硬粒小麦—长穗偃麦草附加系、代换系和易位系的创建

发布时间：2020-08-11 07:59

【摘要】：硬粒小麦(Triticum turgidum L.ssp.durum)是一种面筋含量及蛋白质含量较高的四倍体栽培小麦。硬粒小麦不仅品质佳,对小麦叶锈病、条锈病以及秆锈病还具有一定抗性,但硬粒小麦对赤霉病、根腐病等小麦病害的抗性不佳。而小麦野生近缘种中含有丰富的抗源基因,通过远缘杂交和染色体工程技术可培育出含外源种质的优质抗病硬粒小麦。长穗偃麦草(Thinopyrum elongatum(Host)D.R.Dewey)是一种小麦野生近缘种,具有抗赤霉病、白粉病、根腐病等多种小麦病害的优良性状。通过小麦与长穗偃麦草远缘杂交创建异附加系、异代换系及异易位系等是利用长穗偃麦草优良基因的良好途径。目前已经创建了全套的普通小麦-长穗偃麦草附加系及代换系,而在硬粒小麦背景下暂未创建出全套的附加系和代换系,仅创建了硬粒小麦-长穗偃麦草1E附加系和代换系,以及本实验室创建的硬粒小麦-长穗偃麦草7E附加系,其中7E染色体来源于四倍体长穗偃麦草。而四倍体长穗偃麦草的染色体组成尚不清楚,也没有四倍体长穗偃麦草的FISH核型图。本研究旨在分析四倍体长穗偃麦草的染色体组成,制作异源六倍体小偃麦8801及四倍体长穗偃麦草的FISH核型。此外,本研究通过长穗偃麦草特异分子标记、染色体计数、基因组原位杂交(GISH)及非变性原位杂交(ND-FISH)等多种方法相结合对硬粒小麦Langdon(AABB)与小偃麦8801(AABBEE)的杂交后代群体进行分子细胞学鉴定,从中选育硬粒小麦-长穗偃麦草特定染色体附加系、代换系和易位系,并考察农艺性状。具体研究结果如下:1.分析二倍体及四倍体长穗偃麦草45SrDNA位点的数目和相对位置发现,二倍体有两对45SrDNA位点,分别位于5E短臂近末端和6E次缢痕处,四倍体长穗偃麦草染色体组中45SrDNA位点的相对位置与二倍体相同,而数目则是二倍体的两倍,说明四倍体长穗偃麦草很可能是由二倍体种加倍而成的。2.通过重复序列pSc119.2和pAs1在四倍体长穗偃麦草染色体上的分布情况制成了小偃麦8801及四倍体长穗偃麦草的FISH核型。该FISH核型能够识别四倍体长穗偃麦草染色体,可用于鉴定硬粒小麦-长穗偃麦草附加系、代换系。同时根据pSc119.2、pAs1和45S rDNA位点在二倍体和四倍体长穗偃麦草染色体上分布的异同,分析认为四倍体长穗偃麦草可能为同源四倍体,但进化过程中已发生明显分化。3.选育出2个硬粒小麦-长穗偃麦草附加系,即3E、6E双体附加系;1个硬粒小麦-长穗偃麦草1E(1B)双体代换系以及1个硬粒小麦-长穗偃麦草1AS-1EL纯合易位系。连续三年对这4个株系进行的分子标记鉴定结果一致,证明这4个株系均能稳定遗传。4.四个株系的株高都比亲本Langdon显著降低,而旗叶面积均显著大于亲本Langdon。此外,硬粒小麦-长穗偃麦草6E双体附加系的穗长、小穗粒数、每穗粒数均显著高于亲本Langdon,推测6E染色体上存在提高产量相关性状的基因。
【学位授予单位】：扬州大学
【学位级别】：硕士
【学位授予年份】：2018
【分类号】：S512.1
【图文】：

长穗偃麦草,四倍体,二倍体,染色体

逡逑ｐＡｓｌ的信号分布可以识别出具体的Ｅ染色体（图２．３ａ，图２．３ｃ），邋ｐＴａ７１显示４５Ｓ邋ｒＤＮＡ位逡逑点，如此即可判断出图２．３ｂ和图２．３ｄ中的４５Ｓ邋ｒＤＮＡ位点分别在具体哪些染色体上。逡逑对照二倍体和四倍体长穗偃麦草的ＦＩＳＨ核型可知，二倍体长穗偃麦草的Ｅ染色体上逡逑有两对４５Ｓ邋ｒＤＮＡ位点（图２．３ｂ），分别位于５Ｅ染色体短臂近末端和６Ｅ染色体短臂次缢逡逑痕处。而四倍体长穗偃麦草的染色体上有四对４５Ｓ邋ｒＤＮＡ位点（图２．３ｄ）；分别位于５Ｅ邋（５Ｅ！逡逑和５Ｅ２）染色体短臂近末端和６Ｅ邋（６ＥＪＰ６Ｅ２）染色体短臂近中部。但６Ｅ邋（６Ｅｉ和６Ｅ２）染逡逑色体上未见明显的随体，且６Ｅ２上的４５Ｓ邋ｒＤＮＡ信号很弱。逡逑图２．３二倍体（２Ｘ）和四倍体（４Ｘ）长穗偃麦草４５Ｓ邋ｒＤＮＡ的分布逡逑３１５：二倍体长穗偃麦草（？１５３１７１８）；0土四倍体长穗偃麦草．标尺＝１０＾？．逡逑Ｆｉｇ．邋２．３邋Ｔｈｅ邋ｄｉｓｔｒｉｂｕｔｉｏｎ邋ｏｆ邋４５Ｓ邋ｒＤＮＡ邋ｌｏｃｉ邋ｉｎ邋ｄｉｐｌｏｉｄ邋ａｎｄ邋ｔｅｔｒａｐｌｏｉｄ邋Ｔｈ．邋ｅｌｏｎｇａｔｕｍ逡逑ａｂ：邋ｄｉｐｌｏｉｄ邋Ｔｈ．邋ｅｌｏｎｇａｔｕｍ（ｙ＼５ｊ＼ｌ＼％）＼邋ｃｄ：邋ｔｅｔｒａｐｌｏｉｄ邋Ｔｈ．邋ｅｌｏｎｇａｔｕｍ．邋Ｓｃａｌｅ邋ｂａｒｓ邋＝１０邋ｆｉｍ．逡逑４讨论逡逑４．１四倍体长穗偃麦草４５Ｓ邋ｒＤＮＡ位点的分布逡逑４５Ｓ邋ｒＤＮＡ是一种位于核仁组织区（ＮＯＲ）上的串联重复序列，编码核糖体ＲＮＡ（ｒＲＮＡ）逡逑（Ｌｏｎｇ邋ａｎｄ邋Ｄａｗｉｄ

硬粒小麦,代换系,附加系,易位系

邋３．１邋Ｐｒｏｃｅｄｕｒｅ邋ｆｏｒ邋ｄｅｖｅｌｏｐｍｅｎｔ邋ｏｆ邋ｄｕｒｕｍ邋ｗｈｅａｔ邋－邋Ｔｈ．ｅｌｏｎｇｃｉｔｕｎｔ邋ａｄｄｉｔｉｏｎ邋ｌｉｎｅ，邋ｓｕｂｓｔｉｔｕｔｉｏｎ邋ｌｔｒａｎｓｌｏｃａｔｉｏｎ邋ｌｉｎｅ逡逑实验方法逡逑１植物ＤＮＡ提取逡逑植株的基因组ＤＮＡ采用改良ＳＤＳ法提取，参照王景雪等（２０００）的方法并略提取步骤如下：逡逑将配好的缓冲液Ａ邋（ｂｕｆｆｅｒ邋Ａ）放置到６５邋°Ｃ水浴锅中预热备用；逡逑取少量新鲜小麦嫩叶（约０．２邋ｇ）装入２．０邋ｍｌ离心管中，置于液氮中冰冻后放置片刻使其恢复至室温；逡逑即刻在装有嫩叶粉末的离心管中加入８００邋Ｍ己经预热好的ｂｕｆｆｅｒ邋Ａ，上下颠匀，放入６５邋°Ｃ的水浴锅中水浴３０邋ｍｉｎ，水浴期间每隔５邋ｍｉｎ取出离心管上注意动作轻柔；逡逑水浴结束后，取出离心管并放置在４邋°Ｃ冰箱，使其快速冷却至室温后，１２００

长穗偃麦草,特异分子标记,附加系,单株

对８８０１与Ｌａｎｇｄｏｎ杂交Ｆ２代的１１４个单株进行染色体数目调查，选出２２个染色体数逡逑目为２ｎ＝邋２９的Ｆ２代单株，并使用３对长穗偃麦草基因组特异分子标记对这些单株进行检逡逑测（图３．３），在扩增检测的２２个单株中，共有１８个单株扩增出不等目的条带，其中３个逡逑标记均扩增的有１５株，能够扩增２个标记的有２株，扩增１个标记的１株，没有扩增任逡逑何标记的有４株，表明扩增３个标记的单株染色体计数正确并含有长穗偃麦草的染色体，逡逑而其他单株有染色体计数错误或ＰＣＲ反应等问题未能出现预期结果

【参考文献】