小麦谷蛋白近等基因系的创制及其高代品系品质和重要农艺性状初步分析

发布时间：2020-10-27 12:59

　　 优质是我国小麦育种的主攻目标之一,谷蛋白亚基对小麦品质有重要影响,但因谷蛋白研究材料遗传背景差异等原因,使得谷蛋白亚基品质效应的研究结果不尽相同,直接影响了小麦的品质改良。为此,本研究在课题组前期研究工作的基础上,继续转育小麦谷蛋白亚基的近等基因系,并对高代转育系的高分子量谷蛋白亚基(HMW-GS)与籽粒蛋白品质性状及重要农艺性状进行比较分析,以期为小麦品质研究和优质品种选育提供参考依据。研究获得的主要结果如下:1.获得HMW-GS近等基因系的转育材料:在前期回交转育的基础上,本研究通过实验室SDS-PAGE和STS分子标记法对HMW-GS转育材料进行目标亚基或基因跟踪检测,再进行田间回交和自交转育HMW-GS近等基因系。已在新冬22、新冬33、垦冬00(2)和小偃22四个遗传背景下共回交转育获得了813个含不同HMW-GS的品系,分别导入15种HMW-GS类型。在新冬22遗传背景下,转育获得BC_6、BC_5、BC_4和BC_3的品系分别为200、8、10和15份,;已获得BC_6亚基类型有13种,分别为N、1、2*、6+8、7+8、7+9、14+15、17+18、20、2+12、3+12、4+12和5+10;已获得BC_4的亚基类型有7~(OE)+8,已获得BC_3的亚基类型有13+16。在新冬33遗传背景下,分别转育获得BC_6、BC_5和BC_4的品系有123、6和2份;已获得BC_6亚基类型有14种,分别为N、1、2*、6+8、7+8、7+9、13+16、14+15、17+18、20、2+12、3+12、4+12和5+10,已获得BC_4的亚基类型有7~(OE)+8。在垦冬00(2)遗传背景下,转育获得BC_6、BC_5、BC_4和BC_2的品系分别有100、3、1和3份;已获得BC_6亚基类型有13种,分别为N、1、6+8、7+8、7+9、13+16、14+15、17+18、20、2+12、3+12、4+12和5+10,已获得BC_4的亚基类型为2*,已获得BC_2的亚基类型有7~(OE)+8。在小偃22遗传背景下,分别转育获得BC_6F_3、BC_7F_2、BC_6F_2、BC_6F_1和BC_3的品系有283、2、43、11和3份;已获得BC_6F_3的HMW-GS类型有15种,分别为N、1、2*、6+8、7+8、7~(OE)+8、7+9、13+16、14+15、17+18、20、2+12、3+12、4+12和5+10;其中纯合品系有165份,包含19种不同的亚基组合类型。2.获得LMW-GS近等基因系的转育材料:在前期回交转育的基础上,本研究通过实验室STS分子标记法对低分子量谷蛋白亚基(LMW-GS)转育后代进行目标基因或亚基跟踪检测,再进行田间自交转育LMW-GS近等基因系,已在小偃22、周麦22和周麦23三种遗传背景下获得LMW-GS转育系共292份,分别导入16种LMW-GS类型。在小偃22遗传背景下,转育获得BC_6F_4、BC_6F_3、BC_6F_2和BC_6F_1的品系有77、17、3和2份,已获得BC_6F_4品系的单株中,含有的亚基有Glu-A3a、Glu-A3b、Glu-A3c、Glu-A3d、Glu-A3e、Glu-A3g、Glu-B3a、Glu-B3b、Glu-B3d、Glu-B3e、Glu-B3f、Glu-B3h、Glu-B3i和Glu-B3j,已获得BC_6F_3品系的单株中,含有的亚基有Glu-A3f和Glu-B3g;已获得的纯合品系中有10种亚基组合类型,分别为Glu-A3c/Glu-B3e(2个品系)、Glu-A3d/Glu-B3j(1个品系)、Glu-A3c/Glu-B3h(2个品系)、Glu-A3c/Glu-B3d(2个品系)、Glu-A3c/Glu-B3b(3个品系)、Glu-A3e/Glu-B3j(2个品系)、Glu-A3g/Glu-B3j(1个品系)、Glu-A3b/Glu-B3j(2个品系)、Glu-A3a/Glu-B3j(1个品系)和Glu-A3c/Glu-B3a(1个品系)。在周麦22遗传背景下,转育获得BC_6F_4和BC_6F_3的品系分别有91和8份,已获得BC_6F_4品系的单株中,含有的亚基有Glu-A3a、Glu-A3b、Glu-A3c、Glu-A3d、Glu-A3e、Glu-A3f、Glu-A3g、Glu-B3a、Glu-B3b、Glu-B3d、Glu-B3e、Glu-B3f、Glu-B3h、Glu-B3i和Glu-B3j,已获得BC_6F_3品系的单株中,含有的亚基有Glu-B3g;已获得的纯合品系中有10种亚基组合类型,分别为Glu-A3a/Glu-B3j(2个品系)、Glu-A3d/Glu-B3j(3个品系)、Glu-A3c/Glu-B3j(2个品系)、Glu-A3f/Glu-B3j(3个品系)、Glu-A3d/Glu-B3d(2个品系)、Glu-A3d/Glu-B3h(1个品系)、Glu-A3c/Glu-B3b(1个品系)、Glu-A3e/Glu-B3j(2个品系)、Glu-A3g/Glu-B3j(1个品系)和Glu-A3b/Glu-B3j(4个品系)。在周麦23遗传背景下,转育获得BC_6F_4、BC_6F_3、BC_6F_2和BC_6F_1品系有65、28和1份,已获得的BC_6F_4品系的单株中,含有的亚基有Glu-A3a、Glu-A3b、Glu-A3c、Glu-A3d、Glu-A3e、Glu-A3g、Glu-B3a、Glu-B3b、Glu-B3d、Glu-B3e、Glu-B3f、Glu-B3g、Glu-B3h、Glu-B3i和Glu-B3j,已获得的BC_6F_3品系的单株中,含有的亚基有Glu-A3f;已获得的纯合品系中,有10种亚基组合类型,分别为Glu-A3d/Glu-B3a(1个品系)、Glu-A3a/Glu-B3d(2个品系)、Glu-A3c/Glu-B3d(2个品系)、Glu-A3d/Glu-B3d(2个品系)、Glu-A3d/Glu-B3b(2个品系)、Glu-A3d/Glu-B3j(2个品系)、Glu-A3b/Glu-B3d(2个品系)、Glu-A3e/Glu-B3d(1个品系)、Glu-A3d/Glu-B3i(1个品系)和Glu-A3d/Glu-B3g(1个品系)。3.初步获得了HMW-GS与重要农艺性状和籽粒品质性状的关系:由一年田间试验数据得出,在小偃22遗传背景下的22个高代HMW-GS近等基因系中,小麦产量及其构成因素与籽粒粗蛋白含量、面筋湿基和水分之间呈显著负相关关系,并且产量较高的品系的穗数和穗粒数也较大。在农艺性状中产量、穗数和穗粒数的变异系数较大,千粒重最小。籽粒品质性状中的变异系数为水分﹥湿面筋含量﹥粗蛋白含量。本研究所涉及的Glu-A1(N、2*和1)、Glu-B1(7+8、7+9、14+15和17+18)和Glu-D1(2+12和5+10)位点亚基,对籽粒粗蛋白含量、籽粒湿面筋含量、籽粒水分、产量、穗数和穗粒数的影响没有明显的差异。
【学位单位】：西北农林科技大学
【学位级别】：硕士
【学位年份】：2019
【中图分类】：S512.1
【文章目录】：
摘要
ABSTRACT
第一章 文献综述
    1.1 小麦谷蛋白亚基及其与品质性状的关系
        1.1.1 HMW-GS
        1.1.2 LMW-GS
    1.2 小麦谷蛋白亚基与重要农艺性状的关系
    1.3 小麦重要农艺性状与品质性状的关系
    1.4 研究目的和意义
    1.5 技术路线
第二章 小麦谷蛋白近等基因系的转育
    2.1 材料与方法
        2.1.1 材料
        2.1.2 方法
    2.2 结果与分析
        2.2.1 实验室检测获得携带目标谷蛋白亚基的籽粒或单株
        2.2.2 田间回交与自交获得的含目标谷蛋白亚基单株或高代系
    2.3 讨论与展望
        2.3.1 讨论
        2.3.2 展望
第三章 HMW-GS近等基因系的籽粒品质和重要农艺性状分析
    3.1 材料与方法
        3.1.1 材料
        3.1.2 方法
    3.2 结果与分析
        3.2.1 总体农艺性状和籽粒品质性状的表现
        3.2.2 HMW-GS与籽粒品质性状的关系
        3.2.3 HMW-GS与产量、穗数和穗粒数的关系
    3.4 讨论
        3.4.1 重要农艺性状与籽粒品质性状的关系
        3.4.2 谷蛋白亚基与籽粒品质性状的关系
        3.4.3 谷蛋白亚基与重要农艺性状的关系
第四章 结论
参考文献
致谢
作者简介

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本文编号：2858554