小麦新品种烟农1212产量及抗旱相关基因表达分析

发布时间：2020-06-11 06:34

【摘要】：小麦作为重要经济粮食作物。现阶段自然灾害的频发、耕地的减少和种植人员的大量流失,使小麦的产量越来越满足不了人类的需求,所以小麦的种质改良已经成为现阶段小麦研究的主要方向。现阶段小麦的品种改良主要依靠传统育种技术,由于周期长、工作量大、且易受外界环境因素的影响,严重阻碍了小麦育种的进度。随着分子生物学技术的迅速发展,利用前沿分子生物技术对调控小麦产量基因和抗逆性状的有益基因进行鉴定和遗传操作,对小麦的种质改良具有重要意义。小麦新品种烟农1212由山东省烟台市农业科学研究院选育,具有高抗病性、超高产潜力、广泛地域适应性等特点。由于其是传统育种方法选育而成,除了其高产、抗逆性强等优良性状表型外,对其分子层面的理论基础和高产、高抗逆性的作用机理研究了解甚少,在很大程度上限制了该品种作为优良种质资源的利用。本实验对烟农1212、济麦22、烟2415、烟农999、烟农15、圣麦127、郑麦9023、恒进麦8号、平安11号这9个优异小麦品种进行了TaGW2-A/B/D克隆测序,经过比对发现品种间的序列差异,并结合千粒重数据进行了关联分析。同时,对新品种烟农1212和对照品种济麦22与产量及抗逆相关的4个重要基因(TaGW2、TaGS1、BADH、DREB)进行了荧光定量分析,得到主要结果如下:(1)成功克隆得到烟农1212及济麦22、烟2415、烟农999、烟农15、圣麦127、郑麦9023、恒进麦8号、平安11号8个对照品种的TaGW2-A/B/D基因的基因组序列(除第6内含子部分序列)。(2)通过比对9个小麦品种TaGW2基因的突变位点,发现小粒和中粒品种的突变点个数为0至3个(除烟2415外),而大粒的品种恒进麦8号与平安11号为5至6个。突变导致TaGW2基因功能的丧失,与产量性状相对应,且在籽粒发育时期表达量变化巨大,从而推测TaGW2基因为小麦产量密切相关的主效负向控制基因。TaGW2基因功能的差异可能是导致这9个品种千粒重差距的重要因素之一。(3)烟农1212、烟农999中的TaGW2基因在没有发生功能丧失突变的情况下依然表现出优异的产量性状,说明可能受其他产量调控有益基因共同控制。因此,对烟农1212与烟农999的TaGW2基因进行丧失功能的遗传操作如基因编辑,可能会进一步发挥他们的产量潜力。(4)通过对比烟农1212与济麦22的TaGW2基因表达发现,TaGW2-D基因的表达量显著高于TaGW2-A基因和TaGW2-B基因的表达量,说明TaGW2-D基因对产量的抑制作用高于TaGW2-A基因和TaGW2-B基因。(5)TaGS1a基因在籽粒发育时期表达量变化巨大,推测TaGS1a基因与籽粒发育存在密切联系;在籽粒发育时期TaGS1a基因的表达烟农1212高于济麦22,说明烟农1212在籽粒发育时期对氮元素的利用高于济麦22,烟农1212为更优异的种质资源。(6)在经过干旱处理后的烟农1212和济麦22植株中皆出现了BADH基因与DERB基因大量表达,推测两个基因与小麦抗旱性关系密切;同样处理下的烟农1212的BADH基因与DERB基因表达量高于济麦22,与烟农1212的高抗逆性相吻合。
【图文】：

小麦产量,粒宽,粒长,千粒重

烟台大学硕士学位论文为小麦产量三要素之一，主要由灌浆充实度、籽粒大小和多因素共同影响[24]，对籽粒的发育、幼苗的活力也起到了重要小麦的品质性状与产量性状[23, 25]。刘皓等和 Sun 等通过研究宽极大地影响了小麦的千粒重，小麦的粒长与粒宽之间也存 Dholakia 等对 92 个小麦品种的籽粒形态发育进行了研究表和粒宽都具有极其显著的正向联系，，且小麦的千粒重、粒长含量存在显著正向联系[28]。Chang 等通过研究表明，小麦粒的影响，粒厚次之[29]。

植物调控,干旱胁迫

图 2 干旱胁迫下植物调控布局[99]Figure 2 Flinctions of drought induced genes in drought tolerance and respo麦抗旱性对产量的影响作为粮食作物，抗旱程度最终都体现在籽粒上面，最终转化为小迫会使小麦产生多种相关性状，而籽粒的产量则是这些生长相的结果[101]。干旱胁迫会导致作物产量性状的减少，这可能是由交换系统被破坏，而且韧皮部疏导作用、同化物转运和干物质抑制[102]。干旱胁迫还可以通过抑制叶片的张缩与发育，从而引致植物整体的光合作用减弱，最终抑制干物质的产生[103]。在开往导致小穗的不育，向小穗中进行的同化物质运输达不到籽粒是造成这一现象的主要原因[104]。土壤中水分含量的降低，使气孔物对 CO2的吸收，以至于使植物的整体光合作用下降[105, 106]。干蔗糖和淀粉合成酶活性，导致作物同化物减少，以至于引起产
【学位授予单位】：烟台大学
【学位级别】：硕士
【学位授予年份】：2019
【分类号】：S512.1

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