【毕业学位论文】（Word原稿）中国栽培大豆（Glycine max）遗传多样性分析与核心种质构建生物化学与分子生物学博士论文

密级：内部 5 年 论文编号： 中国农业科学院 博士学位论文 中国栽培大豆（ 传多样性分析与核心种质构建 要 我国拥有世界上最丰富的大豆种质资源，这些种质资源的遗传多样性分布规律分析及核心种质的建立，对于我国大豆种质资源的保存、评价与充分利用具有重要的意义。本研究以大豆初选核心种质为实验材料，用 60 个核心 点进行分析，旨在揭示我国大豆种质资源的遗传多样性分布规律，指导我国大豆资源中优异种质鉴定与利用。同时，将 子标记与农艺性状数据相结合，确定最佳取样策略和取样比例，构建具有代表性和实用性的大豆核心种质及应用核心种 质，促进我国栽培大豆种质资源深入分析和有效利用，使我国由大豆种质资源大国向强国转变。 主要研究结果如下： 1 首次从分子水平详细阐述了我国栽培大豆的遗传多样性分布规律。从生态类型、省、经纬度、性状群等各个方面对不同来源的大豆种质资源进行遗传多样性分析，结果表明，我国栽培大豆的遗传多样性分布是以陕西南部为主要中心，呈辐射状向南、向东扩散，随着与遗传多样性中心实际距离的加大，遗传多样性呈降低趋势。在湖南北部、苏皖北部、河北北部与吉林北部又分别形成次生遗传多样性中心，但次生中心的遗传多样性显著低于主要中心及其 邻近 地区。遗传多样性中心的确定不仅为我国栽培大豆优异种质资源的筛选与利用提供了指导，也为我国栽培大豆起源与演化关系的研究提供了分子依据。 2 构建了中国栽培大豆核心种质。确立了核心种质的最佳取样方法和比例，即以生态类型分组，组内用 子标记与农艺性状数据共同聚类，以平方根法确定组内取样量，类内随机选取个体是我国栽培大豆的最佳取样方法；而最佳取样比例是由遗传多样性指数法计算并得到曲线回归法理论模拟验证的。构建了只用占总体 2%的样本可代表 70%以上遗传多样性的中国大豆核心种质，突破了国际上“用 10%样本代 表 70%以上遗传多样性” 的标准。同时，构建了不同取样比例的大豆核心种质、大豆微型核心种质、一系列优质或抗病、耐逆应用核心种质，为我国栽培大豆的深入研究与有效利用提供了高度浓缩的代表性样本。 3 提出了核心种质的补充和完善方案。首先，具有特异等位变异的数量性状极值材料应入选核心种质；其次，携带大豆不同基因的国外引进大豆和转基因大豆等均应列在核心种质的补充范围。此外，随着研究的深入，具有特殊利用价值的种质资源也需要入选核心种质，以提高核心种质的代表性与实用性。 关键词： 中国栽培大豆， 遗传多样性， 核心种 质， 子标记 of of of a of In on of by 60 to of At SR to a of of as 1. is SR to of of a of at of be a us on 2. A % of 0% of An SR in to P in in on A of a us an 3. A of be in be in be to 录 第一章 引言 1 第一节 研究意义 1 物种质资源遗传多样性保存和研究的重要性 1 研究意义 2 第二节 国内外研究进展 3 国大豆生产与育种现状 3 豆遗传多样性研究进展 3 艺性状的遗传多样性分析与利用 3 子标记对种质资源的评价与分析 5 心种质的研究进展 6 心种质分析的数据类型 7 心种质取样方法的研究 7 心种质取样比例的研究 8 心种质的评价与利用 9 豆核心种质的研究进展 10 第三节 研究目的 11 第二章 中国栽培大豆遗传多样性研究方法的比较分析 12 第一节 数量性状极值群体与随机样本群体的遗传多样性分析 12 料与方法 12 验材料 12 子标记 13 据处理 13 果与分析 13 值群体与随机样本群体 的遗传多样性比较 13 同群体的聚类分析 14 同群体中生态类型间的遗传分化 14 值群体中的特异等位变异 16 第二节 中国栽培大豆初选核心种质的遗传多样性分布 1 8 料与方法 18 果与分析 20 同生态类型初选核心种质的遗传多样性 20 同省大豆初选核心种质的遗传多样性 22 同性状大豆初选核心资源的 遗传多样性 23 同地理来源大豆初选核心种质的 遗传多样性 27 同海拔高度大豆初选核心种质的 遗传多样性 30 子标记与表型数据评价生态类型间遗传关系的比较 30 第三章 中国栽培大豆遗传多样性的分布特点 32 第一节 东北春大豆的遗传多样性 33 料与方法 33 果与分析 34 同省大豆种质资源 的遗传多样性 34 同性状 大豆 资源的遗传多样性 35 同纬度大豆种质资源的遗传多样性 36 方品种与选育品种的遗传多样性比较 37 第二节 北方春大豆的遗传多样性 38 料与方法 38 果与分析 39 同省大豆种质资源的遗传多样性 39 同纬度大豆种质资源的遗传多样性 39 同性状大豆种质资源的遗传多样性 40 第三节 黄淮夏大豆的遗传多样性 42 料与方法 42 果与分析 43 同省大豆种质资源的遗传多样性 4 3 同纬度大豆种质资源的遗传多样性 4 4 同性状大豆类型资源的遗传多样性 4 5 第四节 长江春大豆的遗传多样性 4 7 料与方法 4 7 果与分析 4 8 同省 大豆 种质资源的遗传多样性 48 同性状大豆种质资源的遗传多样性 49 同海拔高度大豆种质资源的遗传多样性 49 江春大豆种质资源的聚类分析 50 第五节 南方春大豆的遗传多样性 51 料与方法 51 果与分析 51 同省 大豆 种质资源的遗传多样性 51 同性状大豆种质资源的遗传多样性 52 方春大豆种质资源的聚类分析 53 第六节 南方夏大豆的遗传多样性 54 料与方法 54 果与分析 55 同省 大豆 种质资源的遗传多样性 55 同纬度大豆种质资源的遗传多样性 56 同性状大豆种质资源的遗传多样性 57 第七节 南方秋大豆的遗传多样性 59 料与方法 59 果与分析 59 同省 大豆 种质资源的遗传多样性 59 方秋大豆种质资源的聚类分析 60 第四章 中国栽培大豆核心种质的构建 61 第一节 聚类分析中的个体取样方法 61 料与方法 61 验材料与表型数据 61 子 标记 61 据处理 62 心种质构建方法 62 果与分析 63 据 子标记数据建立核心种质 63 据农艺性状等基础数据建立核心种质 64 第二节 我国栽培大豆核心种质的取样策略 67 料与方法 67 试材料与主要农艺性状 68 子标记 68 心种质取样及评价方法 68 线回归方法 68 果与分析 69 同取样方法的比较 69 同取 样量确定方法的比较 70 同数据类型的比较 72 同取样比例的比较 72 体种质资源等位变异数的模拟及核心种质最低取样量的确定 73 第三节 我国栽培大豆微型核心种质构建与代表性评价 75 料与方法 75 果与分析 75 型核心种质的构建 75 型核心种质的代表性验证 77 第四节 应用核心种质的构建与分析 78 第五章 讨论 83 第一节 讨论 83 国栽培大豆种质资源具有丰富的 位变异 83 研究中 60 个 84 国栽培大豆遗传多样性中心及起源演化的探讨 85 心种质的研究 87 心种质必须进行代表性评价与补充完善 88 第二节 结论 90 参考文献 92 附录 1 02 致谢 118 个人简介 1 19 附图与附表 表 1000 年以来部分植物核心种质研究一览表 7 of 000 7 图 2同群体聚类分析的各类别中不同生态类型种质资源的组成 15 of in in 15 图 2选核心种质 20 SR in 20 图 2同生态类型大豆种质资源在不同取样量的平均等位变异数 21 in at 21 图 2同生态类型大豆不同取样量的等位变异数 22 of at 22 图 2方品种和选育品种不同取样量的等位变异数 22 of at 22 图 2随机重复取样法分析不同省种质资源的等位变异数 23 of at by 23 图 2用不同类型数据分析各生态类型大豆种质资源间的遗传关系 31 of on 31 表 2值群体与随机抽样群体的遗传多样性比较 14 of 14 表 2值群体与随机抽样群体主要数量性状的比较分析 14 on of 14 表 2同群体中各生态类型间遗传距离的相关分析 16 in SR 16 表 2值群体中特异等位变异的分布 16 of in 16 表 2同生态类型大豆种质资源在初选核心种质中的分布 19 of of in 19 表 2同省种质资源在初选核心资源中的分布 19 of of in 19 表 2同生态类型大豆种质资源的特异等位变异和优势等位变异 20 of in 20 表 2选核心种质不同生态类型大豆种质资源的遗传多样性 21 in 21 表 2皮色、生育期、粒大小等级的划分标准 23 23 表 2选核心种质不同生态类型大豆种质资源的种皮色、生育期及百粒重的分布 24 of of in 24 表 2随机重复取样评估不同生态类型各种皮色种质资源的平均等位变异数 25 in of on 25 V 表 2随机重复取样评估不同生态类型各生育期种质资源的平均等位变异数 26 in of on 26 表 2随机重复取样评估不同生态类型各百粒重种质资源的平均等位变异数 27 in of on 27 表 2豆种质资源的经纬度分布及其数量 27 of of 27 表 2用随机重复取样分析不同地理来源大豆种质资源的等位变异数 28 of by 28 表 2用随机重复取样分析不同地理来源大豆种质资源的遗传多样性指数 29 of by 2生态类型中不同海拔高度种质资源的遗传多样性 30 in in 30 表 2同类型数据评估生态类型间遗传关系的相关性 31 of on 31 图 3北春大豆各省地方品种和选育种质资源间的遗传关系 35 on of in 35 图 3北春大豆不同纬度资源的遗传距离分析 37 37 图 3淮夏大豆不同省种质资源数量及特有等位变异数 44 of in 44 图 3淮夏大豆不同经纬度种质资源的遗传多样性 44 of 44 图 3长江春大豆不同省种质资源的遗传关系图 50 on of 50 图 3方夏大豆不同省种质资源的等位变异数 56 of in 56 图 3方夏大豆不同省种质资源间的遗传关系 56 56 图 3方秋大豆初选核心种质的聚类分析 60 in 60 表 3同省份种质资源在东北春大豆初选核心种质的分布 34 of of in 34 表 3北春大豆 不同省种质资源的遗传多样性 34 in in 34 表 3北三省种质资源间的遗传距离和遗传分化 35 3北春大豆不同性状种质资源不同取样量的遗传多样性 36 at of 36 表 3北春大豆不同纬度种质资源的遗传多样性 37 of 37 表 3北春大豆不同省地方品种与选育品种的遗传多样性 37 of 37 表 3方春大豆初选核心种质在各省的分布 38 of sp in 38 表 3方春大豆不同省种质资源的遗传多样性 39 in 39 表 3西省初选核心种质不同纬度种质资源的遗传多样性 40 of 40 表 3方春大豆不同性状种质资源不同取样量的遗传多样性 41 in of 41 表 3淮夏大豆初选核心种质在各省的分布 43 of 43 表 3淮夏大豆不同省种质资源的遗传多样性 43 of 43 表 3淮夏大豆不同经纬度种质资源的遗传多样性 45 of 45 表 3用随机抽样评价黄淮夏大豆不同性状种质资源的遗传多样性 46 of su by 46 表 3江春大豆不同省种质资源的遗传多样性 48 su 48 表 3用随机重复抽样分析长江春大豆不同性状种质资源的遗传多样性 49 of of sp by 49 表 3川省不同地理来源种质资源的遗传多样性 50 of 50 表 3方春大豆不同省种质资源的遗传多样性 52 of 52 表 3方春大豆不同性状种质资源的遗传多样性 53 of 53 表 3方春大豆不同省种质资源间的遗传关系 53 of 53 表 3方夏大豆不同省种质资源的遗传多样 性 55 of su in 55 表 3南方夏大豆不同纬度种质资源的遗传多样性 57 of 57 表 3用随机取样法评价南方夏大豆不同性状种质资源不同取样量的遗传多样性 58 of at by 3方秋大豆初选核心种质的遗传多样性 60 in 60 图 4同取样方法建立核心种质的表型（ 和 位变异（ R%）的平均代表性 70 on in 4不同取样方法建立核心种质的平均表型 多样性 指数和平均 传多样性指 71 on in 4同取样策略建立核心种质的表型变异和 71 of on 4 种取样方法不同取样比例建立核心种质的平均遗传多样性指数 72 at 72 图 4同取样比例以方法 5 建立核心种质的遗传多样性指数 72 at by 72