几种披碱草种间杂种F1遗传特性及冰草分子图谱构建

【作者】 李小雷； 于卓； 马艳红； 周亚星； 李晓宇； 李长青； 刘宇杰；

【机构】 内蒙古农业大学农学院；

【摘要】 披碱草属和冰草属均为禾本科小麦族多年生植物,它们具有适应性广、抗逆性强、优质高产等特性,是禾草及麦类作物品种改良的重要基因资源。这两个属的多数种既是优良的人工栽培饲草,又是重要的水土保持植物。为创造能结合双亲优良特性的禾草新种质,我们将老芒麦与紫芒披碱草、加拿大披碱草与肥披碱草、蒙古冰草与航道冰草相组配进行远缘杂交,成功获得了种间杂种 F1代,并对蒙古冰草×航道冰草杂种 F1 套袋自交得到了F2群体。本文对老芒麦与紫芒披碱草正、反交杂种 F1、加拿大披碱草×肥披碱草杂种 F1的生育及细胞遗传学特性进行了研究,并利用 AFLP、RAPD 标记技术构建冰草分子遗传图谱,同时对株高、分蘖数、单株鲜重等10个重要农艺性状进行了 QTL 定位分析。主要结果为:①老芒麦与紫芒披碱草正交 F1生长速度明显超过双亲,反交 F1生长速度介于双亲之间;正交 F1株高 143.2cm,反交 F1株高129.7cm,正、反交 F1的穗型均呈双亲中间型,花粉高度不育:正、反交 F1均为五倍体(2n=5x=35),正交 F1染色体构型为6.90 Ⅰ+14.02 Ⅱ,反交 F1染色体构型为7.82 Ⅰ+13.59 Ⅱ,染色体配对行为不规则是造成杂种 F1高度不育的细胞遗传学原因。②加拿大披碱草与肥披碱革种间杂种 F1植株生长势强,生长速度明显超过其双亲,平均抹高146.07cm;F1株型倾向其母本加拿大披碱草,穗型呈双亲的中间型,杂种 F1植株完全不育;染色体数目为35条(2n=5x=35),其 PMC M(?)平均染色体构型为5.79Ⅰ+14.31Ⅱ+0.17 Ⅲ。染色体联会较松弛、单价体和多价体频率高是导致杂种 F1不育的原因。③对蒙古冰草、航道冰草亲本材料进行多态性检测,筛选出 AFLP 适宜引物16对、RAPD 适宜引物19个,用这些引物对 F2群体扩增得到248个多态性位点,其中 AFLP 多态性位点211个,RAPD 多态性位点37个。对 F2群体 AFLP、RAPD 标记分离分析发现,来源于两个亲本的标记位点分离比例接近1:1,在 P<0.05的条件下,248个标记中有49个偏离3:1日孟德尔分离比例,占标记位点总数的19.8%,说明该 F2群体适于遗传作图。④利用二倍体蒙古冰草、航道冰草杂种 F2 分离群体首次构建了冰草分子遗传图谱,它包含7个连锁群、175个分子标记,其中 AFLP 标记152个,RAPD 标记23个.图谱全长416cM。平均图距2.47cM。⑤对二倍体冰草10个重要农艺性状共检测到13个 QTL,其加性效应各不相同,各位点的遗传贡献率介于10.1%～33.9%, 13个 QTL 分布于6个连锁群上。控制株高的 QTL1个,控制叶长的 QTL1个,控制单株鲜重的 QTL1个,控制单株干重的 QTL2个,控制叶宽的 QTL1个,控制分蘖数的 QTL1个,控制茎粗的 QTL2个,控制叶片数的 QTL1个,控制茎叶比的 QTL2个,控制穗长的 QTL1个。更多还原