【正文】 編號 NO： 河北農(nóng)業(yè)大學本科 畢業(yè)論文 論文題目 BC1F2遺傳連鎖圖譜和纖維品質(zhì)性狀 QTL 定位 學生姓名 唐冰川 學號 20xx014010213 成績 學院 農(nóng)學院 專業(yè)班級 農(nóng)學 0902 指導教師姓名 張艷 指導教師職稱 講師 材料目錄： 任務書 （ 1） 份 開題報告 （含 文獻綜述） （ 1）份 指導教師評閱書 （ 1）份 答辯記錄表 （ 1）份 論文正文 （ 1）份 其它材料 河北農(nóng)業(yè)大學 本科畢業(yè)論文任務書 學 院： 農(nóng)學院 教師姓名： 張艷 職 稱： 講師 20xx 年 5 月 4 日 專業(yè)名稱 農(nóng)學 論文 題目 BC1F2 遺傳連鎖圖譜構(gòu)建和纖維品質(zhì)性狀 QTL 定位 題目 來源 科研課題項目 目的意義： 提高棉花纖維品質(zhì)是棉花育種工作者集中關(guān)注的問題。海島棉在纖維強度、長度和細度等品質(zhì)性狀上均優(yōu)于陸地棉，因此利用海島棉的優(yōu)質(zhì)基因改良陸地棉纖維品質(zhì)具有重要的理論和應用價值。棉花纖維品質(zhì)性狀大多屬于數(shù)量性狀，受多基因控制，最終的表現(xiàn)型是基因型和環(huán)境共同作用的結(jié)果，受環(huán)境條件影響很大。應用現(xiàn)代育種技術(shù)將海島棉控制優(yōu)良性狀的基因或片段向陸地棉轉(zhuǎn)移，被視為快速改良陸地棉纖維品質(zhì)的 方法之一。 隨著分子生物學的快速發(fā)展，利用高密度分子遺傳連鎖圖譜，尋找與數(shù)量性狀基因座（ QTL）緊密連鎖的分子標記，進行基因聚合育種，已經(jīng)成為分子標記輔助育種的主要途徑。 本研究構(gòu)建了棉花 SSR 標記傳連鎖圖譜，并對 BC1F2 群體進行纖維品質(zhì)相關(guān) QTL定位，為棉纖維品質(zhì)分子標記輔助育種提供理論依據(jù)。 可行性分析： 課題組擁有已構(gòu)建好的作圖群體，供本實驗順利進行的 SSR 引物 。 實驗室成員在連鎖圖譜構(gòu)建、 QTL 分析方面具有豐富的經(jīng)驗。 所在作物遺傳育種實驗室具備良好的實驗室條件和試驗所需的儀器設(shè)備條件：如高速冷凍離心機， PCR 儀，電泳儀等能確保本試驗有序進行。 預期的結(jié)果： 構(gòu)建 BC1F2 群體遺傳連鎖圖譜 ，獲得多個與 纖維品質(zhì)性狀 相關(guān)的 QTL。 可能存在的問題： BC1F2 群體在分析時，分子標記位點可能出現(xiàn)偏分離 。 進度安排： 20xx 年 5 月 6 月：選題，查閱文獻資料 。 6 月 7 月：確定方案 。 20xx 年 7 月 20xx 年 1 月：收集實驗資料，進行試驗研究； 4 月 5 月：結(jié)果的處理與分析； 5 月 6 月：撰寫論文，準備答辯。 專家意見： 該實驗對 BC1F2 遺傳連鎖圖譜構(gòu)建和纖維品質(zhì)性狀 QTL 定位進行初步研究，實驗設(shè)計合理，技術(shù)路線可行，預期結(jié)果明確，進度安排合理，同意按計劃執(zhí)行。 實驗設(shè)計合理、方案可行、 QTL 的定位結(jié)果對后期進行分子標記輔助選擇有重要意義。 專家簽字： 年 月 日 學院意見 : 院長： 年 月 日 農(nóng) 學院 農(nóng)學 專業(yè) 唐冰川 學生： 現(xiàn)把 20xx20xx 學年，第 二 學期的畢業(yè)論文安排下達給你，你本學期承擔的畢業(yè)論文任務如下： 依據(jù)本任務書中論文題目、目的意義、可行性分析的內(nèi)容完成開題報告。 按照開題報告的要求按期完成畢業(yè)論文各項工作的實施。 完成畢業(yè)論文的撰寫。 完成畢業(yè)論文的答辯。 請按相關(guān)要求完成畢業(yè)論文任務。 教師簽字： 20xx 年 5 月 3 日 河北農(nóng)業(yè)大學 本科畢業(yè)論文開題報告 題 目 ： BC1F2 遺傳連鎖圖譜和纖維品質(zhì)性狀 QTL 定位 學 院： 農(nóng) 學院 學生姓名： 唐冰川 專 業(yè)： 農(nóng)學 班級學號： 20xx014010213 指導教師姓名： 張艷 指導教師職稱 ： 講師 20xx 年 6 月 5 日 學生姓名 唐冰川 專業(yè)班級 農(nóng)學 0902 班 學 號 20xx014010213 指導教師 張艷 職 稱 講師 所在學院 農(nóng)學院 論文名稱 BC1F2 遺傳連鎖圖譜構(gòu)建和纖維品質(zhì)性狀 QTL 定位 選題 依據(jù) ： 提高棉花纖維品質(zhì)是棉花育種工作者集中關(guān)注的問題。海島棉在纖維強度、長度和細度等品質(zhì)性狀上均優(yōu)于陸地棉，因此利用海島棉的優(yōu)質(zhì)基因改良陸地棉纖維品質(zhì)具有重要的理論和應用價值。棉花纖維品質(zhì)性狀大多屬于數(shù)量性狀，受多基因控制，最終的表現(xiàn)型是基因型和環(huán)境共同作用的結(jié)果，受環(huán)境條件影響很大。應用現(xiàn)代育種技術(shù)將海島棉控制優(yōu)良性狀的基因或片段向陸地棉轉(zhuǎn)移，被視為快速改良陸地棉纖維品質(zhì)的方法之一。 隨著分子生物學的快速發(fā)展，利用高密度分子遺傳連鎖圖譜，尋找與數(shù)量性狀基因座（ QTL）緊密連鎖的分子標記，進行基因聚 合育種，已經(jīng)成為分子標記輔助育種的主要途徑。 本研究構(gòu)建了棉花 SSR 標記傳連鎖圖譜，并對 BC1F2 群體進行纖維品質(zhì)相關(guān) QTL定位，為棉纖維品質(zhì)分子標記輔助育種提供理論依據(jù)。 文獻綜述： 棉花是世界性的重要經(jīng)濟作物，也是僅次于糧食的第二大農(nóng)作物。棉花生產(chǎn)涉及農(nóng)業(yè)和紡織工業(yè)，其中棉花纖維是紡織工業(yè)的主要原料，也是廣大人民的生活必須品。 隨著 紡紗工業(yè)的迅速發(fā)展， 同時消費者 對衣著 布料的 要求 也 普遍提高， 這 對我國棉花品種的總體纖維品質(zhì)尤其是纖維強度提出了更高的要求 [12]。因此提高棉花纖維品質(zhì)成 為了 棉花育種工作者 集中關(guān) 注 的問題。 棉花隸屬于被子植物中的錦葵目（ Malvales）、錦葵科 (Malvaceac)、棉屬 (Gossypium)。生產(chǎn)上種植的主要為 四倍體 的 陸地棉 (Gosspium hirsutum L.)和 海島棉 (Gossypium barbadense L.)， 二者 分別占世界棉花總產(chǎn)量的 90%和 8%[34]。 遺傳連鎖圖譜構(gòu)建是遺傳學研究的一個重要領(lǐng)域，為人們進一步認識基因組組成、重要經(jīng)濟性狀基因定位和克隆奠定基礎(chǔ)。 1913 年 Sturtevant 構(gòu)建了第一張遺傳連鎖圖譜。 [5]由于這些標記的數(shù)量有限，所以構(gòu) 建的圖譜分辨率低、飽和度不高，應用有限。 20 世紀 80 年代以后， DNA 分子標記技術(shù)的快速發(fā)展，大大加速了連鎖圖譜的構(gòu)建工作，使得構(gòu)建密度高、覆蓋面廣的連鎖圖譜成為可。迄今為止主要作物如玉米、水稻、番茄等都以構(gòu)建了比較完善的遺傳連鎖圖譜。與他們相比，棉花的遺傳連鎖圖譜相對落后。其原因主要有兩方面：一是棉花的 DNA 標記的多態(tài)性低；二是早期棉花分子生物學研究中存在一系列的技術(shù)難關(guān)，尤其是棉花高質(zhì) DNA 的快速提取。 [6]Reinisch 等 [7]1994 年首次 對 四倍體栽培棉種的 RFLP圖譜 進行了 報道 ，該圖譜 總長為 4675 cM， 包含 705 個標記 位點，共 定位在 41 個連鎖群上。 在此基礎(chǔ)上， Shappley 等 [8]HS46MAR、 HS46PD5363 的 F2 群體進行了 RFLP 分析，用不同的探針 /酶組合建立了具有 10 個多態(tài)位點的 4 個連鎖群和 32 個多態(tài)位點的 5 個連鎖群。 Ulloa 等 [910]陸地棉品種 ，進行品種間 雜交 所創(chuàng)制的 F2 群體 ，應用 RFLP 技術(shù)構(gòu)建了 包含 81 個 RFLP 標記， 17 個連鎖群，覆蓋 棉花基因組 cM 的遺傳連鎖圖譜。 同時他們還 利用 四種 陸地棉品種間雜交群體構(gòu)建了包含 284 個 RFLP 標記， 47 個連鎖群，覆蓋 棉 花基因組 cM 的分子遺傳連鎖整合圖譜。 近期棉花遺傳圖譜研究進展尤為迅速，但仍存在很多問題。 遺傳連鎖圖譜是在某物種染色體上的已知遺傳標記、基因的排列順序或相對位置，交換與重組的染色體位點是其理論基礎(chǔ)。 如果同一條染色體上的兩個基因相對距離越長，那么他們減數(shù)分裂發(fā)生重組的概率將越大，共同遺傳的概率也就越小。因此可以根據(jù)他們后代性狀的分離可以判斷他們的 交換率 ，也就可以判斷他們在遺傳圖譜上的相對距離。標記位點之間的重組交換率是標記間的遺傳距離的依據(jù)。 在 19 世紀后半葉，孟德爾 ()以豌豆為材料，利用七對差異明顯、易于識別的外部形態(tài)特征相對性狀，對雜種后代的不同個體依性狀表現(xiàn)進行歸類分析，提出了“遺傳因子”假說，并發(fā)現(xiàn)了生物遺傳的分離規(guī)律和獨立分配規(guī)律，即著名的孟德爾定律。這是作為遺傳圖譜主體的遺傳標記概念的首次確立和應用。 1910 年，摩爾根 ()通過查看果蠅的眼色發(fā)現(xiàn)決定眼色的基因與決定性別的基因是連鎖遺傳 的，從 而建立了著名的摩爾根遺傳學說，為基因連鎖圖的構(gòu)建提供了理論基礎(chǔ)。 1913 年， 根據(jù)連鎖交換規(guī)律和遺傳交換學說，構(gòu)建了第一張果蠅 X 染色體五個位點的連鎖圖，確定了遺傳學的染色體理論和系統(tǒng)的遺傳作圖原理，遺傳圖譜構(gòu)建的序幕從此拉開。到 1925 年， Man 發(fā)表了第一張比較系統(tǒng)的果蠅染色體遺傳圖譜，開創(chuàng)了利用己知染色體相對位置的標記基因定位未知基因的先例。 1980 年，人類遺傳學家 等首次提出利用 DNA 限制性片段長度多態(tài)性作為遺傳標記的思想，開創(chuàng)了人類利用 DNA 分子標記進行遺傳分析及制作圖譜的先河。 1987 年， DonisKener 等發(fā)表了第一張人類的 RFLPs 連鎖圖，其飽和度遠遠超過了經(jīng)典的圖譜。植物可方便地建立和維持較大的分離群體，分子連鎖圖構(gòu)建工作的發(fā)展速度超過了動物的同類研究，業(yè)已建圖的植物已博上學位論文異源四倍體棉花遺傳圖譜的構(gòu)建與分子細胞遺傳學研究多達幾十種，其中包括了所有重要的農(nóng)作物。 遺傳作圖的依據(jù) 遺傳圖譜構(gòu)建的依據(jù)是染色體的交換與重組。十九世紀中葉， Mendel首先把形態(tài)性狀作為遺傳標記引入遺傳學實驗，推導出遺傳學的基本規(guī)律一一分離規(guī) 律和自由組合規(guī)律。 1910 年， Man 依據(jù)大量果蠅突變性狀的遺傳研究結(jié)果，提出了連鎖交換規(guī)律和基因?qū)W說，為遺傳作圖提供了理論基礎(chǔ)。實質(zhì)上，無論何種生物的遺傳作圖，都是依據(jù)同源染色體在減數(shù)分裂時染色體片段 (基因 )的交換與重組進行的。在理論上，交換的頻率隨基因間的距離的增加而增大，交換值 (重組率 )即揭示基因間的遺傳距離，遺傳距離通常由基因或 DNA 片段在染色體交換過程中分離的頻率厘摩 (cM)來表示。厘摩值越高表明兩點之間距離越遠，厘摩值越低表示兩點間距離越近。 遺傳圖譜構(gòu)建 遺傳圖譜是利用各種標 記構(gòu)建的標記連鎖圖。圖譜構(gòu)建包括以下幾個基本步驟 :根據(jù)遺傳材料之間的 DNA 多態(tài)性，選擇用于建立作圖群體的親本組合 。建立具有大量 DNA標記處于分離狀態(tài)的分離群體或衍生系 。選擇適合作圖的 DNA 標記 。測定作圖群體中不同個體或株系的標記基因型 。對標記基因型數(shù)據(jù)進行連鎖分析，構(gòu)建標記連鎖圖。 作圖群體的選擇 親本的選擇直接影響到構(gòu)建連鎖圖譜的難易程度及所建圖譜的適用范圍。 ① 親本的差異性 親本的差異性是選擇親本最基本的原則，因為只有親本之間具有相當程度的差異，才能檢測到遺傳標記的多態(tài)，也才能在作圖的分離群體 中觀測并統(tǒng)計標記位點的分離。 ② 盡量選用純度高的材料作為親本 理論上，用于遺傳作圖的親本應當是高度純合的，并在配置雜交之前進一步通過自交選擇以保證親本的純度，以保證在任何一個基因座位都不是雜合的。 ③ 雜交后代的可育性 如果雜交后代不育，造成嚴重的偏分離現(xiàn)象，從而影響分離群體的構(gòu)建，降低所建圖譜的可信度。 ④ 雜交后代基因組的應具有其完整性與代表性。 對親本及其 F 進行細胞學鑒定，發(fā)現(xiàn)有易位或某些多倍體植物材料出現(xiàn)了單體或染色體的缺失，那么這種材料就不宜做作圖親本。 作圖群體的類型 作圖群體按其遺傳穩(wěn)定性可分 為兩大類 :一是非固定性分離群體或暫時性群體，其最主要的特點是易于在短期內(nèi)構(gòu)建具充足大小的作圖群體。二是永久性或固定性的作