發(fā)布時(shí)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(fù)雜,遺傳多樣性豐富,不僅不同品種間形態(tài)性狀千差萬(wàn)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(duì)如此豐富而又復(fù)雜的品種群,準(zhǔn)確識(shí)別和定義菊花表型性狀是識(shí)別和鑒定菊花品種的首要條件,而在識(shí)別的基礎(chǔ)上,進(jìn)一步了解這些性狀的遺傳規(guī)律對(duì)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(cè)試指南》對(duì)菊花品種表型性狀進(jìn)行觀測(cè)。然而,該標(biāo)準(zhǔn)缺少對(duì)性狀的數(shù)量化和規(guī)范化描述及分析,導(dǎo)致對(duì)測(cè)試品種的鑒定效率降低,甚至影響后續(xù)的進(jìn)一步對(duì)這些重要性狀的遺傳解析。據(jù)此,本文作者在多年觀測(cè)的基礎(chǔ)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(duì)其進(jìn)行了數(shù)量化分類分析;繼而,對(duì)表型性狀差異較大的親本進(jìn)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(duì)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(gè)中國(guó)傳統(tǒng)大菊品種,對(duì)其299個(gè)舌狀花形態(tài)性狀進(jìn)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(zhǎng)/舌狀花長(zhǎng)(CTL/RFL),并利用概率分級(jí)和判定系數(shù)對(duì)CTMD進(jìn)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(gè)性狀,基于Q聚類分析將這3種瓣類進(jìn)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(duì)436個(gè)品種觀測(cè)得到的24個(gè)葉片形態(tài)性狀,將其中18個(gè)性狀進(jìn)一步轉(zhuǎn)化得到13個(gè)葉形結(jié)構(gòu)參數(shù)性狀,結(jié)合剩余的4個(gè)葉脈角度和2個(gè)葉片形態(tài)定性性狀(共計(jì)19個(gè)性狀)對(duì)中國(guó)傳統(tǒng)大菊葉片形態(tài)進(jìn)行數(shù)量化分類分析。對(duì)上述19個(gè)性狀進(jìn)行變異系數(shù)分析發(fā)現(xiàn),它們?cè)谄贩N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�；�于相關(guān)性分析從中篩選出了 8個(gè)相對(duì)獨(dú)立的性狀,進(jìn)而通過(guò)主成分分析篩選出了 5個(gè)關(guān)鍵性狀:葉長(zhǎng)/葉寬,葉片最寬處所在位置/葉長(zhǎng),右下裂片長(zhǎng)/右下葉脈長(zhǎng),右下裂片長(zhǎng)/右下裂片寬,葉柄長(zhǎng)/全葉長(zhǎng)。利用這5個(gè)關(guān)鍵性狀對(duì)菊花葉片形態(tài)進(jìn)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(gè)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(duì)F1雜交群體:這兩個(gè)性狀分別為舌狀花基部合生程度(CTMD)和舌狀花相對(duì)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(duì)上述挖掘到的18個(gè)重要花部性狀、15個(gè)葉部性狀、花色素含量進(jìn)行混合遺傳分析。結(jié)果表明,CTMD的遺傳受2對(duì)加性-顯性主基因控制(B-2),RNRF的遺傳受2對(duì)加性-顯性主基因控制(B-2),且主基因遺傳率均大于50%;葉長(zhǎng)/葉寬受2對(duì)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(zhǎng)受2對(duì)完全顯性主基因控制(B-5),裂片長(zhǎng)/葉脈長(zhǎng)受1對(duì)加性-顯性主基因控制(A-1),裂片長(zhǎng)/裂片寬受2對(duì)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(duì)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(gè)F1后代植株(hybrids),利用SLAF-seq技術(shù),開發(fā)了 905,428個(gè)SNP標(biāo)記,其中有26,085個(gè)多態(tài)性標(biāo)記。最終構(gòu)建了一張包含6452個(gè)SNPs標(biāo)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(zhǎng)度為4301.5 cM,連鎖群長(zhǎng)度范圍為84.66 cM(LG18)-253.37 cM(LG9),連鎖群的平均長(zhǎng)度為159.315 cM。該圖譜的平均圖距為0.76 cM,連鎖群上的標(biāo)記數(shù)量從124(LG3)到528(LG2)不等。對(duì)這6452個(gè)標(biāo)記在作圖群體種的基因型數(shù)據(jù)進(jìn)行卡方檢驗(yàn),檢測(cè)結(jié)果顯示有525個(gè)標(biāo)記偏分離,偏分離比為8.14%。(5)基于(4)中獲得的圖譜,對(duì)(3)中得到的花部、葉部和花色各個(gè)性狀進(jìn)行QTL分析。采用區(qū)間作圖法,共檢測(cè)到了 136個(gè)與花部性狀相關(guān)的QTLs,其中共檢測(cè)到控制CTMD(CTL/RFL)的16個(gè)QTLs和3個(gè)主效QTLs;共檢測(cè)到控制舌狀花相對(duì)數(shù)量(RNRF)的34個(gè)QTLs和4個(gè)主效QTLs。共檢測(cè)到了 51個(gè)與葉部性狀相關(guān)的QTLs,其中控制葉長(zhǎng)/葉寬的QTLs有2個(gè);控制右下裂片長(zhǎng)/右下裂片寬的QTLs有6個(gè),控制右下裂片長(zhǎng)/右下葉脈長(zhǎng)的QTLs有12個(gè)。發(fā)現(xiàn)控制總花青素含量的3個(gè)QTLs,控制總類胡蘿卜素含量的2個(gè)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(jìn)行比對(duì)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(duì)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(jìn)行數(shù)量化分析,明確了這些性狀對(duì)菊花品種分類的重要性,為多樣性菊花品種的分類識(shí)別和數(shù)據(jù)庫(kù)的建立提供重要且有效的數(shù)據(jù)信息。進(jìn)而,基于F1雜交群體對(duì)這些性狀進(jìn)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(biāo)記輔助育種、基因圖位克隆和基于比較基因組學(xué)解析菊花重要觀賞性狀形成機(jī)理等研究提供了參考數(shù)據(jù)。
【學(xué)位單位】：北京林業(yè)大學(xué)
【學(xué)位級(jí)別】：博士
【學(xué)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(jì)（來(lái)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(lái)源于附表４）。注：交重組自交系（ＢＩＬ）、??

酸多態(tài)性??統(tǒng)計(jì)觀賞植物分子標(biāo)記使用情況發(fā)現(xiàn)，使用頻率較高的排名前６的標(biāo)記有：ＳＳＲ＞??ＡＦＬＰ＞ＳＮＰ〉ＲＡＰＤ＞ＳＲＡＰ＞ＲＦＬＰ?（圖１－３）。進(jìn)而，以這６種標(biāo)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(biāo)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(biāo)記主要是隨機(jī)擴(kuò)增多態(tài)性ＤＮＡ標(biāo)記（Ｒａｎｄｏｍ?ａｍｐｌｉｆｉｅｄ??ｐｏｌｙｍｏｒｐｈｉｃ?ＤＮＡ，ＲＡＰＤ）和限制性內(nèi)切酶片段長(zhǎng)度多態(tài)性標(biāo)記（Ｒｅｓｔｒｉｃｔｉｏｎ?ｆｒａｇｍｅｎｔ??ｌｅｎｇｔｈ?ｐｏｌｙｍｏｒｐｈｉｓｍ，ＲＦＬＰ）。隨著標(biāo)記技術(shù)發(fā)展成熟，這些標(biāo)記顯現(xiàn)出了本身存在的??一些缺點(diǎn)，如ＲＦＬＰ雖然重復(fù)性好，但是檢測(cè)過(guò)程復(fù)雜；而ＲＡＰＤ雖然操作簡(jiǎn)單，但重??復(fù)性較差。隨后，被快速發(fā)展起來(lái)的擴(kuò)增片段長(zhǎng)度多態(tài)性（Ａｍｐｌｉｆｉｅｄ?ｆｒａｇｍｅｎｔ?ｌｅｎｇｔｈ??ｐｏｌｙｍｏｒｐｈｉｓｍ，ＡＦＬＰ）和簡(jiǎn)單重復(fù)序列標(biāo)記（Ｓｉｍｐｌｅ?ｓｅｑｕｅｎｃｅ?ｒｅｐｅａｔｓ，ＳＳＲ）等標(biāo)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(biāo)記的種類在不斷地豐??富

酸多態(tài)性??統(tǒng)計(jì)觀賞植物分子標(biāo)記使用情況發(fā)現(xiàn)，使用頻率較高的排名前６的標(biāo)記有：ＳＳＲ＞??ＡＦＬＰ＞ＳＮＰ〉ＲＡＰＤ＞ＳＲＡＰ＞ＲＦＬＰ?（圖１－３）。進(jìn)而，以這６種標(biāo)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(biāo)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(biāo)記主要是隨機(jī)擴(kuò)增多態(tài)性ＤＮＡ標(biāo)記（Ｒａｎｄｏｍ?ａｍｐｌｉｆｉｅｄ??ｐｏｌｙｍｏｒｐｈｉｃ?ＤＮＡ，ＲＡＰＤ）和限制性內(nèi)切酶片段長(zhǎng)度多態(tài)性標(biāo)記（Ｒｅｓｔｒｉｃｔｉｏｎ?ｆｒａｇｍｅｎｔ??ｌｅｎｇｔｈ?ｐｏｌｙｍｏｒｐｈｉｓｍ，ＲＦＬＰ）。隨著標(biāo)記技術(shù)發(fā)展成熟，這些標(biāo)記顯現(xiàn)出了本身存在的??一些缺點(diǎn)，如ＲＦＬＰ雖然重復(fù)性好，但是檢測(cè)過(guò)程復(fù)雜；而ＲＡＰＤ雖然操作簡(jiǎn)單，但重??復(fù)性較差。隨后，被快速發(fā)展起來(lái)的擴(kuò)增片段長(zhǎng)度多態(tài)性（Ａｍｐｌｉｆｉｅｄ?ｆｒａｇｍｅｎｔ?ｌｅｎｇｔｈ??ｐｏｌｙｍｏｒｐｈｉｓｍ，ＡＦＬＰ）和簡(jiǎn)單重復(fù)序列標(biāo)記（Ｓｉｍｐｌｅ?ｓｅｑｕｅｎｃｅ?ｒｅｐｅａｔｓ，ＳＳＲ）等標(biāo)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(biāo)記的種類在不斷地豐??富

本文編號(hào)：2886236