小麦蔗糖关键合成酶基因TaSPP2的克

发布时间：2020-03-18 18:09

【摘要】：干旱是影响我国干旱、半干旱地区小麦产量形成的重要非生物胁迫因子。可溶性碳水化合物(Water soluble carbohydrates,WSC)不仅作为渗透调节物质来缓解干旱胁迫对小麦植株造成的生理伤害,还是补偿籽粒灌浆的重要碳源。蔗糖作为WSC运输和储藏的主要形式,其合成最后一步受蔗糖-6-磷酸磷酸水解酶不可逆地催化调控。因此,挖掘该基因的不同等位变异,并以此开发特异性功能标记,对小麦遗传改良具有重要意义。为探究干旱调控小麦花后蔗糖积累转运的时空生理特性与遗传变异,本研究以不同地理来源的196份冬小麦品种(系)组成的自然群体为材料,在干旱胁迫(DS)和灌溉(WW)条件下,对小麦不同发育时期各器官蔗糖含量,转运率及其对籽粒灌浆的贡献率表型进行测定,并进行表型变异、相关性及聚类分析。设计基因组特异引物克隆小麦TaSPP2基因,根据多态性位点开发分子标记,结合分布于3A、3B、5D、6A染色体上的2982个多态性SNP标记、4个TaSPSⅡ基因和1个Ta1-FEH基因的SSR标记,分析遗传多样性和群体结构,并与小麦自然群体不同发育时期各器官蔗糖积累转运相关性状表型进行关联分析,发掘与小麦蔗糖积累转运相关性状密切关联的分子标记,为小麦抗旱分子标记辅助选择育种提供重要的理论依据。研究结果如下:1.该群体各目标性状表型变异系数(13.57~80.60%/DS和20.90~72.55%/WW)和多样性指数(0.42~0.89/DS和0.45~0.87/WW)较高,遗传力较低(0.31~0.64/DS和0.29~0.65/WW)。其中,水分、发育阶段和器官是影响各目标性状表型变异的主要因子。干旱胁迫显著提高了不同营养器官蔗糖积累量及向籽粒的转运量。灌浆中期蔗糖含量显著高于开花期和成熟期,穗下节和倒二节各表型值均显著高于其他营养器官,花前蔗糖转运率及对籽粒的贡献率显著高于花后的。初花期和灌浆期蔗糖含量与花后蔗糖转运率和贡献率呈显著正相关。通过对穗下节和倒二节蔗糖积累转运相关性状聚类可将该群体划为4类,发掘出11份在两种水分条件下蔗糖积累转运效率均较高的品种(系)。2.设计基因组特异引物克隆普通小麦TaSPP2基因,通过对不同六倍体小麦品种TaSPP2基因序列比对分析,发现基因序列含有8个外显子区域和7个内含子区域。3.根据小麦回交导入系(ILs)群体双亲晋麦47和西峰20在TaSPP2的1460bp位点G/A变异,设计AS-PCR标记引物,检测该群体160份株系的多态性,将TaSPP2定位于小麦5D染色体,与右标记Xwmc357的遗传距为22.22 cM。4.利用2988个多态性标记对自然群体进行遗传多样性分析,共检测出5976个等位变异,平均每个位点检测到2个等位变异。多态性标记等位变异频率在0.487-0.978;每个标记位点的多样性指数在0.031-0.489;每个标记位点的多态性信息含量(PIC)为0.040-0.460;每个标记位点检测到核酸杂合度为0.041-0.497。通过UPGMA聚类及群体结构分析,该群体都被划分为4个类群,且相同地理来源的小麦种质被划分到同类群中。5.通过关联分析,共检测到145个标记与小麦蔗糖积累转运相关性状显著相关(P0.0001)。其中,79个标记与蔗糖含量显著关联,76个标记与蔗糖转运率和贡献率显著关联。检测出10个标记具有“一因多效”效应,其中,标记AX-9470607与旗叶成熟期蔗糖含量和花后蔗糖转运率显著关联。标记AX-95194715和AX-94494956分别于与倒三叶、穗下节开花期蔗糖含量和花前蔗糖贡献率显著关联。标记AX-95037003与穗下节开花期蔗糖含量和花后蔗糖贡献率显著关联。标记AX-94438075与倒三节灌浆期蔗糖含量和花后蔗糖贡献率显著关联。标记AX-94974281与倒二节花前、花后贡献率显著关联;标记AX-94719090与旗叶花前转运率和倒二节初花期蔗糖含量显著关联。标记AX-94637777与倒二节和倒三节成熟期蔗糖含量显著关联。标记AX-94539031与倒三叶花后转运率和贡献率以及倒三节花前转运率显著关联。标记AX-95000434与干旱胁迫下倒三节花前转运率和灌溉条件下倒二节的花前转运率显著关联。
【图文】：

4 关联分析关联分析（Association analysis）又被称作关联作图（Association mapping）以及图 1-1 植物中的蔗糖代谢途径Fig. 1-1 The sucrose metabolism pathway in plant

PedI PenI ThiI图 2-2 干旱胁迫和灌溉条件下小麦自然群体不同器官蔗糖积累转运的相关性热图Fig. 2-2 Heat map of correlation coefficients for sucrose accumulation andremobilization of different organs in wheat natural population under drought stressand well-watered conditions每个热图左和右三角区域分别表示干旱胁迫和灌溉条件下各性状的相关系数，对角线部分是相同在性状干旱胁迫和灌溉条件间的相关系数。The lower left segment and the uper right segment of each heat
【学位授予单位】：甘肃农业大学
【学位级别】：硕士
【学位授予年份】：2018
【分类号】：S512.1;Q943.2

【相似文献】

相关期刊论文 前10条

1 范玲玲;;小麦病虫害防治技术[J];农民致富之友;2017年22期

2 杨雪;王丁;刘春雷;张丽琴;王世杰;常慧萍;邢文会;韩鸿鹏;;四种培养基对小麦花药愈伤组织诱导率的影响（英文）[J];Agricultural Science & Technology;2016年12期

3 杨雪;刘春雷;王丁;张丽琴;王世杰;常慧萍;邢文会;付瑞敏;;低温预处理和聚乙二醇处理对小麦花药出愈率的影响[J];河南农业科学;2015年04期

4 阿炉·芦根;;阿炉·芦根的诗[J];滇池;2017年05期

5 王特;孙海龙;;烟台地区苹果种植和小麦种植现状对比研究[J];农村科学实验;2017年07期

6 白红波;吕平安;吕元丰;朱昌涛;任永平;吕庆丰;叶优良;;小麦花后叶面喷肥对籽粒灌浆和产量的影响[J];农业科技通讯;2012年03期

7 郭建华;;喷洒亚硫酸氢钠可提高小麦产量[J];甘肃农业科技;1988年01期

8 李有春;;不同插期小麦、大麦、小黑麦花后源库性状的研究[J];四川农业大学学报;1988年03期

9 王培;陈玉蓉;;C_(17)培养基应用效果[J];河北农业科学;1988年04期

10 伊藤诚治;东先旺;位东斌;;小麦品种的耐冻性鉴定法[J];麦类作物学报;1988年06期

相关会议论文 前5条

1 赵林姝;何子伟;郭会君;古佳玉;谢永盾;赵世荣;李军辉;熊宏春;丁玉萍;刘录祥;;小麦花药漂浮培养方法的建立与应用效果研究[A];2017年中国作物学会学术年会摘要集[C];2017年

2 申玉香;郭文善;周影;朱新开;封超年;彭永欣;;盐分胁迫对小麦花后剑叶衰老特性和产量的影响[A];全国小麦栽培科学学术研讨会论文集[C];2006年

3 王渭玲;梁宗锁;徐福利;;旱地施肥对小麦花后旗叶衰老生理特性及籽粒产量的影响[A];中国植物生理学会全国学术年会暨成立40周年庆祝大会学术论文摘要汇编[C];2003年

4 贾秀领;姚艳荣;张丽华;马瑞昆;张全国;;小麦花后土壤水分状况与籽粒灌浆过程关系分析[A];中国作物学会2007年学术年会论文集[C];2007年

5 骆永丽;杨东清;尹燕枰;崔正勇;李艳霞;陈金;郑孟静;王玉竹;庞党伟;李勇;王振林;;外源6-BA和不同用量氮肥配合对小麦花后叶片功能与荧光特性的调控效应[A];2016年全国青年作物栽培与生理学术研讨会论文集[C];2016年

相关重要报纸文章 前1条

1 于丹 水清;郑麦9023“花粒”现象成因分析[N];江苏农业科技报;2007年

相关博士学位论文 前10条

1 王秀波;干旱下氮素营养对不同穗型小麦苗期耐旱性的影响机制[D];中国科学院大学(中国科学院教育部水土保持与生态环境研究中心);2018年

2 郑孟静;不同小麦品种抗倒性能差异的内在机制及其对氮密互作的调控响应[D];山东农业大学;2017年

3 蔺占兵;小麦肉桂酰辅酶A还原酶（CCR）基因的分离和功能分析[D];中国科学院研究生院（植物研究所）;2003年

4 王东;施氮量对土壤氮素变化和小麦产量与品质影响的生理生态基础[D];山东农业大学;2005年

5 赵翔宇;小麦花发育重要基因TaGI1与Ta MADS1的分离与功能分析[D];山东农业大学;2005年

6 薛哲勇;小麦耐盐、抗病转基因育种研究[D];山东大学;2005年

7 周春菊;不同施肥条件下冷、暖型小麦若干性状的比较研究[D];西北农林科技大学;2005年

8 覃建兵;小麦细胞操作与基因工程体研究[D];华中科技大学;2002年

9 李存东;小麦顶端发育动态模式与特征的研究[D];南京农业大学;1998年

10 严美玲;水氮运筹对小麦产量、品质及碳氮代谢的影响与调控[D];山东农业大学;2006年

相关硕士学位论文 前10条

1 王昌秀;微喷带灌溉条件下施氮量对小麦光合特性和氮素利用特性的影响[D];山东农业大学;2018年

2 史辛凯;施氮量对不同小麦品种光合和氮素利用特性及籽粒产量的影响[D];山东农业大学;2018年

3 魏世誉;小麦蔗糖关键合成酶基因TaSPP2的克隆、功能标记开发及关联分析[D];甘肃农业大学;2018年

4 苏其红;干旱调控小麦花后旗叶叶绿素含量和产量相关性状变异的遗传剖析[D];甘肃农业大学;2018年

5 闫栋;农杆菌介导小麦遗传转化体系的优化及盐生草耐盐基因在拟南芥中的功能验证[D];甘肃农业大学;2018年

6 何翼;小麦农杆菌转化体系的优化[D];华中科技大学;2016年

7 雷晓伟;秸秆还田对土壤理化性状及扬辐麦4号产量形成的影响[D];扬州大学;2016年

8 王健;小麦MADS-box基因TaAGL32的功能研究[D];山东农业大学;2017年

9 陈路路;小麦种子发育过程中活力变化及成熟脱水保护机制研究[D];山东农业大学;2017年

10 刘凯;小麦茎秆断裂强度和穗部性状QTL定位及分子标记开发[D];山东农业大学;2017年

，

本文编号：2589006