普通小麦背景下野生二粒小麦7BS染色体臂上抽穗期基因的QTL定位

发布时间：2020-05-28 16:57

【摘要】：小麦是重要的粮食作物之一,抽穗期是其主要的农艺性状,与小麦的品质、产量、抗逆、抗病性等具有密切的联系,在一些地区还影响到小麦的生态适应性和地区适应性。因此,在分子水平上研究抽穗期相关基因的遗传规律,并对其调控机制进行深入解析,对于选育优良品种及提高小麦的产量品质具有重要的现实意义。CASL7BS是以六倍体普通小麦品种中国春(CS)为遗传背景的野生二粒小麦染色体臂置换系(CASL),前期研究表明,正常秋播时其抽穗期比CS早熟6-8天。本研究利用CASL7BS与CS两个亲本材料,研究了它们的光温反应特性,并利用(CASL7BS×CS)F_2分离群体,对野生二粒小麦7BS染色体臂上可能存在的抽穗期QTL位点进行定位,取得结果如下:1.在不同播种期条件下(大棚、大田和生长室),CASL7BS都比CS早抽穗,尤其是在大棚和生长室非正常播种时差异更大。2.对CASL7BS和CS进行不同的春化和光周期处理,以明确它们的光温反应特性。与上述田间、大棚生长结果一致,无论春化处理时间和日照长度如何改变,CASL7BS都要比CS早抽穗很多天,尤其在短日照(8h light/16h dark)下生长时,最早可达49天。长日照春化且在长日照生长(16h light/8h dark)时,CASL7BS和CS均比短日照春化及生长早抽穗。对CS来说一定时间的春化能促进其生长发育,但对CASL7BS来说生长在长日照显得更加重要,春化作用对其抽穗期的影响并不是很明显,特别是未春化时,CASL7BS比CS早抽穗约22天。3.对CASL7BS和CS进行幼穗分化进程的观察发现,两种光周期下,CASL7BS均比CS幼穗分化速度快,且长日照能够促进它们的幼穗分化。长日照光周期下,CASL7BS和CS的幼穗分化在单棱期开始出现差异,在二棱期停留的时间最长,小花原基分化期之后,它们都能快速完成分化。短日照光周期下,二者在伸长期和单棱期停留的时间都较长,但在二棱期停留的时间比长日照有所减少,说明春化作用能够促进二棱期的出现和通过。4.2016年11月12日(正常秋播)在大田和2017年2月13日(春播)在生长室两个环境条件下分别播种(CASL7BS×CS)F_2分离群体(分别记为P1、P2群体),对野生二粒小麦7BS染色体臂上可能存在的抽穗期QTL位点进行分析。根据P1群体的抽穗期分布图,CASL7BS早抽穗属于数量性状,由多基因控制。利用26个SSR分子标记构建高密度遗传连锁图谱,P1、P2群体的遗传图谱跨度分别为85.18cM、58.69cM,邻近两标记间的平均距离为3.28cM、2.26cM;两个群体都将QTL锁定在标记C272与C309,遗传距离约为4.9cM,LOD值在5-8之间,表型变异贡献率分别为10.14%、12.35%。根据以上实验结果,我们推断在野生二粒小麦7BS染色体臂上检测到的QTL位点为一个新的自身早熟性基因,并将其命名为QEps-7BS。本研究表明不同播种期及光温条件下,CASL7BS均比CS早抽穗很多天,且幼穗分化进程的实验也说明,CASL7BS比CS幼穗分化速度快,二棱期是幼穗发育的关键时期。并在此基础上对7BS染色体臂上存在的抽穗期基因进行QTL定位,定位到了一个早熟性QTL,即QEps-7BS。这一研究为进一步精细定位7BS染色体上的抽穗期相关基因,揭示调控小麦抽穗期的分子机理奠定了基础。
【图文】：

普通小麦,野生二粒小麦,小麦品种,外源基因转移

小麦是重要的粮食作物之一，对小麦抽穗期相关基因进行深入研究和发掘，增加对小麦开花调控机制的认识，还为培育适应不同生态环境的小麦品种奠础，对小麦的生产具有重大的意义。实验室前期多年多点重复试验表明[121播条件下，CASL7BS 比 CS 早抽穗 6-8 天。本章将重点分析不同播种期及不件对亲本材料 CASL7BS、CS 抽穗期的影响，以揭示 CASL7BS 抽穗期的迟材料所用实验材料为 CASL7BS、CS。中国春（Chinese spring, CS, 2n=6x=42, AABBDD）是我国主要的小麦地方是小麦遗传学和外源基因转移等研究的工具和对比材料。野生二粒小麦（Trdum var.dicoccoides，2n=4x=28，AABB）是异源四倍体，起源于以色列东的 Rosh Pinna 和 Zefat 之间，被命名为 TDIC140。野生二粒小麦具备极其丰性状[1-2]，如籽粒蛋白含量高、抗病、品质好等，，是普通小麦的二级基因资通小麦品种易杂交，且杂种后代与普通小麦易回交，从而使得优良基因可以重组成功转向普通小麦，进而有效丰富小麦的遗传变异。

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2.2 CASL7BS 与 CS 染色体组成模式图mposition patterns of CASL 7BS and CS C是从以色列 Weizmann 科学院（Weiz春为遗传背景的野生二粒小麦染色体Ls），由 Dr. Feldman 教授实验室所先利用野生二粒小麦和中国春的端体６至７次回交，最后自交１次，每一回交产生的后代染色体都进行了细色体的短臂或者长臂被野生二粒小全为中国春背景（如图 2.2，CASL来源于野生二粒小麦，其余的都是中CS于2016 年-2017年在浙江临安（北
【学位授予单位】：浙江农林大学
【学位级别】：硕士
【学位授予年份】：2019
【分类号】：S512.1

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