论文部分内容阅读
叶片是植物主要的光合同化器官,叶片的大小、形状及角度共同决定了植物的有效光合面积。在大麦中,旗叶和倒二叶与产量密切相关,探究旗叶和倒二叶大小的遗传变异及相关调控基因,可为大麦分子育种提供重要信息。细胞是形成器官的基本单位,细胞的大小直接影响器官的大小。在叶片中,表皮细胞便于观察,形态稳定,因此明确表皮细胞大小与叶片宽度之间的相互关系将有助于解析叶片表型变异的生理和分子基础。本研究利用前期研究中鉴定到的叶片宽度显著差异的两个大麦品种藏青320和Haruna Nijo为亲本构建F2分离群体;利用全基因组重测序技术获得的大量SNPs开发KASP分子标记,进行大麦旗叶和倒二叶叶片大小相关基因的QTL定位,主要结果如下:(1)初步明确大麦旗叶和倒二叶叶宽形成的生理机制。对亲本和F2分离群体叶表皮细胞宽进行分析发现,叶片表皮细胞宽度在不同位置差异显著,越靠近叶脉越宽,以靠近叶片中部叶脉处的取样点4为例,藏青320表皮细胞宽为24.75μm,显著大于Haruna Nijo的20.76μm;结果还显示,同一植株不同穗之间旗叶和倒二叶表皮细胞宽均不存在显著差异,且倒二叶表皮细胞宽显著大于旗叶。相关性分析显示旗叶和倒二叶叶片表皮细胞宽与叶宽之间具有极显著的正相关,表明藏青320叶片较Haruna Nijo更宽可能是由藏青320的表皮细胞更宽导致,对后续大麦叶宽基因的鉴定和克隆提供重要指导。(2)开发大麦KASP-SNP分子标记,构建高通量基因型分析平台。以藏青320为参考基因组,利用Haruna Nijo的全基因组重测序数据进行比对,并以KASP分子标记开发标准进行数据过滤,共获得12.91万个可用于KASP分子标记开发的有效SNP位点。根据其在大麦染色体上的物理位置,均匀挑选112个SNP位点进行KASP-SNP分子标记转化。利用F2单株对转化的KASP-SNP分子标记进行基因型分型验证,共获得64对可对F2分离群体稳定分型的KASP-SNP分子标记,转化成功率为57.1%。初步构建了用于QTL定位的遗传图谱,为后续大麦叶宽基因的定位和图位克隆奠定了基础。(3)定位到大麦叶宽相关基因的QTL。对F2分离群体1152个单株旗叶和倒二叶的长、宽、面积进行分析鉴定,发现其变异系数范围为0.110.38,且均呈正态分布,可用于QTL分析。利用64对KASP-SNP分子标记对上述F2分离群体进行基因型分型,开展大麦旗叶和倒二叶的叶宽、叶长、叶面积、叶表皮细胞宽相关基因的QTL分析。在6H染色体236Mb附近鉴定出一个与旗叶和倒二叶叶宽相关的QTL,命名为qLW-6-1。qLW-6-1与分子标记ZQHN-265连锁,所在区间的物理距离为10.4Mb,可解释5.7%的旗叶宽变异和9.6%的倒二叶宽变异。结果显示,分子标记ZQHN-265对大麦叶宽表型鉴定具有潜在的利用价值,可为后续大麦叶片形态的基因型鉴定提供重要依据。本研究结果对理解大麦叶宽形态建成的生理机制、叶宽相关基因的定位和分子标记辅助育种的进一步研究具有重要意义。