大豆幼苗期耐盐碱性的鉴定与关联分析硕士学位论文.doc

硕士学位论文大豆幼苗期耐盐碱性的鉴定与关联分析指导教师 专业名称 作物遗传育种 研究方向 大豆耐逆遗传与生物统计 答辩日期 Evaluation and association mapping for soybean salt- alkaline tolerance at seeding stageByZhang WenjieThe Thesis Submitted toNanjing Agricultural UniversityNanjing P.R.ChinaIn Partial Fulfillment of the RequirementsforThe Master DegreeSupervisedByProf. Zhang Yuan-MingCompleted in June 2012原 创 性 声 明本人郑重声明：所呈交的学位论文是本人在导师的指导下独立进行研究工作所取得的成果除文中已经注明引用的内容外，本论文不包含任何其他个人或集体已经发表或撰写过的作品成果对本文的研究做出重要贡献的个人和集体，均已在文中以明确方式标明本人完全意识到本声明的法律结果由本人承担。

学位论文作者(需亲笔)签名： 年 月 日学位论文版权使用授权书本学位论文作者完全了解学校有关保留、使用学位论文的规定，同意学校保留并向国家有关部门或机构送交论文的复印件和电子版，允许论文被查阅和借阅本人授权南京农业大学可以将本学位论文的全部或部分内容编入有关数据库进行检索，可以采用影印、缩印或扫描等复制手段保存和汇编学位论文保密□，在 年解密后适用本授权书本学位论文属于不保密□请在以上方框内打“√”)学位论文作者(需亲笔)签名： 年 月 日导师(需亲笔)签名： 年 月 日目 录摘 要 IABSTRACT III符号说明(英文缩略词) V第一章 文献综述 11. 盐碱胁迫对大豆生长的影响 11.1盐胁迫对大豆生长发育的影响 11.2碱胁迫对大豆生长发育的影响 12大豆耐盐、碱性鉴定及大豆种质资源耐盐、碱性评价 22.1大豆耐盐碱性鉴定 22.1.1耐盐碱的鉴定方法 22.1.1.1田间鉴定 22.1.1.2室内鉴定 22.1.2大豆盐害鉴定指标 32.1.2.1相对盐害指数法 32.1.2.2形态伤害评价法 32.1.2.3综合指数法 42.1.2.4测定钠离子、氯离子浓度法 42.2 大豆种质资源耐盐碱性评价 53大豆耐盐性遗传、QTL定位和耐盐机理研究进展 53.1经典遗传学研究 53.1.1单基因控制 53.1.2多基因控制 63.2大豆耐盐碱QTL定位的研究进展 63.2.1大豆耐盐性QTL定位研究进展 73.2.2 大豆耐碱性QTL定位研究进展 83.3大豆耐盐机理研究进展 93.3.1 盐胁迫下盐离子的吸收、外排和转运 93.3.2渗透调节机制 93.3.3 野生大豆的耐盐机理 104 关联分析的研究进展 104.1 关联分析的原理 104.1.1 连锁不平衡 114.1.2 连锁不平衡的度量 114.1.3影响连锁不平衡的因素及LD衰减 124.2关联分析特点 134.3关联分析的方法、步骤与注意事项 134.3.1关联分析的方法 134.3.2关联分析的步骤 154.3.3关联分析需注意的问题 164.4关联分析在大豆中的应用 175 本研究的目的与研究内容 18第二章 试验材料与分析方法 211 材料与方法 211.1实验材料 211.2大豆幼苗期耐盐碱相关性状考察 211.3 SSR全基因组扫描 211.3.1实验仪器 211.3.2 DNA提取 211.3.2.1试剂配制 211.3.2.2 DNA提取步骤 221.3.3 PCR扩增 221.3.4 凝胶电泳检测 231.3.4.1试剂配制 231.3.4.2 凝胶电泳 242 数据的分析方法 252.1表型数据分析 252.2连锁不平衡分析 252.3 群体结构分析 262.4 关联分析 26第三章 结果与分析 291大豆幼苗期耐盐碱相关性状的表型特征、方差及相关分析 291.1大豆幼苗期耐盐碱相关性状的表型特征分析 291.2方差分析 311.3相关和偏相关分析 331.4 连锁不平衡分析 332 大豆幼苗期耐盐碱性鉴定 353、盐碱指数的定位结果 383.1主根长耐盐、碱指数结果 383.2根鲜重耐盐、碱指数结果 383.3根干重耐盐、碱指数结果 393.4下胚轴长耐盐、碱指数结果 393.5幼苗生物量耐盐、碱指数结果 434原始表型性状的定位结果 434.1主根长定位结果 444.2下胚轴长定位结果 444.3根干重定位结果 454.4根鲜重定位结果 484.5优异等位基因的挖掘 48第四章 讨论 511.与前人耐盐、碱性QTL定位结果的比较 512.相关分析与QTL成簇现象 523.与拟南芥耐盐、碱基因的比较 544.与现有大豆耐盐、碱基因的比较 555.指数与原始性状定位结果的比较 586方法间的比较 63第五章 全文结论及创新点 651全文结论 652 创新点 66参考文献 67附 表 79致 谢 81攻读硕士期间发表的学术论文 82大豆幼苗期耐盐碱性的鉴定与关联分析摘 要土壤盐碱化是世界范围内影响农作物生产的主要非生物胁迫因子，同时也是降低作物产量的主要因子。

全世界大概有20%的农业灌溉用地受到盐碱的影响近年来，由于不合理农业灌溉进一步加重了耕地盐碱化为保持大豆在盐碱化土壤环境的持续生产，培育新品种是一种有效途径然而，其先决条件是解析大豆耐盐碱性的遗传机制大豆耐盐碱性遗传研究主要是利用双亲分离群体，其结果对作物育种贡献有限为克服这一缺陷，利用品种资源群体进行关联分析是一种有效的方式为此，本研究以分层随机抽样方法抽取的257份大豆品种为研究材料，在大豆幼苗期分别以浓度为100 mM的NaCl溶液和10 mM的Na2CO3溶液作为盐、碱处理液，以蒸馏水处理作为对照，大豆幼苗期主根长、下胚轴长、根鲜重、根干重和幼苗生物量的表型值以及各性状的耐盐、碱指数为指标，鉴定各大豆品种的耐盐碱性；利用135个SSR标记扫描该品种群体获得分子标记数据，通过上位性关联分析方法（EAM）和两种改进的压缩混合线性模型方法（ECMLMA和ECMLM）进行大豆耐盐碱性的关联分析；利用关联分析结果，发掘优异等位基因与载体品种，并实施设计育种其主要结果如下：1、以大豆幼苗期根鲜重耐盐和耐碱指数为指标，鉴定出两年表现基本一致、重复性好的耐盐品种2个：枫紫田岸豆和白秋1号；鉴定出耐碱品种8个：临安八月白、嵊县田埂豆、遵义棕子豆、北川乌眼窝、枫紫田岸豆、广西大粒豆、合豆6号和冀豆13。

枫紫田岸豆既耐盐又耐碱2、以耐盐碱指数为指标，通过ECMLM方法检测到129个QTLs，其中主根长、根鲜重、根干重、下胚轴长和幼苗生物量分别有35、24、19、33和18个；通过EAM方法共检测到154个QTLs，其中主根长、根鲜重、根干重、下胚轴长和幼苗生物量分别有28、31、22、33和40个两种方法共同检测到30个QTLs，以QTL×环境互作为主，贡献率为0.68%-9.38%以原始观测值为指标，通过ECMLMA、ECMLM和EAM方法共同检测到20个QTLs，其中主根长、下胚轴长、根干重和根鲜重分别有6、10、1和 3个上述两种结果间既有相同的QTL，又有一定的互补性本研究获得的大豆耐盐碱性部分关联标记与拟南芥耐盐基因的大豆同源基因连锁，例如satt453、satt656、satt411、satt687、satt256、satt413、sat_153、satt672和satt1023、利用关联分析结果，估计各QTL的等位基因效应，挖掘优异等位基因与载体品种，例如，主根长耐盐与耐碱指数减效最大的等位变异分别为353 bp（sat_256）和401 bp（sat_344），其载体品种分别为德兴老鼠牙和徐豆10号。

发现白秋1号和北川乌眼窝均携带耐盐、耐碱的优异等位变异，具有育种利用价值关键词：大豆；耐盐碱性；抗性鉴定；关联分析;优异等位基因EVALUATION AND ASSOCIATION MAPPING FOR SOYBEAN SALT-ALKALINE TOLERANCE AT SEEDING STAGEABSTRACTSoil salinization is an important abiotic stress for crop production worldwide, and seriously reduced crop yield as well. About 20% of the agricultural irrigation land was affected by salt and alkaline. In recent years, soil salinization is more and more serious owing to unsuitable irrigation. To maintain a sustainable production of soybean in a salt stress environment, developing alkaline-salt tolerant cultivars is an efficient way. However, the prerequisite for the breeding is to elucidate genetic mechanism of the tolerance.Previous studies on soybean alkaline-salt tolerance focus on bi-parental segregation populations, and its results have a limited role in crop breeding. To overcome the shortcoming, an alternative approach is to conduct genome-wide association studies (GWAS) in in soybean cultivar resource. In this study, therefore, 257 soybean cultivars randomly selected from China, along with 135 SSR marker information, were used to carry out GWAS for the tolerance using enriched compression mixed linear model (ECMLM) and epistatic association mapping (EAM) approaches. Evaluatio。