绿豆抗豆象等重要性状的定位研究

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绿豆(Vigna radiata (L) Wilczek)起源于中国,距今已有2000多年的栽培历史,是一种重要的杂粮作物。生育期短,抗逆性强,固氮能力强,不仅是农业生产实践中一种较为良好的间作套种作物,比如禾谷-绿豆、棉花-绿豆、薯类-绿豆等,同样也可以作为赈灾救荒填闲作物的第一选择,改良现状。研究发现绿豆的营养价值很高,含有丰富的蛋白质、淀粉和脂质,同时含有较低的脂肪,是人们理想的营养保健食品。然而,绿豆的遗传研究相对落后,现代生物学技术在绿豆遗传育种中的利用不多。为了有效改善这一现状,本研究分别对绿豆抗豆象及重要农艺性状相关基因进行了定位,以期为绿豆的分子标记辅助育种及基因克隆等后续研究奠定坚实的基础。绿豆象作为绿豆仓储中危害最严重的害虫,严重损害了绿豆的产量与品质。因此,定位和克隆抗豆象Br基因,利用分子育种技术培育高产优质高抗的绿豆品种成为解决豆象危害的最有效途径。在本课题组的前期研究中,已将绿豆TC1966中的抗豆象基因定位在第五染色体的300kb区段,在此基础上,本实验研究根据该目标区段序列在抗感池的SNP 分布情况,共设计了294对SNP引物,分别在基于TC1966衍生的NIL群体及其他抗源中进行了验证并用直接测序法对抗豆象基因进行定位;此外,本研究还利用花叶1号×紫茎1号杂交后代衍生的208个F2单株组建作图群体,构建了一张绿豆遗传连锁图谱,并且对绿豆株高、幼茎色等7个重要农艺性状进行了QTL定位。  主要实验研究结果如下:  1. 将294对SNP引物在绿豆亲本中进行PCR扩增,其中共检测出195对引物能够在绿豆基因组中扩增得到较为清晰明显的条带,其比例可达66.32%。其中195对引物中有152对SNP引物的扩增产物表现呈单态,比例达77.94%。最后筛选条带清晰、易于区分的66对单态引物在TC1966、ACC41两套抗感池中扩增并用直接测序法检测SNP位点,将抗感池中的SNP分布频率差异与第5染色体300kb目标区段的SNP位点进行比对分析,最终将含有抗豆象基因的第5条染色体300kb区段缩小至100kb,在第五染色体5.556~5.654Mb之间。  2. 基于SSR富集文库,利用磁珠富集法开发共5188对SSR引物,在具有特异叶形的花叶1号和具有明显花青甙显色的紫花1号两亲本间进行引物筛选,有4281 对引物有稳定的扩增产物,亲本间有多态且扩增稳定的的引物99对。利用其杂交后代衍生的208个F2家系组建群体,构建了一张绿豆遗传连锁图谱,共有95个SSR标记位点,包含11个连锁群,标记的平均间距为15.34 cM,图谱总长度达到1457.47 cM。  3. 利用复合区间作图法,对绿豆的株高、幼茎色、主茎色、生长习性、结荚习性、复叶叶形和成熟叶色等农艺性状进行QTL定位分析,分别检测到与株高、幼茎色、主茎色、复叶叶形有关的QTL各1个,贡献率在8.49%~66.64%之间;检测到3个与结荚习性有关的QTL,贡献率在60.32%~80.36%之间;4个QTL与成熟叶色有关,贡献率在69.06%~87.35%之间;与生长习性有关的QTL数量最多,共26个,贡献率在58.32%~99.51%之间。上述QTL主要分布在绿豆基因组的LG1、LG2、LG4、LG8和LG10连锁群。
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