芝麻抗旱性QTL定位与分子标记辅助选择研究

Sesame is the important oil crops in China. Drought is one of the key restrictive factors that effect sesame production, study on drought resistance is still in the initial stage of sesame with few correlative research reports. Sesame is the important oil crops in China. Drought is one of the key restrictive factors that effect sesame production, study on drought resistance is still in the initial stage of sesame with few correlative research reports. In this project, we have created a recombinant inbred line (RIL) population of sesame drought resistance. And by the means of SSR and other traditional molecular makers combining simplified genome sequencing technologies, we intend to construct high density genetic linkage map and make the sesame drought resistance QTL mapping to validate major QTL effect, obtain the molecular makers closely linked with sesame drought resistance and establish molecular marker assisted selection technology system of sesame drought resistance, which could provide theory basis for genetic anlysis of drought resistance and molecular breeding research in sesame.

芝麻是我国重要的油料作物。干旱是影响芝麻生产的主要限制性因素之一，关于芝麻抗旱性研究尚在起步阶段，相关研究报道较少。本研究围绕芝麻抗旱性，利用已经构建的RIL群体，通过SSR等传统分子标记和简化基因组测序技术相结合的方法，开展高密度遗传连锁图谱构建和芝麻抗旱性QTL定位研究，验证主效QTL效应，筛选获得与抗旱性紧密连锁的分子标记，建立芝麻抗旱性分子标记辅助选择技术体系，为芝麻抗旱性遗传基础及其分子育种研究奠定基础。

芝麻是我国重要的油料作物，干旱是影响芝麻生产的主要限制性因素之一。本研究围绕芝麻抗旱性，先后开展了抗旱生理、遗传群体创建、分子连锁图谱构建、QTL定位、分子标记辅助选择与抗旱性资源鉴定筛选等研究工作。在芽期和花期通过对不同基因型芝麻进行干旱胁迫处理，分析MDA、Pro、AA、SS、SP等生理物质含量和SOD、POD、CAT等抗氧化酶活性的变化差异，阐述了芝麻抗旱性生理机理。采用生物信息学方法对芝麻逆境胁迫相关的MATE基因家族进行了全基因组鉴定与表达分析，完成了该基因家族的染色体定位、共线性分析、进化树构建和基因结构分析。采用单粒传法构建了芝麻抗旱性相关RIL群体，并利用SSR分子标记开展了构建过程的分子检测。利用全基因组重测序技术构建了芝麻分子遗传连锁图谱1张，1354个标记位点被成功定位于13个染色体上，覆盖538,090个多态标记，总遗传距离1295.45cM，平均每cM含有1.05个标记。成功定位了与抗旱性相关的9个QTL位点，表型解释率4.87%-16.14%。根据主效QTL两侧序列设计并开发分子标记，利用F2分离群体和种质资源进行了QTL效应验证。创新并发明了一项芝麻SSR分子标记简易快速的扩增技术，并成功应用在芝麻杂种鉴定、遗传多样性分析和分子标记辅助选择等方面。成功建立了芝麻抗旱性分子标记辅助选择技术体系，并结合表型鉴定完成了300余份材料的选择，选育出一批抗旱性优良的新品系。整理撰写研究论文4篇，已发表3篇，申请专利2项，选育强抗旱性芝麻新品种1个。顺利完成了本项目全部研究任务。