【摘要】：選育高產(chǎn)、高糖、抗旱性強(qiáng)、宿根性強(qiáng)的甘蔗新品種是我國蔗糖產(chǎn)業(yè)可持續(xù)發(fā)展的需求。親本遺傳基礎(chǔ)狹窄是現(xiàn)代甘蔗育種的主要限制因素之一,加強(qiáng)種質(zhì)創(chuàng)新,豐富親本基因庫,是選育突破性品種的關(guān)鍵。甘蔗近緣屬植物河八王具有抗旱、抗病、宿根性強(qiáng)等優(yōu)異性狀,是甘蔗遺傳改良的重要種質(zhì)資源。目前在甘蔗遠(yuǎn)緣雜交利用中,對(duì)野生基因在后代中的傳遞效率、基因組變異規(guī)律以及雜交的遺傳機(jī)理研究等不夠深入,限制了甘蔗野生種質(zhì)的利用效率。本研究利用AFLP結(jié)合熒光毛細(xì)管電泳技術(shù)分析河八王種質(zhì)資源的遺傳多樣性;以系譜來源清楚的河八王雜交后代F1、BC1及其親本為研究對(duì)象,分析染色體在后代中的傳遞;利用AFLP技術(shù)分析親本特異位點(diǎn)在后代中的遺傳;利用MSAP技術(shù)分析親本及后代基因組DNA甲基化水平和遺傳模式變化;利用高通量測序技術(shù)挖掘河八王的抗旱相關(guān)基因。結(jié)果發(fā)現(xiàn):1.采用AFLP標(biāo)記結(jié)合毛細(xì)管電泳技術(shù),對(duì)來源于廣西不同地區(qū)的15份河八王無性系進(jìn)行了遺傳多樣性分析,并構(gòu)建了分子身份證。25對(duì)AFLP引物組合在供試材料中共擴(kuò)增出2208個(gè)位點(diǎn),其中多態(tài)性位點(diǎn)1914個(gè),多態(tài)性比率為87.11%;河八王種質(zhì)資源的遺傳相似系數(shù)變化范圍在0.656-0.878,在相似系數(shù)為0.690時(shí),可劃分為3個(gè)類群,表明供試河八王種質(zhì)具有較豐常的遺傳多樣性�；�3對(duì)AFLP引物組合104條譜帶構(gòu)建的15份河八王種質(zhì)分子身份證具有唯一性。2.利用染色體計(jì)數(shù)進(jìn)行了甘蔗與河八王雜交F1、BC1的染色體傳遞行為分析,推斷出甘蔗與河八王雜交F1染色體傳遞行為有“n+n”和“n+2n”方式,BC1是“n+n”方式。3.利用AFLP標(biāo)記結(jié)合毛細(xì)管電泳技術(shù)開展了河八王野生基因在F1、BC1后代中的遺傳分析。24對(duì)AFLP引物組合對(duì)4個(gè)河八王F1后代、9個(gè)BC1后代及其雙親進(jìn)行了擴(kuò)增,共檢測到總條帶數(shù)1774個(gè),其中多態(tài)性條帶1690個(gè),多態(tài)性檢出率為95.26%,各引物組合多態(tài)性變幅為87.04%-100%。進(jìn)一步分析表明,母本桂糖05-3256特異位點(diǎn)傳遞給F1后代的比例是63.92%-71.65%,父本廣西河八王1特異位點(diǎn)傳遞給F1后代的比例是8.66%-12.85%。母本崖城94-46特異位點(diǎn)傳遞給BC1后代的比例是35.19%-48.50%,父本T6-3特異位點(diǎn)傳遞給BC1后代的比例是33.97%-59.33%;廣西河八王1特異位點(diǎn)傳遞到BC1后代時(shí),比例僅是1.12%-3.35%,已處于很低水平。另外,F1、BC1的特異位點(diǎn)保持了較高水平。4.利用MSAP標(biāo)記結(jié)合毛細(xì)管電泳技術(shù)分析了河八王F1、BC1雜交種及其相應(yīng)親本DNA甲基化水平和模式差異。雜交種F1甲基化敏感擴(kuò)增多態(tài)性(MSAP)比率是56.4%-59.0%,均低于雙親;BC,的MSAP比率是56.9%-69.8%,整體平均為62.8%,平均值高于雙親。BC1世代總甲基化水平略高于F1世代水平。F1、BC1基因組CCGG位點(diǎn)發(fā)生甲基化的方式整體上以內(nèi)部胞嘧啶雙鏈甲基化為主。在F1、BC1中均檢測到71種甲基化類型,并進(jìn)一步分為5種變化類型:A類,雜交種與其親本甲基化模式相同;B類,去甲基化,表示雜交種相應(yīng)于其親本的甲基化減弱;C類,超甲基化,表示雜交種相應(yīng)于其親本的甲基化增強(qiáng);D類:次甲基化,雜交種甲基化程度均低于雙親;E類,為不定類型。其中A類是親本向雜交種的甲基化遺傳類型,B、C、D、E是雜交種的甲基化變異類型。結(jié)果顯示F1的甲基化遺傳類型(A類)比例明顯低于BC1,但變異類型B、C、D、E高于BC1;雜交形成F1、BC1過程中,基因組DNA均主要發(fā)生了超甲基化。5.開展了河八王抗旱相關(guān)基因挖掘研究。使用單端和雙末端測序技術(shù)首次對(duì)河八王葉片進(jìn)行干旱脅迫下的轉(zhuǎn)錄組研究,在組裝后獲得的104644個(gè)基因中(N50=1605 bp),38721可以注釋到相關(guān)數(shù)據(jù)庫,如NR、UniProt、KEGG和GO庫。在DTS和CK的樣本中,發(fā)現(xiàn)有30297個(gè)基因表達(dá)量大于5 TPM,有3389個(gè)轉(zhuǎn)錄本(1772個(gè)上調(diào)和1617個(gè)下調(diào))在雙端測序和單端測序中表達(dá)是一致的。功能分析結(jié)果表明,這些差異基因參與了“藍(lán)光響應(yīng)”、“代謝途徑”和“植物激素信號(hào)轉(zhuǎn)導(dǎo)”等途徑。在此基礎(chǔ)上進(jìn)一步分析獲得了水分缺失脅迫下的幾個(gè)基因家族表達(dá)模式,如水通道蛋白、LEA蛋白、生長素相關(guān)蛋白、TF蛋白、熱休克蛋白、LHCB蛋白、抗病蛋白和核糖體蛋白。河八王葉片響應(yīng)水分缺失脅迫下編碼NIP和PIP水通道蛋白的基因表達(dá)是上調(diào)的,然而編碼TIP水通道蛋白基因表達(dá)是下調(diào)的。與對(duì)照相比,DTS中編碼30S和50S核糖體蛋白的基因表達(dá)上調(diào),而編碼60S核糖體蛋白的基因下調(diào)。首次發(fā)現(xiàn)報(bào)道了在河八王葉片缺水脅迫下編碼LHCB、DIVARICATA和熱應(yīng)激轉(zhuǎn)錄因子的基因。
【圖文】：

Ｎａｒｅｎｇａ邋ｐｏｒｐｈｙｒｏｃｏｍａ邋（Ｈａｎｃｅ）邋Ｂｏｒ．邋Ｇｅｍｉｐｌａｓｍ（ｓａｍｅ邋ａｓ邋Ｔａｂｌｅ邋２－１）逡逑２．２．４主效應(yīng)分析逡逑在遺傳相似性系數(shù)的基礎(chǔ)上進(jìn)行進(jìn)行ＰＣＡ主效應(yīng)分析，圖２－２顯示了河八逡逑王無性系的位置及親緣關(guān)系，與分子聚類結(jié)果一致。除了部分河八王無性系靈川逡逑３和永福１外，來自同一區(qū)域的無性系如三河河八王、其它靈川河八王等，大多逡逑較緊密的集中在一起，表明所采集的河八王無性系中，來源區(qū)域相近的無性系間逡逑親緣關(guān)系較近，來源區(qū)域較遠(yuǎn)的則較疏遠(yuǎn)。另外，在相對(duì)集中區(qū)域內(nèi)部，河八王逡逑無性系的分布也較為分散，排列不是非常緊密，說明了采集區(qū)域相近的河八王無逡逑性系間存在較為豐富的遺傳變異。逡逑２１逡逑

邐姐逡逑Ｃｏｓｆｅｉａｔ逡逑圖２－１邋１５份河八王無性系的ＵＰＧＭＡ聚類圖逡逑Ｆｉｇ．邋２－１邋Ｄｅｎｄｒｏｇｒａｍ邋ｏｆ邋１５邋ａｃｃｅｓｓｉｏｎｓ邋ｏｆ邋Ｎａｒｅｎｇａ邋ｐｏｒｐｈｙｒｏｃｏｍａ邋（Ｈａｎｃｅ）邋Ｂｏｒ．邋ｂｙ逡逑ＵＰＧＭＡ逡逑１＿１５：邋１５份河八王種質(zhì)資源編號(hào)（材料同表２－１）邋１－１５：邋Ｎｏｍｂｅｒ邋ｏｆ邋１５邋ａｃｃｅｓｓｉｏｎｓ邋ｏｆ逡逑Ｎａｒｅｎｇａ邋ｐｏｒｐｈｙｒｏｃｏｍａ邋（Ｈａｎｃｅ）邋Ｂｏｒ．邋Ｇｅｍｉｐｌａｓｍ（ｓａｍｅ邋ａｓ邋Ｔａｂｌｅ邋２－１）逡逑２．２．４主效應(yīng)分析逡逑在遺傳相似性系數(shù)的基礎(chǔ)上進(jìn)行進(jìn)行ＰＣＡ主效應(yīng)分析，圖２－２顯示了河八逡逑王無性系的位置及親緣關(guān)系，與分子聚類結(jié)果一致。除了部分河八王無性系靈川逡逑３和永福１外，來自同一區(qū)域的無性系如三河河八王、其它靈川河八王等，大多逡逑較緊密的集中在一起，表明所采集的河八王無性系中，來源區(qū)域相近的無性系間逡逑親緣關(guān)系較近，來源區(qū)域較遠(yuǎn)的則較疏遠(yuǎn)。另外，在相對(duì)集中區(qū)域內(nèi)部，，河八王逡逑無性系的分布也較為分散，排列不是非常緊密，說明了采集區(qū)域相近的河八王無逡逑性系間存在較為豐富的遺傳變異。逡逑２１逡逑
【學(xué)位授予單位】：廣西大學(xué)
【學(xué)位級(jí)別】：博士
【學(xué)位授予年份】：2018
【分類號(hào)】：S566.1

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本文編號(hào)：2619030