BC1F2遗传连锁图谱和纤维品质性状QTL定位论文

否:农业大学毕业论文纤维品质性状的BC1F2遗传连锁图谱和QTL图谱材料目录:1、任务书(1)2.开题报告(包括文献综述)(1份)4.回复记录表(1)5.文件正文(1份)6.其他材料专业名称农业论文科目BC1F2遗传连锁图谱的构建及纤维品质性状的QTL定位科目来源科研项目目的和意义:改良棉纤维品质是棉花育种家关注的焦点。海岛棉在纤维强度、长度和细度上均优于陆地棉，因此利用海岛棉的优质基因改良陆地棉纤维品质具有重要的理论和应用价值。棉纤维品质性状大多属于数量性状，受多基因控制。最终的表现型是基因型和环境共同作用的结果，受环境条件影响很大。应用现代育种技术将控制优良性状的基因或片段从海岛棉转移到陆地棉，被认为是快速改良陆地棉纤维品质的方法之一。随着分子生物学的快速发展，利用高密度分子遗传连锁图谱寻找与数量性状基因座(QTL)紧密连锁的分子标记进行基因聚合育种已成为分子标记辅助育种的主要途径。本研究构建了棉花SSR标记连锁图谱，将与纤维品质相关的QTL定位在BC1F2群体中，为棉花纤维品质的分子标记辅助育种提供了理论依据。可行性分析:为了实验的顺利进行，研究组构建了SSR引物作图组。实验室成员在连锁图谱构建和QTL分析方面有丰富的经验。你所在的作物遗传育种实验室具有良好的实验室条件和实验必需的设备条件:如高速冷冻离心机、PCR仪、电泳仪等。，可以保证这个实验的有序进行。预期结果:构建了BC1F2群体的遗传连锁图，获得了多个与纤维品质性状相关的QTL。可能的问题:在BC1F2群体分析中，分子标记位点可能出现部分分离。时间表:2012年5-6月:选题和文献综述；6-7月:确定计划；2012年7月-2013年1月:收集实验数据，进行实验研究；4月-5月:处理和分析结果；5-6月:写论文，准备答辩。专家意见:本试验对BC1F2遗传连锁图谱的构建和纤维品质性状的QTL定位进行了初步研究。实验设计合理，技术路线可行，预期结果明确，进度合理，同意按计划实施。实验设计合理，方案可行，QTL作图结果对后期分子标记辅助选择具有重要意义。专家签名:年日学院意见:迪恩:年日农业院校农学专业唐冰川同学:现在，我把我2012-2013学年第二学期的毕业论文发给你。你这学期的毕业论文任务如下:1.根据本作业书中的论文题目、目的、意义和可行性分析，完成开题报告。2、按开题报告的要求按期完成毕业论文工作的实施。3.完成毕业论文的写作。4.完成毕业论文答辩。请按相关要求完成毕业论文任务。教师签名:农业大学本科论文开题报告目的:BC1F2基因的遗传连锁图谱和纤维品质性状的QTL定位学院:学生:专业:农学班级人数:13指导老师:讲师头衔:讲师选题依据:改良棉纤维品质是棉花育种家关注的焦点。海岛棉在纤维强度、长度和细度上均优于陆地棉，因此利用海岛棉的优质基因改良陆地棉纤维品质具有重要的理论和应用价值。棉纤维品质性状大多属于数量性状，受多基因控制。最终的表现型是基因型和环境共同作用的结果，受环境条件影响很大。应用现代育种技术将控制优良性状的基因或片段从海岛棉转移到陆地棉，被认为是快速改良陆地棉纤维品质的方法之一。随着分子生物学的快速发展，利用高密度分子遗传连锁图谱寻找与数量性状基因座(QTL)紧密连锁的分子标记进行基因聚合育种已成为分子标记辅助育种的主要途径。本研究构建了棉花SSR标记连锁图谱，将与纤维品质相关的QTL定位在BC1F2群体中，为棉花纤维品质的分子标记辅助育种提供了理论依据。文献综述:棉花是世界上重要的经济作物，是仅次于粮食的第二大作物。棉花生产涉及农业和纺织业，其中棉纤维是纺织业的主要原料，也是人民生活的必需品。随着纺纱行业的快速发展，同时消费者对服装面料的要求普遍提高，对我国棉花品种的整体纤维质量，尤其是纤维强度提出了更高的要求[1-2]。因此，改良棉纤维品质成为棉花育种家关注的焦点。棉花属于被子植物中的锦葵科、锦葵科和棉属。世界上主要种植四倍体陆地棉(GossypiumhirsutumL.)和海岛棉(GossypiumbarbadenseL.)，分别占世界棉花产量的90%和8%[3-4]。连锁图谱的构建是遗传学研究的一个重要领域，它为人们进一步了解基因组组成、基因定位和重要经济性状的克隆奠定了基础。1913年，斯特蒂文特构建了第一张遗传连锁图。[5]由于这些标记的数量有限，构建的地图分辨率低，饱和度低，应用受限。20世纪80年代以来，DNA分子标记技术的快速发展大大加快了连锁图谱的构建，使得构建高密度、广覆盖的连锁图谱成为可能。到目前为止，玉米、水稻、番茄等主要作物已经构建了比较完整的遗传连锁图谱。与它们相比，棉花的遗传连锁图谱相对落后。主要有两个原因:一是棉花中DNA标记的多态性低；二是棉花早期分子生物学研究存在一系列技术难点，尤其是棉花高质量DNA的快速提取。[6]Reinisch等人[7]于1994年首次报道了四倍体棉花种子的RFLP图谱。该图谱总长度为4675cM，包含705个标记位点，位于41个连锁群中。在此基础上，Shappley等[8]对HS46×MAR和HS46×PD5363的F2群体进行了RFLP分析，通过不同的探针/酶组合，建立了4个具有10个多态性位点的连锁群和5个具有32个多态性位点的连锁群。Ulloa等人[9-10]，陆地棉品种，通过品种间杂交创造了一个F2群体，并利用RFLP技术构建了一个具有81个RFLP标记和17个连锁群的遗传连锁图，覆盖了700.7cM的棉花基因组。同时，他们还利用4个陆地棉品种的杂交群体，构建了一个包含284个RFLP标记和47个连锁群的分子遗传连锁整合图谱，覆盖了1502.6cM的棉花基因组。近年来，棉花遗传图谱的研究取得了很大进展，但仍存在许多问题。1.遗传连锁图谱的构建遗传连锁图谱是指已知的遗传标记，基因在某一物种染色体上的序列或相对位置，染色体位点的交换重组是其理论基础。如果同一条染色体上的两个基因之间的相对距离越长，它们减数分裂重组的概率就越大，共同遗传的概率就越小。所以可以根据其后代性状的分离来判断。交换率19世纪下半叶，G.J.孟德尔以豌豆为材料，利用7对差异明显、易于识别的相对性状，对杂交后代的不同个体按性状进行分类分析，提出了“遗传因素”假说，发现了生物遗传的分离定律和独立分布定律，即著名的孟德尔定律。这是遗传标记作为遗传图谱主体概念的首次建立和应用。1910年，T.H.Morgan通过观察果蝇的眼睛表情，发现决定眼睛表情的基因与决定性别的基因是连锁的，从而建立了著名的Morgan遗传理论，为基因连锁图谱的构建提供了理论基础。1913年，A.H.Strurtevant根据连锁交换定律和遗传交换理论，构建了第一只黑腹果蝇X染色体上5个基因座的连锁图谱，确定了遗传学的染色体理论和系统遗传作图原理。基因图谱构建的序幕从此拉开。到1925年，摩根发表了第一张果蝇染色体比较遗传图谱，开创了利用染色体相对位置已知的标记基因定位未知基因的先河。1980年，人类遗传学家J.G.K.Botstein首次提出了利用DNA限制性片段长度多态性作为遗传标记的思想，开创了利用DNA分子标记进行遗传分析和作图的先河。1987年，多尼斯-肯纳等人发表了第一张人类RFLPs连锁图谱，其饱和度远远超过了经典图谱。植物可以很容易地建立和维持较大的隔离种群，分子连锁图谱构建的发展比动物的同类研究更快。已经建图的植物都已经入了学位论文，异源四倍体棉花的遗传图谱构建和分子细胞遗传学研究有几十个，包括所有重要的作物。1.1遗传作图的基础遗传图谱的构建是基于染色体交换和重组。19世纪中叶，孟德尔首次将形态性状作为遗传标记引入遗传实验，并推导出遗传学的基本定律——分离定律和自由组合定律。1910年，Morgan基于果蝇突变性状的大量遗传学研究成果，提出了连锁交换法则和基因理论，为遗传作图提供了理论基础。本质上，任何生物的遗传作图都是基于减数分裂过程中同源染色体的染色体片段(基因)的交换和重组。理论上，交换的频率随着基因间距离的增加而增加，交换值(重组率)揭示了基因间的遗传距离，通常用染色体交换时基因或DNA片段分离的频率厘米(cM)来表示。摩擦值越高，两点之间的距离越远，摩擦值越低，两点之间的距离越近。1.2遗传图谱的构建遗传图谱是由各种标记构建的标记连锁图谱。图谱的构建包括以下基本步骤:根据遗传物质间的DNA多态性，选择用于建立作图群体的亲本组合；在隔离状态下建立具有大量DNA标记的隔离群体或衍生系；选择适于作图的DNA标记；确定作图群体中不同个体或品系的标记基因型；对标记基因型数据进行连锁分析，构建标记连锁图。1.2.1选择映射组亲本的选择直接影响连锁图谱构建的难度和已建图谱的适用范围。亲代差异亲本差异是选择亲本的最基本原则，因为只有当亲本存在相当大的差异时，才能检测到遗传标记的多态性，才能在作图的分离群体中观察和统计标记位点的分离。尽可能选择纯度高的材料作为亲本。从理论上讲，用于遗传作图的亲本应该是高度纯合的，在配置杂交前通过自交来保证亲本的纯度，从而保证在任何一个基因座上都不是杂合的。杂交后代的生育力如果杂交后代不育，会造成严重的部分分离，影响分离群体的构建，降低已建图谱的可信度。杂交后代的基因组应该有其完整性和代表性。对亲本及其F的细胞学鉴定表明，部分多倍体植物材料存在易位或单体或染色体缺失，因此该材料不适合作图亲本。映射组的类型作图群体根据其遗传稳定性可分为两类:一类是非固定分离群体或临时群体，其主要特点是易于在短时间内构建足够规模的作图群体。第二，永久或固定的绘图组。DH和RIL是永久作图群，克服了临时作图群的缺点，但构建这样的作图群需要很长时间。目前常用的作图群体主要有双亲单交产生的F2群体、回交群体、重组自交系群体和加倍单倍体群体。这些群体在构建遗传连锁图谱的过程中各有利弊。1.2.3映射组的大小作图群体的大小很大程度上决定了遗传图谱的分辨率和准确性。作图群体的大小也取决于所用群体的类型。一般来说，在构建分子连锁图谱时，为了达到相当的作图精度，所需的群体大小为F:>Rl>BC和DH。1.2.4遗传图谱中的分子标记遗传标记是指能够清晰反映遗传多态性的生物学特征，即基因组中任意位点等位基因的变异或具有相对差异的DNA片段。目前，分子标记技术已广泛应用于植物遗传图谱构建、亲缘关系分析、种质资源分类鉴定、分子标记辅助育种选择等诸多方面。不同的DNA分子标记技术各有优缺点和适用性，研究人员在组成光谱时需要根据实际情况进行选择。1.3遗传连锁群的构建有了合适的作图群体和合适的分子标记，就可以构建植物分子标记的连锁图谱。连锁图谱的构建主要分为六个步骤:(1)分子标记多态性位点的筛选和确定；(2)分子标记分离数据的收集和处理(3)标记位点的连锁试验；(4)估计位点间的重组频率和图谱距离；(5)基因的多点分析和线性测序；(6)分子标记连锁群的染色体定位。在实践中，这六个步骤不必完全相互分离，也不必严格按照上述顺序进行。2.比较基因组图谱研究比较作图是指利用共同的遗传标记(主要是分子标记基因的cDNA克隆与基因组克隆)对相关物种进行物理或遗传作图，比较这些标记在不同物种基因组中的分布，揭示染色体或染色体片段的共线性和共线性，从而准确分析不同物种的基因组结构和基因组进化。基因组的比较图谱使不同领域的研究工作有机互补，建立了跨物种的伟大遗产体系。3.棉花分子遗传连锁图谱的构建利用分子标记技术定位目标性状的基因/QTL，最基础的工作是构建一个相对饱和的分子遗传图谱。棉花是基因组研究相对落后的物种之一。近年来，随着分子标记技术的快速发展和棉花DNA提取方法的不断完善，国外许多实验室在构建棉花分子遗传图谱方面取得了很大进展。3.1棉花种间分子遗传图谱的构建Reinisch等人利用陆地棉野生品系Palmeri和海岛棉野生品系K101杂交的57个单株的F2群体，首次构建了较为完整的棉花陆海种的RFLP遗传框架图。该图谱包括分布在41个连锁群中的750个基因座，覆盖基因组4675cM[11]。随后，荣等用2007个STS探针对该图谱进行加密，构建了包含2584个基因座的遗传图谱，总长度为4447.9cM，平均距离为1.72cM[12]。于等利用海陆杂交的F2群体构建了一个包含141个标记和62个标记的遗传图谱[13]。江等利用海陆杂交的F2群体构建了一个具有261个标记、全长3767cM的遗传图谱[14]。Chee等人利用基于已知功能基因或ESTs开发的SSR标记构建棉花遗传图谱，为以后利用该图谱奠定了基础[15]。Nguyen等人发表了包括RFLP、SSR和AFLP标记在内的种间棉花遗传图谱，共包含1160个位点，总距离为5519cM，标记间平均距离为4.8cm[16]。随后，宋等构建了具有相同亲本的回交群体，在774个多态位点中的37个连锁群上构建了694个SSR标记和SRAP标记。地图总长度为6032.3cM，标记之间的平均距离为8.7cM[17]。在此工作的基础上，韩等增加了364个EST-SSR标记，并将此图谱发展为30个连锁群，包括1052个位点，总距离为6321cM，标记间平均距离为6.0cm[18]。郭等进一步用EST-SSR标记加密了这个图谱，构建了一个新的富含基因信息的图谱[19]。新图谱由26条染色体组成，包含1790个位点，其中EST-SSR标记1122个，SSR标记495个，SRAP标记121个，基因标记45个，BAC末端序列标记7个。标记间平均距离为1.91cM，是世界上最饱和的棉花四倍体分子遗传图谱。3.2陆地棉种子分子遗传图谱的构建与棉花种间分子遗传图谱相比，陆地棉分子遗传图谱发展缓慢。Sharppley等人利用陆地棉HS46×MAR的F2B3群体构建了一个有120个RFLP标记的遗传图谱，总图距为865cm[20]。Ulloa等使用Joinmap软件将四个陆地棉的RFLP连锁图整合到一个遗传图谱中。整合后的图谱包含284个基因座和47个连锁群，总图谱距离为1502.6cM，覆盖了棉花基因组的约31%[21]。张等利用陆地棉豫棉1×T586的F2群体构建了一个以AFLP和SSR为主体的遗传图谱，包括20个连锁群，总图距为525cM[22]。沈等利用三个陆地棉高强纤维种质系的F2群体、陆地棉遗传标准系和一个重组自交系群体构建了四个SSR连锁图谱。总图距分别为666.7cM、557.8cM、588cM和1024.4cM，棉花比重分别为14.82%、12.4%、13.07%和22.77%[23，207]王等以XZM2×8891重组自交系群体和SSR标记数据为主体构建了遗传图谱。132个位点分布在26条染色体上，覆盖865.20cM，标记间的平均距离为6.55cM[25]。王娟等人利用TM-1×豫棉1的F2群体构建了一个包含138个标记位点和32个连锁群的遗传图谱，平均距离为6.9cm[26]。洪德等利用陆地棉品种间的四交群体泗棉3号/绵12mmong4133/8891构建了一个包含286个SSR标记和51个连锁群的遗传图谱，平均距离为7.4cM，总长度为2113.3cM，覆盖率为42.3%[27]。4研究中存在的问题及展望近十年来，分子标记的研究有了很大发展，棉花遗传图谱的研究也不断深入。然而，棉花遗传连锁图谱仍存在以下问题:一是缺乏代表性栽培棉品种的分子标记物种图谱。在容等人构建的海陆混合图中，整幅地图标记多为；郭等没有覆盖四倍体棉花的全基因组。其次，构建的陆地棉种子图谱使用的标记数量少，基因组覆盖率不高，且分布不均匀，存在标记间距过大或部分染色体上没有标记的现象。针对上述现象，棉花基因组研究的任务是:一方面，开发新的标记，筛选尽可能多的分子标记多态性位点，增加现有陆海种间图谱的标记密度，覆盖异源四倍体棉花的全基因组；二是利用DNA多态性丰富的陆地棉品种建立永久作图群体，构建覆盖全基因组的陆地棉遗传图谱；三是常规选择与标记辅助选择相结合，根据不同性状的特点研究高效的选择方法；最后，有必要加强各机构之间的协作。总之，遗传连锁图谱是棉花遗传改良的重要工具。标记辅助育种与其他技术相结合，可以有效、显著地提高棉花产量、抗虫性和抗病性。随着分子生物学的发展，PCR分子标记技术的完善，高密度和饱和异源四倍体棉花种子分子连锁图谱的构建，对棉花基因组进行深入研究将很快成为现实。参考纺织工业对棉纤维质量的未来需求[R].环太平洋棉花会议，1995，121:163~172。欧。老有德。梅。提高棉花产量和质量的新措施[J].棉花科学，2001，13(1):54~58。[2]温德丽，艾伯特.棉属的系统发育学:叶绿体-DNA限制性位点数据的特征-状态加权简约分析及其系统和生物地理学意义[J].系统。Bot，1992，17:115~143康祥，南羽，胡玉昌，等.中国棉花质量现状研究[J].棉花科学，1999，11(1):1~10。斯特蒂文特遗传史[M]。[M]。纽约:哈珀与罗出版社，1965年，19(1):8~16页。皮特森AH，布鲁贝克CL，温德尔JF.一种快速提取棉花的方法)适于RFLP和PCR分析的基因组DNA[J].植物分子生物学报告，1993，15:169~181。[1]赖尼施，董继明，布鲁贝克，等.一个详细的陆地棉×海岛棉染色体组织和进化的RFLP图谱[J].遗传学，1994，138(3):829~84。[10]夏普雷，郑建光，等.陆地棉F2群体分子标记及连锁群的建立[J].理论应用遗传学，1996，92:915~919。梅雷迪思·WR。种内群体农艺性状和纤维品质性状的遗传连锁图谱和QTL分析[J].棉花科学学报，2000，4:161~170。[1]尤劳？M，梅雷迪斯？WR，沙普利？W，等.棉花F2:3群体的RFLP遗传连锁图谱及其连锁图谱[J].理论应用遗传学，2002，104:200~208。赖尼施，董继明，布鲁贝克，等。棉花的详细FLP图谱，陆地棉，badance:二体倍性基因组中的染色体组织和进化[J].遗传学，1994，138:829~847。荣，阿贝里C，鲍尔斯JE，等。a3347标记位点的局部遗传重组图揭示了棉花基因组组织、传递和进化的特征[J].遗传学，2004，166:389~417。YuJ，ParkYH，LazoGH，etal。利用分子标记定位棉花基因组。美国:世界棉花会议论文集，1997，96:447~496。姜春霞，赖特，艾泽克，等。多倍体形成为棉花选择反应创造了独特的途径[J].美国国家科学院学报，1998，95:4419~4424。许志平，荣继科，等.棉花基因工程中基于PCR的分子标记研究[J].基因组，2004，47:449~462。NguyenTB，GibandM，BrottierP，etal.利用新开发的微卫星标记广泛覆盖四倍体棉花基因组[J].理论应用遗传学，2004，109:167~175。宋晓玲，王凯，郭，等。陆地棉与海岛棉同一杂交单倍体和BC1作图群体构建遗传图谱的比较[J].基因组，2005，48:378~390。韩振国，郭伟忠，宋晓柳，等。来自二倍体棉树园的EST衍生微卫星在异源四倍体棉花中的遗传作图[J].分子遗传学，2004，272:308~327。郭伟忠，蔡春平，王春波，等。基于微卫星的基因组结构、功能和进化研究[J].遗传学，2007，176:527~541。沙普利兹韦，詹金斯JN，MeredithWR，等。陆地棉遗传图谱的构建[J].理论应用遗传学，1998，97:756~761。乌洛阿M，梅雷迪思WRJr，沙普利ZW，等。陆地棉4个F2B3群体的RFLP遗传连锁图及其连接图[J].理论应用遗传学，2002，104:200~208。张志生，小，骆敏，等。陆地棉遗传连锁图的构建及纤维相关性状的QTL分析[J].Euphytica，2005，144:91~99。沈晓林，郭伟忠，朱晓峰，等。利用SSR标记对QTL三个陆地棉品系纤维品质的分子作图[J].MolBreed，2005，15:169~181。沈晓玲，郭伟忠，陆庆祥，等.陆地棉纤维品质和产量数量性状基因的遗传定位[J].Euphytica，2007，155:371~380。王炳辉，郭，朱晓峰，等陆地棉优良杂交种群体纤维品质定位研究[J].Euphytica，2006，152:367~378。、郭、天真。豫棉1号优质纤维QTL的标记与定位[J].作物学报，2007，33(12):1915~1921。洪德。陆地棉产量和纤维品质性状的QTL作图和标记辅助轮回选择[D].农业大学，2008，19(3):190~193。时间表:2012年5-6月:选题和文献综述；6-7月:确定计划；2012年7月-2013年1月:收集实验数据，进行实验研究；4月-5月:处理和分析结果；5-6月:写论文，准备答辩。讲师的意见:论文选题针对性强，实验材料具有代表性，实验方案可行，预期结果明确。我同意开始话题。讲师:2012年6月5日审计小组成员西方人名的第一个字职称储备票据西方人名的第一个字职称储备票据期初报告记录:遗传连锁图谱为什么选择BC1F2群体而不是F2群体？将棉花分子遗传连锁图谱与纤维品质性状的QTL作图联系起来的依据是什么？构建棉花分子遗传连锁图谱的意义是什么？审核小组的意见:选题依据充分，实验设计合理，研究方法可行，工作量大。研究结果为构建BC1F2遗传连锁图谱和纤维品质性状的QTL作图提供了重要的理论依据。同意进入下一阶段的实验。审核组长:(签名)2012年6月5日学院意见:迪恩:年日农业大学毕业论文指导教师复习用书学生:唐冰川ID:13班级:农学0902学院:农学院关键词:BC1F2遗传连锁图谱的构建及纤维品质性状的QTL定位讲师的评论:该生遵守学校的各项规章制度，对工作认真负责，能很好地完成各项实习任务。具有正确的学习态度和扎实的生物科学基础理论和专业知识。本文对BC1F2遗传连锁图谱的构建和纤维品质性状的QTL定位进行了初步研究。试验结果表明:(1)构建了208个位点的遗传连锁图。该图谱包含30个连锁群，总长度为1357.82cM，覆盖了棉花基因组的27.16%，标记间的平均距离为6.53cm。(2)遗传连锁图谱中A亚组的标记数量多于d亚组，110个标记位点分布在A亚组的9条染色体上..D亚群的7条染色体上有86个标记位点..(BC1F2代分析获得了13个QTL位点。分别在第01、07、11、14、22和24次会议上。其中有一个与纤维长度相关的QTL，解释了11.76%的表型变异率。与均匀度相关的QTL有2个，分别解释了15.28%和8.63%的表型变异率。克隆了6个与马值相关的QTL，可以解释7.53%~22.56%的表型变异率。有3个与强度相关的QTL，解释了10.43%~16.27%的表型变异。一个与伸长相关的QTL可以解释8.06%的表型变异率。实验设计科学合理，研究方法可行，工作量大，符合本科论文要求。论文写作格式规范清晰，符合一般科技论文的写作要求。该生阅读了大量文献，基本掌握了本学科领域的基础理论和专业知识。论文的不足之处:参考文献需要进一步改进。注意文中个别专业词汇。成绩评估:您是否同意回复:讲师(签名):日期年月农业大学毕业论文答辩量表得分指数分割值评估能力占欺头论文选题10选题具有重要的理论意义或实用价值。问题的依据是充分的。文献引用12广泛阅读和引用文献，充分了解本领域的学术动态，具有较强的综合分析能力。论文难度和工作量14难度大，工作量大。论文成果的创新12有独到的见解和伟大的创新成就。理论基础和科研能力16具有扎实的基础理论和系统的专业知识，较强的独立从事科学研究的能力，适宜的研究方法和技术体系。写作能力16条理清晰，层次分明，推理透彻，文字通顺，图表准确，国内外文摘简明扼要，语句通顺，语言准确，符合科技写作规律。回答10能够简明扼要、重点突出地阐述论文或设计的主要内容，观点新颖，结论明确；时间是正确的。回答问题10思维敏捷，逻辑性强，各类问题回答准确流畅。总分100农业大学2013级本科生论文答辩记录表学院:农学院专业班:农业0902班2013年6月6日知道某人的姓13教师色彩鲜艳的职称讲师论文题目:BC1F2遗传连锁图谱的构建及纤维品质性状的QTL定位回答辩论小组成员的问题西方人名的第一个字职称季承西方人名的第一个字职称季承辩护小组的意见:辩护小组组长:(签名)年日对论点的回答:关于这个主题(设计)关键词:BC1F2遗传连锁图谱构建与纤维品质性状QTL制图学院:农学院。专业课层次:十三号学生姓氏:指导老师:讲师头衔:讲师BC1F2遗传连锁图谱的构建与纤维品质性状QTL制图本研究构建了海陆BC1F2群体的遗传连锁图谱，190对SSR引物扩增出262个多态性位点，其中208个位点被定位于30个遗传连锁群。连锁群总长度为1357.82cM，覆盖了棉花基因组的27.16%，标记间平均距离为6.53cM，共检测到13个与纤维品质相关的QTL位点。有一个QTL与纤维长度有关；两个与整洁度相关的QTLs有6个与马值相关的QTLs3个与强度相关的QTLs1与伸长相关的QTL。关键词:棉花；遗传连锁图；QTL；基因型bc1f2棉花分子标记遗传连锁图谱的构建及部分纤维品质性状的QTL定位摘要:本研究利用杂交BC1F2群体构建遗传连锁图谱。190对SSR引物共产生262个多态性位点，其中208个位点与30个遗传连锁群相关。连锁群长度为1357.82cM，覆盖了约27.16%的棉花基因组，标记间的平均距离为6.53cM。在这些QTL中，1个与纤维长度相关，2个与纤维整齐度相关，6个与马克隆值相关，3个与纤维强度相关，1个与纤维伸长相关。关键词:棉花；遗传连锁图谱；QTL；基因型简介:棉花是仅次于粮食的第二大作物，棉纤维是纺织工业最重要的原料。随着纺纱行业的快速发展，同时消费者对服装面料的要求普遍提高，对我国棉花品种的整体纤维质量，尤其是纤维强度提出了更高的要求[1-2]。因此，改良棉纤维品质成为棉花育种家关注的焦点。棉花属于被子植物中的锦葵科、锦葵科和棉属。世界上主要种植四倍体陆地棉(GossypiumhirsutumL.)和海岛棉(GossypiumbarbadenseL.)，分别占世界棉花产量的90%和8%[3-4]。海岛棉在纤维强度、长度和细度上均优于陆地棉，因此利用海岛棉的优质基因改良陆地棉纤维品质具有重要的理论和应用价值。棉纤维品质性状大多属于数量性状，受多基因控制。最终的表现型是基因型和环境共同作用的结果，受环境条件影响很大。同时，传统的棉花育种方法主要是通过杂交、回交和杂交，导致育种周期长、成本高、选择效率低[5-11]。这些都导致纤维品质育种进展缓慢[12-13]。应用现代育种技术将控制优良性状的基因或片段从海岛棉转移到陆地棉，被认为是快速改良陆地棉纤维品质的方法之一。随着分子生物学的快速发展，利用高密度分子遗传连锁图谱寻找与数量性状基因座(QTL)紧密连锁的分子标记进行基因聚合育种已成为分子标记辅助育种的主要途径。标记辅助育种可以在分子水平上操纵目标基因，改善目标性状[14]。分子多态性是DNA分子碱基序列变异的直接反映，是继形态标记、细胞学标记、生化标记之后发展起来的一种理想的遗传标记。[15]目前，关于异源四倍体棉花遗传连锁图谱的构建，研究人员获得的研究结果差异较大，分子标记类型较多，难以验证构建的准确性。Reinisch等人[16]于1994年首次报道了四倍体棉花种子的RFLP图谱。该图谱总长度为4675cM，包含705个标记位点，位于41个连锁群中。在此基础上，Shappley等[17]对HS46×MAR和HS46×PD5363的F2群体进行了RFLP分析，建立了4个10个多态位点的连锁群和5个32个多态位点的不同探针/酶组合的连锁群。Ulloa等人[18-19]利用两个陆地棉品种杂交产生的F2群体，通过RFLP技术构建了一个覆盖棉花基因组700.7cM的81个RFLP标记和17个连锁群的遗传连锁图。同时，他们还利用4个陆地棉品种的杂交群体，构建了一个包含284个RFLP标记和47个连锁群的分子遗传连锁整合图谱，覆盖了1502.6cM的棉花基因组。然而，棉花遗传连锁图谱的密度和饱和度仍有待提高，寻找与相关农艺性状QTL紧密连锁的分子标记已成为相关研究者的研究课题之一。棉纤维品质性状的QTL作图已有大量报道，且QTL位点较多，难以相互验证。Kohel和Yu[20]利用海陆种间F2群体鉴定了13个与纤维品质性状相关的QTL，包括4个纤维强度、3个纤维长度和6个马克隆值。这些QTL的表型变异率在30%~60%之间。Ulloa等[21]利用两个陆地棉品种建立的群体，鉴定了3个与纤维强度相关的QTL和2个与纤维长度相关的QTL。蒋等[22]利用一个海陆种间F2群体检测到14个与纤维品质相关的QTL，其中3个QTL与纤维强度相关，解释了31%的表型变异。国外对棉纤维品质相关性状的QTL研究由来已久。但由于QTL受环境影响较大，研究人员使用的材料不同，不同研究成果之间不便于相互验证，影响了QTL制图成果的有效利用。本研究构建了棉花SSR标记连锁图谱，将与纤维品质相关的QTL定位在BC1F2群体中，为棉花纤维品质的分子标记辅助育种提供了理论依据。1.材料和方法实验所用材料由农业大学棉花遗传育种实验室提供。1.1实验材料1.1.1育种材料选用自交多年的陆地棉品种中棉所8号和纤维品质好、抗病性强的海岛棉品种皮马90-53为亲本材料。1.1.2田间种植2004年在农业大学育种中心(南郊)配制杂交组合，2005年以中棉所8号为轮回亲本回交获得BC1。在2009年，种植包含95个个体植物的BC1分离群体，并且个体植物是自交的，并且每个个体植物与其自己的棉铃混合。2010年在农大育种中心(南郊)种植BC1F2群体，长7m，行距80cm。随机选择131株个体植物作为构建图谱的群体。1.2实验方法:验证两个亲本和F1的多态性，然后利用亲本间具有多态性的引物检测作图群体BC1F2中单株的基因型。1.2.1棉纤维质量分析1.2.1.1测试项目纤维上半部分的平均长度(fl)、均匀度(fu)、马克隆值(FM)、比纤维强度(FS)和伸长率(Fe)。1.2.1.2试验场农业部纤维质量监督检验测试中心。1.2.2bc1f2群体的基因型检测检测作图群体BC1F2中单株的分子标记基因型。如果标记为共显性标记，则与杂合型(F1)一样，同时具有中棉所8号和皮马90-53特异条带的单株基因型为H，具有中棉所8号特异条带的单株基因型为A，具有皮马90-53特异条带的单株基因型为b，如果标记为绵所8号的显性标记，则将具有绵所8号特异条带的单株基因型标记为C；如果标记是Pima90-53的显性标记，则Pima90-53有特异条带的单株基因型将标记为D，没有条带的缺失数据用“-”号表示。在检测过程中，如果一对SSR引物有多个差异条带，且BC1F2群体中多个条带一致，则记录为一个位点；如果BC1F2群体存在分离，会标记为不同的位点，小写英文字母a，b，c，...将被添加在标记名称之后以区别它们。1.3数据处理利用作图软件Mapmaker/Exp(ver3.0)通过Kosambi函数构建遗传连锁图，最大遗传距离为50cM，LOD≥3.0。参考前人构建的遗传连锁图谱[23，24，25，26，27]，本研究构建的每个连锁群都定位在相应的染色体上，无法定位的连锁群命名为LGXX，LG代表连锁群，XX代表序号。利用作图软件MapChart2.2绘制遗传连锁图谱.利用WinQTLCart2.5的复合区间作图法进行QTL作图，所选参数的LR值为11.5(相当于LOD值为2.5)。QTL命名原则是字符名+组和环境码+号的英文缩写，组和环境码、号之间用“-”连接。2结果和分析2.1母体纤维质量对两个亲本品种的纤维品质指标进行分析，发现不同环境下指标不同，受环境影响较大，皮马90-53各项指标均优于中棉所8号，两个亲本纤维上半部分的平均长度、均匀度、马克隆值、比强度和伸长率见表1。表1bc1f2、BC1F2:3和BC1F2:4纤维品质相关性状分析表1亲本和BC1F2、BC1F2:3、BC1F2纤维品质分析性格；角色；字母特征父母双亲BC1F2群体中国棉花研究所第八研究所皮马人90-53可变周长范围平均值平均标准偏差变异系数CV(%)歪斜歪斜峭度峭度纤维长度纤维长度(毫米)32.3435.7224.64-35.5130.122.3227.70.144-0.084整洁度纤维均匀度(%)84.9087.2079.40-88.0083.931.7002.0-0.238-0.047美光aire纤维马克隆值4.004.182.35-5.524.240.72217.0-0.573-0.290比强度纤维强度(cN特克斯-1)31.6042.3026.10-40.7032.172.9449.20.3420.119展开性纤维伸长率(%)6.104.904.00-6.905.910.5058.5-1.1051.710由表1可知，中棉所8号在各种环境下纤维上半部平均长度为26.52~32.34mm，均匀度为82.85%~84.90%，马克隆值为3.52~4.96，比强度为25.34~31.60cntex-1，伸长率为6.10%~6.63%。Pima90-53纤维上半部在各种环境下的平均长度、均匀度、马克隆值、比强度和伸长率分别为27.33~35.72mm、81.91%~87.20%、4.08~4.18、29.68~42.30cNTEX-1和4.90%~7.11%。因此，皮马90-53的纤维上半部平均长度和比强度明显优于中棉所8号，其他指标也有差异，说明亲本间存在较大差异，适合构建作图群体和QTL作图。2.2BC1F2纤维质量分析BC1F2纤维品质各性状的统计参数见表1，其频数分布见图1。。图1BC1F2纤维品质相关性状的频率分布()图1bc1f2群体(保定)纤维品质性状直方图根据图1和表1，BC1F2纤维长度的变异范围为24.64~35.51mm，变异系数为7.7%，平均长度为30.12mm；；均匀度的变异周径为79.40%~88.00%，变异系数为2.0%，平均值为83.93%。克隆值范围为2.35~5.52，变异系数为17.0%，平均值为4.24。比强度分布在26.10-40.70cntex-1之间，变异系数为9.2%，平均值为32.17cntex-1。伸长率范围为4.00%~6.90%，变异系数为8.5%，平均值为5.91%。一般来说，除均匀度外所有性状的变异系数为2.0%，其他性状的变异系数在7.7%-17.0%之间。群体变异较大，偏度和峰度的绝对值小于1，符合正态分布，适用于QTL制图。2.3分子遗传连锁图谱的构建本研究使用的190对SSR引物产生了262个多态性位点，其中208个位点位于遗传连锁图上。该图谱包含30个连锁群，总长度为1357.82cM，覆盖了约27.16%的棉花基因组，标记间平均距离为6.53cM，最长的连锁群为137.7cM，共有17个标记位点。最短的连锁群为2.6cM，只有两个标记位点。其中26个连锁群被锚定引物定位在16条染色体上，分别是Chr.01、Chr.03、Chr.04、Chr.05、Chr.07、Chr.09、Chr.11、Chr.12、Chr.13、Chr.14、Chr。2表染色体上标记信息的统计表2染色体的统计信息染色体染色体标记号标记组号链接组染色体长度(厘米)长度(厘米)标记之间的平均距离(厘米)平均间隔(厘米)01242173.27.2203五222.24.4404八一个45.45.6805八三76.19.5107232176.87.690915277.45.161111一个70.66.4212八250.66.3313八一个44.05.5014202153.97.7016九一个30.23.3618四一个34.48.602012292.37.692216261.93.872416一个113.37.0825九一个47.35.26LG01四一个27.96.98LG02三一个42.214.07LG032一个15.47.70LG042一个2.61.30总数208301357.86.53图2遗传图谱中与纤维品质相关的QTL分布图2棉花纤维品质的连锁图和QTL定位注:FL:上部平均长度；FU:均匀度指数；FM:马克隆值；FS:纤维强度FE:纤维伸长率。注:FL:纤维长度；傅:纤维均匀性；FM:纤维马克隆值；FS:纤维强度；FE:纤维伸长率。2.4纤维品质相关性状的QTL分析将构建的遗传连锁图谱用于BC1F2纤维品质相关性状的QTL作图分析，共检测到13个QTL位点，分别位于Chr.01、Chr.07、Chr.09、Chr.11、Chr.14、Chr.22和Chr.24(图2和表3)。其中有一个与纤维长度相关的QTL，解释了11.76%的表型变异率。有2个与均匀度相关的QTL，分别解释了15.28%和8.63%的表型变异率。克隆了6个与马值相关的QTL，可以解释7.53%~22.56%的表型变异。有3个与强度相关的QTL，解释了10.43%~16.27%的表型变异。有1个QTL与伸长相关，解释了8.06%的表型变异率。表3纤维品质性状的QTL表3筛选出的纤维品质QTL性格；角色；字母特征数量性状座位染色体Chr。/LG标记区间间隔标记位置位置《牛津小词典》贡献率R2(%)纤维长度FLFL1-1Chr.01瑙2083b-瑙2083a17.113.1511.76工整度赋FU1-1Chr.14NAU1071a-NAU1071b94.454.4315.28FU1-2Chr.22DOW027b-DOW027c7.362.828.63克隆值FMFM1-1Chr.24瑙1369e-瑙1369c7.016.2422.56FM1-2Chr.24NAU1369c-NAU328717.845.1519.58FM1-3Chr.24NAU3287-NAU1369b23.574.5614.98FM1-4Chr.24DPL0068c-DPL0068a36.974.8219.45FM1-5Chr.07DPL0112-NAU5247a21.212.657.53FM1-6Chr.11NAU5461d-NAU3621e49.423.7111.04比强度FSFS1-1Chr.09瑙2395-瑙1092a39.713.8516.27FS1-2Chr.11NAU3621e-NAU3621b57.952.9310.84FS1-3Chr.22NAU5046d-DOW027a3.012.5510.43伸长率FEFE1-1Chr.22STV191-NAU3942b23.842.698.063讨论3.1亲本选择亲本选择是影响遗传连锁图谱构建难度和图谱适用范围的主要因素之一。基因组DNA序列的差异是构建分子遗传连锁图谱的基础，因此选择亲缘关系较远的品种或材料作为亲本进行分离群体的构建有可能获得高度多态性。与上述方法相比，陆地棉种子的杂交育种也起着重要的作用。近年来，在构建遗传连锁图谱的过程中，一些学者利用了陆地棉种子杂交群体。Reddy等[28]比较了异源四倍体棉花中152对JESPRSSR引物的多态性，发现陆地棉与海岛棉种间杂交中，45.4%的引物在亲本TM-1和Pima3-79之间表现多态性，11.2%的引物在陆地棉作图群体中在亲本TM-1和TamcotSP37中表现多态性，25.7%的引物在作图群体中表现多态性。倪慧娟等[29]利用陆地棉品种中棉所35和豫棉1号，从8165个SSR引物中筛选出335个多态性引物，占4.1%。王娟等[30]利用陆地棉遗传标准品系TM-1和豫棉1号，从5544对SSR引物中筛选出178对多态性引物，多态性引物百分比为3.2%。然而，陆地棉品种的多态性较低。与海岛棉和陆地棉杂交群体构建的遗传连锁图相比，陆地棉构建的遗传连锁图有很多缺点。本研究以中棉所8号海陆杂交群体和皮马90-53为亲本构建BC1F2的遗传连锁图谱，从190对多态性SSR引物中筛选出262个多态性位点，最终在遗传连锁图谱中定位出208个多态性位点。3.2图集的分布特点在构建遗传连锁图谱时，研究人员都期望标记位点能够均匀分布在基因组上。自从Reinisch等人[16]于1994年首次报道四倍体棉花品种的RFLP图谱以来，国外研究人员已经构建了棉花品种间相对饱和的遗传连锁图谱。最详细的遗传连锁图谱是由荣等[31]利用STS标记构建的。该图谱包含2584个位点，26个连锁群或染色体，总长度为4447.9cM，标记间平均距离为1.72cM。但即使是这样高密度的遗传连锁图谱，标记的分布也是不均匀的。本研究构建的遗传连锁图谱A亚群的标记比D亚群多，同样存在标记分布不均匀的现象。A亚群的9条染色体上分布着110个标记位点，覆盖736.3cM，标记间的平均间距为6.69cM，D亚群的7条染色体上分布着86个标记位点，覆盖533.3cM，标记间的平均间距为6.20cM，同时标记间的间距也很大，例如Chr.20上的最大间距为25cM。标记分布不均匀的原因有很多:一是研究人员筛选的大多数标记可能是由基因组中的一个亚组开发的；其次，遗传连锁图谱中少量的标记也会导致染色体的某些区段出现稀疏的标记；第三亲本在染色体的某些部分缺