大麦苗期耐低氮性及聚类分析和遗传图谱的构建

摘要

大麦是世界上种植面积仅次于小麦、水稻、玉米的第四大谷类作物,也是我国的主栽作物之一。具有生育期短,抗逆性强等特性。按照其在生产上的用途主要分为啤酒大麦和饲料大麦两大类[1]。籽粒产量是人们最关心也是最重要的评价指标,籽粒产量往往和氮素吸收利用效率有关,所以研究都是围绕氮素吸收利用来开展的。为了保证大麦品质,而又不降低产量,除了建立配套的种植措施外,筛选和培育氮素利用效率较高的耐低氮大麦品种可以降低氮肥施用量,是有效利用化肥资源、减少环境污染、降低生产成本和提高大麦氮肥利用效率和保证大麦优良品质的重要途径之一。
　　本论文采用溶液培养试验的方法,对来自全国各地二十二个大麦主栽品种在苗期进行两种供氮水平下的溶液培养实验,将得到的主要农艺性状的平均值进行性状比较、初步研究了大麦苗期耐低氮特性,围绕氮素生理利用效率和相关形态学指标,比较了两种供氮水平下不同大麦品种苗期耐低氮相关性状的变异情况,选择合适的指标作为大麦苗期耐低氮的筛选评价指标,并尝试通过花药离体培养的方法,构建大麦的DH群体,利用分子标记对大麦耐低氮性遗传图谱进行初步的构建,为大麦苗期耐低氮研究提供了科学依据。主要的研究结果如下:
　　1.通过对来自江苏、上海、湖北、黑龙江、河南、甘肃、青海、新疆、江苏等省份和地区的二十多个大麦主栽品种苗期的溶液培养试验,分析比较两种供氮水平下不同大麦品种苗期耐低氮相关性状的变异情况,大麦各相对性状对低氮敏感性表现出一定的差异:相对茎叶干重>相对植株干重>相对分蘖数>相对根长>相对根干重>相对株高>相对氮素利用指数,变异系数分别为34.05％、31.55%、28.11%、18.71%、17.72%、17.21%、13.67%。供试品种苗期各相对性状的相关性分析表明,相对干重指标之间,以及相对干重指标与相对分蘖数之间呈极显著正相关;相对株高与相对茎叶干重、相对植株干重间呈极显著正相关,相对根长与相对干重指标以及相对株高之间呈显著正相关。除相对株高外,相对氮素利用指数与其他相对性状呈现负相关关系,但不显著。相关性分析表明,相对分蘖数与相对茎叶干重、相对植株干重分别都呈显著正相关关系,表明相对分蘖数和大麦苗期生物量之间存在密切的联系。认为相对分蘖数、相对茎叶干重和相对植株干重可作为大麦苗期耐低氮的筛选指标。
　　2.分析比较得出:两种供氮水平下相对茎叶干重、相对植株干重、相对分蘖数的变异系数较大,可作为聚类分析的标准。进而对来自全国各地二十二个大麦主栽品种进行系统聚类,将其分为三大类及若干亚类。从聚类结果来看,品种BI-04在苗期具有较强的耐低氮能力,而‘BI-45’,‘甘啤4号’,‘甘啤6号’,‘甘啤7号’,‘驻4-46’,‘驻5号’,‘驻99024’这几个品种则是在苗期对氮素敏感的品种,其他品种则介于这两类之间。从试验的聚类结果来看,供试品种的苗期耐低氮性呈现出一定的地域性差异。如甘肃和河南的地方品种,集中在第三类,即苗期表现为氮敏感性;而江苏、湖北、青海、黑龙江、新疆、上海等地的品种集中在了第二类,其苗期耐低氮性表现强于甘肃和河南两地的品种。供试品种的苗期耐低氮性呈现出的地域性差异是否存在。还需要进一步的探讨和论证。
　　3.选择耐低氮材料BI-04和氮敏感材料BI-45作为亲本,尝试通过花药离体培养构建得到的84个单倍加倍体后代作为作图群体,利用SSR标记进行大麦耐低氮性遗传图谱的构建,报道了最初的研究成果,为大麦耐低氮性状主效QTL的定位和克隆、培育优质耐低氮的大麦品种积累基础。尽管群体较小等原因使得图谱稀疏,有关标记还未与耐低氮性鉴定挂钩,然而,结果表明:耐低氮材料BI-04×氮敏感材料BI-45所构建的DH群体,可以用于大麦连锁图谱的构建,而且筛选出来的分子标记可能与大麦耐低氮数量性状的主效QTL相连锁。

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第一章 文献综述

1.1 作物耐低氮性研究的重要性

1.2 作物氮吸收利用效率及氮高效筛选指标方面的研究

1.3 作物氮效率基因型差异的研究

1.4.作物氮代谢过程几种关键酶的研究

1.5 作物耐低氮种植资源改良的研究进展

1.6 作物遗传图谱的构建

第二章 不同地区大麦品种苗期耐低氮性研究

2.1 材料与方法

2.2 结果与分析

2.3 讨论

第三章 不同大麦品种苗期耐低氮性聚类分析

3.1 材料与方法

3.2 结论与讨论

第四章 大麦 DH 群体应用于耐低氮性遗传连锁图谱初步构建

4.1 材料与方法

4.2 结果与分析

4.3 结论与讨论

小 结

参考文献

致谢