片形態(tài)進行Q聚類分析,最終將菊花品種的葉片形態(tài)劃分為16種類型。(3)利用定義的兩個影響菊花花型的關(guān)鍵性狀并以這2性狀差異加大的親本構(gòu)建了 2對F1雜交群體:這兩個性狀分別為舌狀花基部合生程度(CTMD)和舌狀花相對數(shù)量(RNRF),后者定義為舌狀花數(shù)量/頭狀花序上小花總數(shù)量(NRF/NF)。雜交群體的組合Ⅰ為父本為'紅匙',母本為'388Q-76';組合Ⅱ父本為'225',母本為'Candy'。對上述挖掘到的18個重要花部性狀、15個葉部性狀、花色素含量進行混合遺傳分析。結(jié)果表明,CTMD的遺傳受2對加性-顯性主基因控制(B-2),RNRF的遺傳受2對加性-顯性主基因控制(B-2),且主基因遺傳率均大于50%;葉長/葉寬受2對加性-顯性-上位性主基因控制(B-1),葉片最寬處所在位置/葉長受2對完全顯性主基因控制(B-5),裂片長/葉脈長受1對加性-顯性主基因控制(A-1),裂片長/裂片寬受2對加性-顯性主基因控制(B-2),且主基因遺傳率均大于40%;總花青素含量、總類胡蘿卜素含量均受為2對加性-顯性主基因控制(B-2),主基因遺傳率分別為70.44%和86.03%。(4)基于(3)中的有性雜交組合Ⅱ獲得的305個F1后代植株(hybrids),利用SLAF-seq技術(shù),開發(fā)了 905,428個SNP標記,其中有26,085個多態(tài)性標記。最終構(gòu)建了一張包含6452個SNPs標記的菊花高密度遺傳連鎖圖譜。該圖譜包含27條連鎖群,總長度為4301.5 cM,連鎖群長度范圍為84.66 cM(LG18)-253.37 cM(LG9),連鎖群的平均長度為159.315 cM。該圖譜的平均圖距為0.76 cM,連鎖群上的標記數(shù)量從124(LG3)到528(LG2)不等。對這6452個標記在作圖群體種的基因型數(shù)據(jù)進行卡方檢驗,檢測結(jié)果顯示有525個標記偏分離,偏分離比為8.14%。(5)基于(4)中獲得的圖譜,對(3)中得到的花部、葉部和花色各個性狀進行QTL分析。采用區(qū)間作圖法,共檢測到了 136個與花部性狀相關(guān)的QTLs,其中共檢測到控制CTMD(CTL/RFL)的16個QTLs和3個主效QTLs;共檢測到控制舌狀花相對數(shù)量(RNRF)的34個QTLs和4個主效QTLs。共檢測到了 51個與葉部性狀相關(guān)的QTLs,其中控制葉長/葉寬的QTLs有2個;控制右下裂片長/右下裂片寬的QTLs有6個,控制右下裂片長/右下葉脈長的QTLs有12個。發(fā)現(xiàn)控制總花青素含量的3個QTLs,控制總類胡蘿卜素含量的2個QTLs,均為主效QTLs。將這些關(guān)鍵QTL和菊科植物向日葵基因組和生菜基因組信息進行比對分析,篩選出了和這些重要性狀相關(guān)的候選基因及相關(guān)序列。綜上所述,對重新定義并挖掘到一些能夠區(qū)分菊花品種的重要表型性狀進行數(shù)量化分析,明確了這些性狀對菊花品種分類的重要性,為多樣性菊花品種的分類識別和數(shù)據(jù)庫的建立提供重要且有效的數(shù)據(jù)信息。進而,基于F1雜交群體對這些性狀進行遺傳分析,最終挖掘到了影響這些性狀的QTLs及主效QTLs,為菊花觀賞性狀改良的分子標記輔助育種、基因圖位克隆和基于比較基因組學解析菊花重要觀賞性狀形成機理等研究提供了參考數(shù)據(jù)。
【學位單位】：北京林業(yè)大學
【學位級別】：博士
【學位年份】：2018
【中圖分類】：S682.11
【部分圖文】：

圖１－１觀賞植物遺傳圖譜構(gòu)建數(shù)量統(tǒng)計（來源于附表４）??Ｆｉｇ．?１－１?Ｔｈｅ?ｎｕｍｂｅｒ?ｏｆ?ｇｅｎｅｔｉｃ?ｍａｐｓ?ｉｎ?ｏｒｎａｍｅｎｔａｌ?ｐｌａｎｔｓ．?（Ｆｒｏｍ?ｓｕｐｐｌｅｍｅｎｔａｒｙ?ｔａｂｌｅ?４）??ＢＩＬ?ＤＨ?＞３００??Ｉ．６８％＼?０．８４％?４＾１％?〇￣５〇??２００＾２５０?１?－ｒ°＇８６％??ＲＩＬ??ＩＩ．２０％??ＢＣ．?１．??８．００％??１５０－２００?Ａ：：?５〇＿１〇〇??Ｍ?＊?２３．２８％?ｒ?［?４９１４％??Ｆ２?５３．６０％?＃?４ｙａ４?／ｏ??２４．８０％??１００－１５０??１２．９３％??作圖群體類型?作圖群體數(shù)量??圖１－２觀賞植物遺傳圖譜使用的群體大小和類型（來源于附表４）。注：交重組自交系（ＢＩＬ）、??

酸多態(tài)性??統(tǒng)計觀賞植物分子標記使用情況發(fā)現(xiàn)，使用頻率較高的排名前６的標記有：ＳＳＲ＞??ＡＦＬＰ＞ＳＮＰ〉ＲＡＰＤ＞ＳＲＡＰ＞ＲＦＬＰ?（圖１－３）。進而，以這６種標記類型為主，歸納了??構(gòu)建遺傳圖譜較多的向日葵、月季和矮牽牛的標記使用及圖譜構(gòu)建情況。在觀賞植物遺??傳圖譜構(gòu)建中，最早使用的標記主要是隨機擴增多態(tài)性ＤＮＡ標記（Ｒａｎｄｏｍ?ａｍｐｌｉｆｉｅｄ??ｐｏｌｙｍｏｒｐｈｉｃ?ＤＮＡ，ＲＡＰＤ）和限制性內(nèi)切酶片段長度多態(tài)性標記（Ｒｅｓｔｒｉｃｔｉｏｎ?ｆｒａｇｍｅｎｔ??ｌｅｎｇｔｈ?ｐｏｌｙｍｏｒｐｈｉｓｍ，ＲＦＬＰ）。隨著標記技術(shù)發(fā)展成熟，這些標記顯現(xiàn)出了本身存在的??一些缺點，如ＲＦＬＰ雖然重復性好，但是檢測過程復雜；而ＲＡＰＤ雖然操作簡單，但重??復性較差。隨后，被快速發(fā)展起來的擴增片段長度多態(tài)性（Ａｍｐｌｉｆｉｅｄ?ｆｒａｇｍｅｎｔ?ｌｅｎｇｔｈ??ｐｏｌｙｍｏｒｐｈｉｓｍ，ＡＦＬＰ）和簡單重復序列標記（Ｓｉｍｐｌｅ?ｓｅｑｕｅｎｃｅ?ｒｅｐｅａｔｓ，ＳＳＲ）等標記所??取代。其中從１９９３年到２０１８年這２５年期間，能夠構(gòu)建圖譜的標記的種類在不斷地豐??富

酸多態(tài)性??統(tǒng)計觀賞植物分子標記使用情況發(fā)現(xiàn)，使用頻率較高的排名前６的標記有：ＳＳＲ＞??ＡＦＬＰ＞ＳＮＰ〉ＲＡＰＤ＞ＳＲＡＰ＞ＲＦＬＰ?（圖１－３）。進而，以這６種標記類型為主，歸納了??構(gòu)建遺傳圖譜較多的向日葵、月季和矮牽牛的標記使用及圖譜構(gòu)建情況。在觀賞植物遺??傳圖譜構(gòu)建中，最早使用的標記主要是隨機擴增多態(tài)性ＤＮＡ標記（Ｒａｎｄｏｍ?ａｍｐｌｉｆｉｅｄ??ｐｏｌｙｍｏｒｐｈｉｃ?ＤＮＡ，ＲＡＰＤ）和限制性內(nèi)切酶片段長度多態(tài)性標記（Ｒｅｓｔｒｉｃｔｉｏｎ?ｆｒａｇｍｅｎｔ??ｌｅｎｇｔｈ?ｐｏｌｙｍｏｒｐｈｉｓｍ，ＲＦＬＰ）。隨著標記技術(shù)發(fā)展成熟，這些標記顯現(xiàn)出了本身存在的??一些缺點，如ＲＦＬＰ雖然重復性好，但是檢測過程復雜；而ＲＡＰＤ雖然操作簡單，但重??復性較差。隨后，被快速發(fā)展起來的擴增片段長度多態(tài)性（Ａｍｐｌｉｆｉｅｄ?ｆｒａｇｍｅｎｔ?ｌｅｎｇｔｈ??ｐｏｌｙｍｏｒｐｈｉｓｍ，ＡＦＬＰ）和簡單重復序列標記（Ｓｉｍｐｌｅ?ｓｅｑｕｅｎｃｅ?ｒｅｐｅａｔｓ，ＳＳＲ）等標記所??取代。其中從１９９３年到２０１８年這２５年期間，能夠構(gòu)建圖譜的標記的種類在不斷地豐??富

本文編號：2886236