硬粒小麦主要农艺性状的关联分析及低分子麦谷蛋白亚基的组成鉴定

发布时间：2020-04-03 02:30

【摘要】：硬粒小麦(Triticum durum,AABB,2n=4x=28)是四倍体栽培小麦,其播种面积约占世界小麦总面积的10%,是世界重要的粮食作物之一。硬粒小麦是由野生二粒小麦(Triticum dicoccoides L.,AABB,2n=4x=28)驯化而来,在其起源和驯化的过程中经历了长期复杂的环境演变条件,在很多性状上具有丰富的变异,同时具有良好的环境适应性,是普通小麦次级基因源库。因此,对硬粒小麦进行遗传评价及主要农艺性状的研究,对于发掘优异的种质资源,用于硬粒小麦及普通小麦的遗传改良具有重要的意义。本文首先对来自世界各地的150份硬粒小麦材料的10个主要的农艺性状进行了4年3个重复的表型鉴定;其次利用基于EST序列开发的1366个SNP标记对150份硬粒小麦材料的遗传多样性,群体结构研究以及连锁不平衡(LD)进行了研究;并利用1366个SNP标记基于混合线性模型(MLM)对其10个主要的农艺性状进行了关联分析;另外,利用MALDI-TOF-MS技术,对150份硬粒小麦材料的低分子量麦谷蛋白亚基组成进行了鉴定。主要结果如下:1.硬粒小麦主要农艺性状的表型鉴定:硬粒小麦10个主要的农艺性状间都存在丰富的变异,都呈连续性分布,表现为典型的数量性状。大部分性状间存在显著的相关关系。广义遗传率的结果也表明考察的所有性状都有较高的遗传率(H280%)。因此这些农艺性状的表型数据可以用于后续研究。另外鉴定了一些农艺性状优异的材料可进一步验证加以利用。2.硬粒小麦遗传多样性研究:利用1366个单核甘酸多态性(SNP)标记对硬粒小麦进行了遗传多样性研究,硬粒小麦表现出较高的遗传多样性,平均Nei’s遗传多样性和PIC值分别是0.2395和0.1950。B基因组相对A基因组具有更高的遗传多样性。不同生态地理区域的硬粒小麦群体的遗传多样性也表现出较大差异。3.硬粒小麦群体结构分析:群体结构分析表明,供试硬粒小麦材料主要被分为两个明显类群。硬粒小麦不同类群并没有表现基于国家和地区上一致规律性,而部分生态地理区域的材料有一定的关联,不同时间段的材料的聚类也表现出一定的一致性。4.硬粒小麦连锁不平衡分析:硬粒小麦基因组中表现出较高的LD水平,不同的基因组和染色体的平均LD程度不同,A基因组的LD程度总体上要高于B基因组。极显著的LD的成对位点的比率范围从1A的2.4%到2B的7.4%(R~20.1,p0.001),14条染色体上平均R~2值变化范围从1B的0.043到4A的0.113。结合EST标记的最新物理位置,在染色体和基因组水平,对其LD衰减水平进行评估,不同的染色体内LD衰减距离各异,总体上A基因组衰减距离大于B基因组。5.硬粒小麦10个主要农艺性状的关联分析:在四年数据中,基于混合线性模型(MLM)对10个主要农艺性状进行了关联分析,共检测到165个显著关联结果,不同性状的关联标记的数目从1个到54个不等,这些标记解释了5.0%-26.1%的表型变异。单个性状可能与多个标记相关联,同时单个标记也可能与多个性状相关联。一些关联标记与已报道的数量性状位点(QTL)研究相一致。共有7个显著的关联结果在四年的关联分析中被重复检测到(主穗长(LMS)和株高(PH)分别有4和3个),同时2个关联结果在3年数据中被重复检测到,11个关联结果在两年数据中都有检测到,这些重复性的关联结果多是显著且可靠的。通过对关联标记对应的EST序列进行同源性序列比对,共确定了多个可能控制相关农艺性状的主效候选基因。同时我们在2A、5A、6A、7A、1B和6B染色体特殊区域发现了一些与农艺性状显著关联的标记聚集形成的QTL簇。6.硬粒小麦低分子量麦谷蛋白亚基组成鉴定:在Glu-A3和Glu-B3两个位点,一共鉴定出了12个低分子量麦谷蛋白亚基基因的等位变异,其中有2个先前没有报道的新的变异。Glu-A3和Glu-B3位点各有5个先前报道过的亚基被鉴定出来,其中Glu-A3位点Glu-A3e、Glu-A3a/c、Glu-A3d、Glu-A3f和Glu-A3b分别占43.0%、16.1%、10.1%、12.8%和7.4%;Glu-B3位点Glu-B3d,Glu-B3b和Glu-B3c分别占60.4%、6.0%和6.0%,Glu-B3h的材料有4个,Glu-B3f也仅在一个材料中被鉴定出来。另外,在Glu-A3和Glu-B3位点各有一个新的蛋白亚基基因型被鉴定出来,分别编码的蛋白亚基分子量在40500 Da和41260 Da左右。
【图文】：

示意图,硬粒小麦,主穗,穗颈节

农业大学 2018 届博士研究生学位（毕业）论文.2 硬粒小麦 10 个主要农艺性状的简称和on and description of 10 major agronomic trviation Description描述从植株茎基部到主穗顶端的长度（每穗实粒数多于 5 粒者为有效穗，，主穗穗轴基部到顶端的长度（cm）从主穗穗颈节到下面离其最近主茎S 剑叶鞘到穗颈节的距离（cm）主穗结实的小穗数每株结实的小穗数每株脱粒后的籽粒数每株脱粒后的籽粒的干重（g）每 1 千粒种子的干重（g）

主要农艺性状,表型分布,小麦

29图 2.2 连续四年中硬粒小麦 10 个主要农艺性状的表型分布图Fig. 2.2 Frequency distribution of the 10 examined agronomic traits of durum wheat in fourconsecutive yearsP value of Kolmogorov-Smirnov test for each year was shown, the hypothesis of normaldistribution could be accepted when P>0.05 (significant at P = 0.05), and the trend lines of theacceptednormal distribution were shown
【学位授予单位】：华中农业大学
【学位级别】：博士
【学位授予年份】：2018
【分类号】：S512.1

【参考文献】