大豆株型相关性状的全基因组关联分析开题报告

 2023-02-15 10:02

1. 研究目的与意义

大豆(soybean),学名glycineinax(l.)merilldui属于一年生草本植物,原产自中国,己经有5000多年的栽培史,它是重要的粮、油兼用作物,含有丰富的蛋白质、脂肪等营养物质,在生产和生活上扮演着重要的角色。近年来,随着大豆需求量的与日俱増,而我国相对于世界大豆平均生产水平仍较低,致使中国大豆产业出现了令人担忧的变化。据数据显示:2014年我国大豆进口量攀升到了7140万吨,再创历史新高;2015年1月进口量达到687万吨比去年同期增长了16.2。大豆的进口量在逐年增加,对外依赖程度越来越高,国内大豆产业形势己然变得很严峻,提高大豆产量迫在眉睫。

大豆产量受多种因素影响,其中大豆株型性状在大豆产量形成过程中表现出重要作用。大豆理想株型是指在特定生态条件下,群体内个体间竞争与干扰最小,能最有效地利用各种有利条件,有较强的抗逆性,具有高产稳产的特性。选择理想的高产株型是实现大豆产量提高的重要途径。株高、主茎节数、茎粗和分枝等性状均是大豆株型重要的构成因子。前人对大豆株型相关性状进行了大量的研究,已有大量大豆株型相关性状qtl被定位在大豆连锁群或染色体上,并被整合于soybase网站。其中大豆产量172个,株高223个,主茎节数33个,分枝数13个,茎粗3个等等。万昆等(2009)利用绥农20和绥农14杂交的f2世代群体,在g连锁群上检测到2个与株高相关的主效qtl。汪霞等(2011)以溧水中子黄豆和南农493-1杂交衍生的504个正反交f24家系为试验材料,对大豆株高进行qtl定位,检测到株高存在环境效应和细胞质效应,定位了15个主效qtl,其中2个与环境互作的qtl和6个与细胞质互作的qtl。吴晓雷等(2001)通过重组自交系进行qtl分析鉴定了4个大豆主茎节数的qtl,分布在b2、f1和n连锁群上。zhang等鉴定了10个控制大豆主茎节数的qtl,大多分布在b1和c2连锁群上。范冬梅等(2012)用美国大豆品种charleston为母本,东农594为父本构建的147份重组自交系为材料,对大豆株型性状进行了qtl分析,发现了16个控制主茎节数qtl,分别位于a1、b1、c2、d1a、d2、f、g、h和n连锁群上;检测到了10个控制茎粗qtl,分别位于a1、b1、c2、d1a、e和g连锁群上;在2年以上能被检测到3个主茎节数qtl,解释表型变异范围为8.0-60.2。何冉等(2009)用科新3号与中黄20杂交构建的f2群体对大豆分枝数进行qtl分析,在f24群体将分枝数qtl定位到c1连锁群satt294-satt399标记区之间,贡献率为12.01,然后用f25选出残余杂合系,将控制大豆分枝数的qtl定位到了c1连锁群satt399-satt361之间,贡献率为11.16。王吴斌等(2012)用栽培大豆和野生大豆为材料构建野生大豆染色体片段代换系对大豆分枝数进行qtl分析,共检测到3个分枝数相关的野生等位变异/片段。目前针对大豆主茎粗的研究较少。周蓉等用中豆29中豆32构建的重组自交系,以复合区间作图法对不同发育阶段的大豆株高和茎粗同时进行非条件和条件的qtl分析,共检测到19个与茎粗相关的qtl,18个与株高相关的qtl。

大豆微核心种质可以代表全国栽培大豆63.5的遗传多样性,是研究中国栽培大豆特异性的优异群体。多年来研究表明:大豆产量与产量构成因子密切相关,具体来说产量因子越优越,产量越高。而理想株型是高产潜力的遗传基础。因此,利用微核心种质群体开展大豆株型相关性状的遗传研究对于提高大豆产量具有重要意义。

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2. 研究内容和预期目标

目的对大豆微核心种质群体主茎节数、分枝等产量相关性状进行遗传变异分析,株型筛选鉴定,通过关联分析发掘这些大豆产量相关性状的应用潜力,为大豆合理株型的选育提供理论依据。

内容:本试验利用大豆微核心种质群体,于完熟期田间调查大豆微核心种质群体主茎节数和分枝等表型,对其进行遗传变异分析,明确大豆产量相关农艺性状的表型变异组成;并以全基因组1749个snp标记对目标农艺性状进行关联分析研究。

拟解决问题:分析大豆主茎节数、分枝等产量相关性状显著相关联的等位变异,筛选优异等位变异,并解析优异种质中这些等位变异的分布特点,为进一步亲本选配与选择提供指导。

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3. 研究的方法与步骤

研究材料:由中国农科院邱丽娟研究员提供的224份大豆微核心种质材料。

方法和手段:本试验于2016年在南京农业大学江浦试验站进行。试验材料采用完全随机区组设计,三个区组。大豆完熟期进行表型调查。每个区组选取长势均匀能代表材料整体水平的三株大豆进行调查。调查标准参考《作物遗传学各论》,2006年9月第二版,盖钧镒主编。如下:

(1)主茎节数:自子叶节为0起至成熟植株主茎顶端的节数,调查日期为完熟期(r8),单位:个。

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4. 参考文献

我国作物种质资源长期库中保存大豆资源2.3 万余份, 数量居世界之首。然而, 大豆资源在新品种培育中的利用率仅为1左右, 导致大豆育成品种的遗传基础趋于狭窄。主要原因是缺少对其重要经济性状的鉴定,难以定向选择有重要价值的育种亲本。因此,大豆微核心种质的构建加速了大豆资源的评价并促进其利用, 浓缩了大豆资源的遗传多样性, 强化其表型和基因型鉴定, 为发掘和利用大豆资源中的优异基因提供指导。用224份大豆微核心种质占总体1的样本代表了大约63.5的中国栽培大豆遗传多样性,是研究中国栽培大豆特异性的优异群体。本文就利用大豆微核心种质群体调查株高、主茎节数、分枝、茎粗等株型性状进行关联分析,可以更好的筛选优异等位变异,并解析优异种植中这些等位变异的分布特点,为进一步亲本选配与选择提供指导。同时本实验运用的是单核苷酸多态性(SNP)标记,分子标记密度相比SSR等传统标记密度更大更精确。

5. 计划与进度安排

2022年8月12月:进行表型的测定;学习相关软件,处理数据;论文撰写的资料调查与阅读。

2022年1月4月:撰写论文

预期结果:

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