高羊茅耐熱性相關分子標記的篩選及遺傳基礎的分析.pdf

1、通過篩選與高羊茅(Festuca arundinacea Schreb.)單株耐熱性和越夏性相關的分子標記,并分析高羊茅耐熱性的遺傳基礎,有利于為高羊茅耐熱性和越夏性育種建立快速高效的單株選擇育種體系并為親本的選配提供依據。本研究以來自于耐熱性不同的12個高羊茅種質資源的216個單株為耐熱性分子標記篩選的基礎群體,在人工控制的高溫(40℃/35℃,晝/夜各12h)條件下和在上海的田間自然條件下分別進行了耐熱性和越夏性鑒定。用11株極端耐

2、熱和11株極端不耐熱的單株構建了耐熱與不耐熱基因池。運用簡單重復序列間區(qū)(Iter-simple Sequence Repeat,ISSR)和隨機擴增多態(tài)性DNA(Random Amplified Polymorphism DNA,RAPD)分子標記技術,采用擬集團分離分析法(Modified Bulked Segregant Analysis,BSA),篩選其耐熱性相關分子標記,并研究其與單株越夏性的關系。以典型的耐熱性強(TF06)

3、和耐熱性弱(TF16)的兩個高羊茅無性系植株為材料,在空間隔離條件下,采用單個無性系內自由授粉(SOP1)、兩系自由授粉(OPF1)和與11個越夏性強無性系自由授粉(OPP1)的方法,得到6個子一代群體的種子。在人工控制的高溫(40℃/35℃,晝/夜各12h)條件下,以TF06 SOP1、TF06×TF16 OPF1、TF16×TF06 OPF1和TF06 OPP1的共計236個單株為材料,以熱脅迫前后植株的株高、分蘗、枯葉指數(shù)、葉片的

4、光化效率和葉綠素含量的變化為考察指標,進行耐熱性鑒定。本研究主要內容包括：
　?、?16個單株在熱脅迫中的耐受天數(shù)不同,根據其目測受害程度可逐一排序和評分。單株的耐熱性與越夏性的相關系數(shù)顯著不為零,但相關程度(決定系數(shù))也僅達3.4％。單株的耐熱性不完全等同于越夏性,單株的耐熱性或越夏性需分別在熱脅迫或夏季自然脅迫條件下分別加以鑒定。
　?、凭酆厦告湻磻?Polymerase Chain Reaction, PCR)結果表明

5、,在800個RAPD和100個ISSR分子標記中,有6個RAPD和2個ISSR在耐熱和不耐熱DNA池間產生差異條帶。對8個池間多態(tài)性引物進行22個構池單株驗證,僅“351”引物擴增的750bp條帶(351-T750)和耐熱性存在顯著相關,而138-T950在不耐熱基因池單株中也表現(xiàn)出較好的規(guī)律性,兩引物均以沒有條帶為耐熱性弱單株的特征。把351-T750和138-T950兩個引物對基礎群體的193個單株分別進行擴增,結果顯示兩引物在耐熱

6、性強(評分大于等于7)的36個單株中擴增出條帶的植株分別占58%和46%,顯著高于其在21株不耐熱(評分小于3)群體中的10%和14%;此外,138-T950和越夏性呈顯著相關,有條帶是越夏性強單株的主要特征?？梢酝普?138-T950可以用于高羊茅耐熱性強與越夏性強單株的分子輔助選擇,而351-T750僅可應用于耐熱性強單株的分子標記輔助選擇。
　?、菍?個子一代群體各一千粒種子的發(fā)芽試驗結果表明, TF16無性系系內自由授粉(

7、TF16 SOP1)的種子發(fā)芽率為0%,是嚴格的自交不親和;而TF06無性系系內自由授粉(TF06 SOP1)的種子發(fā)芽率為0.12%,是高度的自交不親和;則TF16與TF06互為父母本的正反交子一代(TF06×TF16 OPF1和TF16×TF06 OPF1),以及與多系自由授粉的子一代(TF06 OPP1和TF16 OPP1),可看作是兩系間和兩系與多系間的天然異交的結果。TF06 OPP1子一代單株的耐熱性最強,TF06 SOP1

8、的耐熱性次之,但他們之間沒有顯著差異;TF16與TF06自由授粉,從 TF16植株上收獲種子(TF16×TF06 OPF1)的子一代單株的耐熱性最弱,從 TF06植株上收獲種子(TF06×TF16 OPF1)的子一代單株的耐熱性次之,但他們之間沒有顯著差異。可以推斷:高羊茅的耐熱性主要由核基因控制;耐熱性有一定的雜交優(yōu)勢;親本選配上應以多個耐熱性均強的無性系作為自由授粉的親本才能培育出耐熱性強的子一代群體。初步推測 TF06的耐熱性最起