野生二粒小麦抗旱、耐盐种质资源的鉴定及其全基因组关联分析

发布时间：2020-11-13 12:38

　　 野生二粒小麦(Triticum dicoccoides,2n=4x=28,AABB)是四倍体野生种,是硬粒小麦(Triticum turgidum,2n=4x=28,AABB)和普通小麦(Triticum aestivum L,2n=6x=42,AABBDD)的直接祖先种,大约在10000年前被驯化栽培,在普通小麦的起源进化过程中扮演了重要角色。同时,野生二粒小麦还具有耐盐、抗旱、抗病以及籽粒微量元素含量高、高蛋白含量等诸多优良特性,是普通小麦遗传改良育种中重要的种质和基因库。为了挖掘野生二粒小麦种质中的优异抗逆资源,本试验对其抗旱、耐盐性进行了初步评价,结合全基因组关联分析,以期从中筛选优异抗逆种质及相关基因。主要结果如下:1.以50份来自起源地的野生二粒小麦以及14份硬粒小麦为材料,在三叶期时通过150mM盐浓度处理1个月后调查了18种性状,并计算其耐盐指数(STI)。结果表明:整体上,野生二粒小麦材料的耐盐指数(STI=0.58)比硬粒小麦的耐盐指数(STI=0.64)低,但野生二粒小麦各性状的变异度均高于硬粒小麦,表明野生二粒小麦的遗传变异更大;根据主成分分析发现根长(r_lenght)、根体积(r_volume)、根直径(r_diameter)等性状与盐处理显著相关,可以作为野生二粒小麦耐盐性评价指标;综合所有性状,筛选到了1份极耐盐野生二粒小麦材料W77(STI=0.97)和6份耐盐特性高的野生二粒小麦材料,为小麦耐盐遗传改良奠定了物质基础。2.以79份野生二粒小麦为材料(包含有耐盐处理中的27份材料)进行抗旱处理,以19.2%的PEG溶液模拟干旱环境处理1个月,调查生物量并计算得到抗旱指数(DTI)作为指标筛选抗旱材料。结果表明:具有较强抗旱能力的材料有2份(DTI≥0.7),分别为W105和W96,筛选到了1份极抗旱材料W130(DTI=1.04);结合STI及DTI值,筛选到4份同时具有较强抗旱、耐盐特性的材料,即W77,W81,W105及W107。这些材料为抗旱耐盐相关基因的发掘与分析机制研究提供了重要依据。3.利用小麦90K高通量SNP芯片对113份四倍体材料(包含抗旱、耐盐筛选所用野生二粒小麦材料87份,其他硬粒小麦12份)进行了基因分型,总共获得了55202个高可信度的SNP位点信息,群体结构分析发现野生二粒小麦与硬粒小麦在遗传进化中发生了严重的分歧,完全分成了两个不同的亚群,而且作为栽培种的硬粒小麦,受到了更强大的人工选择效应,遗传多样性明显比野生二粒小麦低。4.以43份同时具有耐盐表型性状和SNP基因型的野生二粒小麦为材料,选择8个和耐盐处理显著相关的表型性状(根直径、根体积、根干重、根鲜重、茎干重、茎鲜重、茎失水率、耐盐指数),进行全基因组关联分析。结果表明:(1)通过QQ图观察各性状实际p值和期望p值的关系确定一般线性模型(GLM)为最适模型;(2)在对照水平下与性状显著相关的位点成功关联到54个;(3)盐处理水平下与性状显著相关的位点有37个;(4)与耐盐指数显著相关的位点有2个;(5)同时控制多个性状的多效位点有15个。本研究筛选到的耐盐抗旱相关种质资源及与耐盐性状显著相关的SNP标记位点为小麦抗旱、耐盐育种提供了重要的种质和工具,对推动抗旱、耐盐小麦遗传改良和新品种培育具有重要意义。
【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
【部分图文】：

麦及其在小麦遗传改良中的作用麦概述Triticum dicoccoides, 2n = 4x = 28, AABB)是一种扁平，穗易断，籽粒大且带稃，营养元素含量较通小麦（Triticum aestivum L, 2n = 6x =42, AABB83），是小麦的直接近缘祖先种，被广泛用于改良的株型大多以匍匐型为主，存在部分直立型，1-1）长 9cm 左右，穗轴生长有绒毛，每个小穗发具有倒刺（董攀 2010）。每个小穗结两粒籽粒，皮。有明显的脆穗性，成熟期掉粒严重。野生二除草剂、耐生物胁迫（细菌、病毒等）等抗逆方性（Nevo 2010；Peleg 2005）。籽粒的考种特性和质量高等优良特性，这些都体现了野生二粒小 al. 2002; Uauy et al. 2006），充分体现出了其在小

第一章 文献综述体，提取高质量 DNA 并通过高通量测序获取 90K SNP 基因型，鉴定其群体结构和遗传分化。选择其中有代表性的 79 份材料做抗旱处理，选择其中 43 份做盐胁迫处理，分别对其抗旱耐盐性进行系统的评价，筛选其中优异抗旱耐盐种质。并结合 SNP 标记与耐盐相关性状做全基因关联，鉴定和耐盐性状显著相关的 SNPs 位点，为定位控制这些性状的候选基因、克隆野生二粒小麦耐盐相关基因及小麦耐盐性分子标记辅助选择提供参考。本研究的技术路线如下：

图 2-1 各材料耐旱指数(DTI)比对Fig2-1 Comparison of 79 mateials by drought tolerance index(DTI)表 2-5 各抗旱等级材料数目Table2-5 Mateials statistics by Drought tolerance index（DTI）抗旱性分级Grade抗旱指数Drought tolerance index（DTI）抗旱性水平Drought Resistance Level材料数Mateials number1 ≥1.3000 极强（HR） 02 1.1000~1.2999 强（R） 03 0.9000~1.0999 中等（MR） 14 0.7000~0.8999 弱（S） 25 ≤0.6999 极弱（HS） 762.3.1.3 性状比较及显著性检验如图 2-2 所示，比较了所有材料的同一性状在 PEG 和对照中的表现及差异，结果表明在 PEG 处理下的鲜重、干重、相对含水量都显著低于对照水平，而 PEG 处理下的干重
【相似文献】

相关期刊论文 前10条

1 王秋英,吉万全,薛秀庄,王长有;野生二粒小麦抗白粉病基因向普通小麦转移的研究[J];西北农业学报;1996年04期

2 王愚;野生二粒小麦具有抗条锈菌的加性基因作用[J];麦类作物学报;1985年02期

3 ;野生二粒小麦基因组图谱出炉[J];中国食品学报;2015年09期

4 刘鑫燕;高涛;王粲;吴立伟;汪昕;周蓉;余春梅;;野生二粒小麦叶枯病病原菌鉴定及抗病基因遗传特性的初步研究[J];植物保护;2013年01期

5 ;新消息[J];麦类作物学报;1985年02期

6 U.Kushnir ,G.M.Halloran ,林作;利用同源和部分同源重组从野生四倍体小麦(野生二粒小麦)转移高粒重与高籽粒蛋白质于普通小麦[J];麦类作物学报;1985年03期

7 戎均康,刘宝;利用RFLP揭示普通小麦与野生二粒小麦间A和B组染色体的遗传分化(英文)[J];植物学报;2000年05期

8 任志龙;吉万全;张宏;;高产抗病小麦新品种陕麦139[J];中国种业;2007年05期

9 任志龙;吉万全;张宏;王长有;王亚娟;蔡东明;;高产抗病小麦新品种陕麦139及其栽培要点[J];农业科技通讯;2007年09期

10 ;国内外科技信息[J];河南农业科学;1985年12期

相关博士学位论文 前10条

1 梁永;野生二粒小麦抗白粉病基因MlIW170物理图谱构建和粗山羊草2DS同源区域比较分析[D];中国农业大学;2015年

2 冯克伟;野生二粒小麦优异耐盐种质的鉴定及其相关基因的发掘[D];西北农林科技大学;2018年

3 Bakht un Nisa Mangan;[D];西北农林科技大学;2014年

4 彭福祥;小麦近缘种来源的抗白粉病基因和抗叶锈基因的分子标记定位[D];中国农业大学;2014年

5 欧阳姝虹;野生二粒小麦抗白粉病基因MlIW172的精细定位和粗山羊草3DS染色体臂测序[D];中国农业大学;2014年

6 任景;野生二粒小麦遗传多样性评价及条锈病抗性基因位点挖掘与分子定位[D];中国科学院研究生院（武汉植物园）;2014年

7 董攀;以色列野生二粒小麦遗传多样性及模式种短柄草幼苗和根系研究[D];四川农业大学;2010年

8 王际睿;小麦种子蛋白及赤霉病抗性相关基因的分子鉴定[D];四川农业大学;2008年

9 张大乐;野生二粒小麦的遗传多样性及高分子量谷蛋白亚基基因的克隆与进化分析[D];河南大学;2014年

10 胡喜贵;关切小麦加工和营养品质的1Ay和NAM位点的种质资源鉴定及利用研究[D];四川农业大学;2013年

相关硕士学位论文 前10条

1 赵贤;野生二粒小麦抗旱、耐盐种质资源的鉴定及其全基因组关联分析[D];西北农林科技大学;2019年

2 张广月;节节麦和野生二粒小麦的遗传多样性分析及α-醇溶蛋白基因的克隆[D];河南大学;2018年

3 陈满霞;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[D];浙江农林大学;2019年

4 赵燕昊;普通小麦—野生二粒小麦染色体臂置换系农艺性状和苗期耐干旱、耐低温特性的鉴定[D];浙江农林大学;2017年

5 刘思瑞;普通小麦—野生二粒小麦渐渗系TaAy7-40条锈病抗性遗传分析[D];四川农业大学;2015年

6 杨春桃;~(60)Co γ射线诱导的部分四倍体小麦突变体的筛选[D];四川农业大学;2014年

7 梁强;以色列野生二粒小麦抗条锈性鉴定与遗传分析[D];贵州大学;2009年

8 王真真;野生二粒小麦1By基因的分子克隆与序列分析[D];四川农业大学;2013年

9 张维;野生二粒小麦农艺性状挖掘与染色体定位[D];浙江农林大学;2012年

10 李平;利用野生二粒小麦优异基因创制小麦高产、优质育种新材料的研究[D];四川农业大学;2009年

本文编号：2882195