小麦重要品质性状、籽粒性状及延绿性状的分子遗传学研究

发布时间：2020-11-17 03:18

　　 小麦(Tritium aestivum L.)是世界范围内的三大主要的粮食作物之一。小麦可以生产出面条,面包,馒头等各种食物,为人们提供了大量的碳水化合物和蛋白质,同时也为世界粮食安全作出了重要贡献。通过分子遗传学方法对小麦的表性状进行分析,将会更深入的了解其遗传背景,为小麦的分子标记遗传育种提供更多的理论基础。本研究以川农17×绵阳11小麦重组自交系群体和两个亲本为材料,对小麦重要品质性状,籽粒性状及延绿性状进行多年的研究,主要有以下几个结果:1.选用SSR分子标记对川农17和绵阳11这两个亲本进行了筛选,共有191个SSR分子标记在亲本间表现出多态性,以此构建的川农17×绵阳11重组自交系的遗传连锁图谱的总长为3203 c M,覆盖小麦基因组的21条染色体,分子标记间的平均间隔距离为16.76 c M。2.采用ICIM-ADD的方法对小麦的重要品质性状进行了QTL定位分析。共有15个降落值的QTL被检测到,分布于小麦的2A、2B、3D、4A、4D、5B、6B和7D染色体上。其中QFn.sicau-4A和QFn.sicau-6B是主效,稳定降落值的QTL,都具有负加性效应并可以导致降落值降低。在3D染色体上存在一个降落值QTL能解释了最大的表型变异。在4D染色体上存在微效降落值QTL并能在两个环境中被检测到;小麦的SDS沉淀值定位于1B和6B染色体上,其中在1B染色体上Xwmc626-Xwmc31区间检测到一个稳定、主效的SDS沉淀值QTL,其具有正加性效应可以提升SDS沉淀值;在3D染色体上,存在一个稳定表达的容重QTL。对于小麦的发芽指数,面筋指数,面团形成时间,面团稳定时间等品质性状,均没有在多个环境下检测到稳定的QTL。采用Network2.0软件对小麦的品质性状加性效应QTL与环境的互作效应进行了检测,仅检测到一个位于1B染色体上的容重QTL,存在显著的加性效应并具有显著的QTL位点与环境的互作效应。对于小麦的品质性状加性效应QTL间的上位效应研究发现,检测到八对具有上位效应的配对QTL组合。存在五对上位互作效应的降落值QTL,其中3A/4B和3B/5B染色体间的降落值QTL没有在染色体上单独位点表现出加性效应但存在位点间的上位效应;此外小麦的稳定时间QTL间,面团形成时间QTL位点间及面筋指数QTL位点间各检测到了一对具有显著上位互作效应QTL。然而在这些具有上位互作效应的小麦品质性状QTL中,仅有降落值的Qfn.sicau-3B/Qfn.sicau-5B在两个环境中表现出加性×加性上位性×环境间互作。3.在对小麦的籽粒性状进行QTL定位分析后,发现4D染色体上存在一个稳定且主效的籽粒长QTL。另将籽粒宽的QTL定位于1A、2B和7B染色体上。检测到4D染色体上存在一个籽粒长宽比的QTL且能解释11.66%的表型变异。在单一环境下分别检测到5个千粒重QTL,定位于1A、4D、5A、7B及7D染色体上。此外,检测出籽粒宽QTL间(2A/4A染色体间)和籽粒长宽比性状QTL(5A/7B染色体间)存在上位互作效应,且均没有表现出与环境存在明显的互作。4.小麦中1BL/1RS易位可以导致小麦的品质性状降低,对降落值,SDS沉淀值,湿面筋含量表现出极为显著的负效应;对于小麦的籽粒性状影响较小。5.在小麦灌浆期间,小麦旗叶的叶绿素a含量、叶绿素b含量及总叶绿素含量均处于逐步上升阶段并于开花后30天左右达到极值;此外,1BL/1RS易位并不能决定群体中延绿株系的占比,且不会导致叶绿素a含量、叶绿素b含量及总叶绿素含量表现出显著性差异,但1BL/1RS易位株系的延绿持续时间会比非1BL/1RS易位株系稍长,即小麦的基因型是决定小麦生理延绿性的主要因素。在小麦灌浆期间,没有在不同时期检测到具有一致性位点的叶绿素含量相关QTL,由此可以推断控制叶绿素含量相关的QTL是特异性表达的。检测到叶绿素a的QTL位于2D、4D和6D染色体上,叶绿素b含量QTL位于4A染色体上,总叶绿素含量QTL位于1D、2D、4D和6D染色体上。此外,在小麦灌浆期间的同一时期,在2D、4D和6D染色体上,叶绿素a和总叶绿素含量QTL位点处于同一位置。6.小麦的同一性状在不同环境下均存在高度的极显著正相关性,说明小麦的表型性状在不同环境中具有一定的环境适应性和性状稳定性;在单个环境中,小麦品质性状间均没有表现出一致的相关性;籽粒形态性状间存在不同的相关性但都与千粒重性状呈现出极显著正相关关系,因而可以在籽粒形态性状与千粒重性状的选育过程中把千粒重性状作为首要的选育指标;此外,小麦的品质性状与籽粒性状之间存在拮抗效应,即在小麦产量提升的同时,小麦的品质性状会有不同程度的降低。7.通过对小麦品质,籽粒性状及延绿性状进行QTL定位分析后发现一些分子标记与众多小麦性状密切关联,这些分析标记信息将为以后小麦的分子标记辅助育种提供一些参考。
【学位单位】：四川农业大学
【学位级别】：博士
【学位年份】：2018
【中图分类】：S512.1
【部分图文】：

图 1 川农 17×绵阳 11 重组自交系Fig. 1 The QTLanalysis results of wheat quality, kernel shapetraits重组自交系群体中品质，籽粒形态，千粒重及叶绿素含量性状的shapes, thousand kernels weight and chlorophyll contentin Chuannong17×Mianyang11 RIL population及叶绿素含量性状的 QTL 定位结果

图 1 川农 17×绵阳 11 重组自交系Fig. 1 The QTLanalysis results of wheat quality, kernel shapetraits重组自交系群体中品质，籽粒形态，千粒重及叶绿素含量性状的shapes, thousand kernels weight and chlorophyll contentin Chuannong17×Mianyang11 RIL population及叶绿素含量性状的 QTL 定位结果

3.3 1BL/1RS 易位对小麦表型性状的影响3.3.1 川农 17×绵阳根据采用 A-PAGE 方法鉴定体被划分为含有 1BL/1RS（118 个株系）（图 3）。×绵阳 11 重组自交系群体中 1BL/1RS易位的鉴定结果Sec-1 位点在该重组自交系群体中的结果，该群易位株系组（53 个株系）和非 1BL/1RS。易位的鉴定结果易位株系组
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本文编号：2887027