小麦近等基因导入系的建立及高大山羊草与小麦杂交后代的鉴定

摘要

本研究在利用四倍体波斯小麦PS5(AABB，2n=28)与粗山羊草Ae38(DD，2n=14)人工合成的六倍体小麦Am3为供体亲本与莱州953的回交后代中，通过分子标记检测，选育含不同供体Am3片段的近等基因导入系，进行重要农艺性状QTL位点的初步定位研究，为QTL位点的鉴定、作图和精细定位、克隆等研究奠定基础。同时对莱州953与高大山羊草杂交并回交的后代进行了细胞学、农艺性状、抗病性、及原位杂交和SSR鉴定，为高大山羊草优良基因的转移奠定基础，获得以下结果： 1.在Am3与莱州953组合的BC4F2代中，选择97个单株，利用SSR标记进行供体导入片段的检测。在所用的在两亲本中都有稳定扩增产物的610对SSR引物中，共检测到205对揭示多态性的引物，占所用引物的33.6％；其中，166个已整合到小麦SSR整合图上，其它39对尚未作图或尚未整合到连锁图上。利用选出的多态性标记对97个单株进行检测表明，有106个多态性标记出现在至少一个导入系中，占多态性标记的51.7％；被检测的97个单株中，有15个未检测到供体片段导入，其余82(84.5％)个导入系中共检测到162个纯合的供体Am3片段和166个杂合的供体片段。每一个导入系含0-9个纯合的供体片段和0-8个杂合的供体片段，平均含1.98个纯合供体片段和2.02个杂合供体片段(包括未定位的片段)。有16个导入系检测到1个导入片段(19.5％)，有17个导入系检测到2个导入片段(20.7％)，其它导入系均含有3个以上导入片段。 2.根据小麦的SSR整合图，对导入系中导入的片段大小进行了估计，并对导入片段占基因组的比例进行了计算。导入片段的长度从1.5cM到62.5cM不等。纯合导入片段的长度平均为15.4cM，杂合导入片段的长度为12.29cM(不包括未定位的片段)。供体基因组片段平均占受体基因组的0-6％，平均为1.31％。82个导入系中，导入的供体基因组总长度为810.5cM，占供体基因组的31.64％(不包括未定位的片段)。21个连锁群中，只有4D染色体未检测到导入片段，2D染色体是检测到导入片段最多的染色体，共检测到40个导入片段，6A和4D染色体检测到的导入片段最少。2D、3B、6B和1D染色体导入的供体染色体片段最长，分别覆盖染色体总长度的59.8％、59.5％、59.1％、59％。6A、7D和4D染色体导入的片段最短，分别只占染色体总长度的4.2％、5.8％、0％。根据小麦的SSR整合图，绘出了每条染色体的导入片段覆盖图。 3.对回交后代BC4F3140个株系的9个农艺性状分析表明，大部分回交后代的性状表现接近于轮回亲本，性状的表现呈连续分布，在各性状中均出现明显偏离轮回亲本性状表现的个体，这可能是由供体片段的导入造成的，在各性状中均出现性状表现比受体亲本莱州953优良的个体，说明虽然供体亲本本身性状表现较差，但其中蕴含着对小麦改良有用的优良基因，通过回交可以将这些优良基因发掘出来，并在小麦育种中利用；通过单因素方差分析，利用三年的数据对九个农艺性状有关的QTL位点进行了检测，每年度分别检测到38、35、28(7个性状)个QTL位点，有些位点在三年中都检测到了，有些位点在两年中检测到了，说明这可能使一些较稳定的QTL位点。QTL位点的发掘为进一步进行QTL位点的精细作图奠定了基础。 4.对株高的分析发现，位于4BS的Xgwm113位点的片段显著提高株高，QTL分析也检测到了该位点，图示基因型分析发现，这一位点位于Xgwm113-WMC238附近；通过对一该位点杂和单株的自交后代进行分析，对该位点进行了初步作图。对其它位点的定位和作图研究正在进行中。 5.在高大山羊草与普通小麦莱州953杂交的BC3F5代，通过细胞学鉴定选出了6个染色体数为2n=44，8个染色体数为42的单株，对减数分裂中期Ⅰ的染色体构型分析表明，这些单株的减数分裂染色体构型已较稳定，有三个单株减数分裂中期Ⅰ只出现二价体，没有单价体和多价体出现，其它单株也只出现少量单价体或多价体；农艺性状鉴定分析表明，与莱州953相比，所选株系的单株穗数、株高、穗长、小穗数、穗粒数、抽穗期、成熟期及株型等农艺性状变异较大；抗病性鉴定表明，选育的2479-1、2484-2、2492-1、2502-1、2503-1、2522-1、2533-2、2534-1、2540-2、2543-1、2544-1等11个株系均对白粉病表现高抗，5个株系2479-1、2480-1、2482-1、2484-2、2492-1对条锈病表现高抗。 6.以高大山羊草基因组DNA为探针，普通小麦中国春基因组DNA为封阻对选到的单株进行了鉴定。结果表明，2479-1、2480-1、2534-1、2538-1、2540-1染色体数都是2n=44，各含有一对高大山羊草染色体，是五个二体异附加系。2544-1含有两对外源染色体，染色体数为2n=44，是一个代换-附加系。2484-2、2502-1、2503-1、2533-2、2543-1的染色体数为2n=42，各含有一对高大山羊草染色体，是5个异代换。2522-1染色体数为42，含一对顶端易位的染色体，是一个易位系。 7.利用分布于小麦染色体上的240对SSR引物对两个亲本莱州953和高大山羊草进行了多态性检测。有70对引物能在莱州953和高大山羊草中中扩增出稳定的扩增产物，并能在二者间揭示多态性，这些引物被用来对选出的14个材料进行鉴定。共有31个高大山羊草特异的标记出现在14个选出的材料中，另有6个标记揭示小麦染色体带缺失。通过鉴定，明确了2540-2可能是一个6S1的异附加系；2502-1、2503-1是两个5S1(5A)的异代换系；2533-2是一个6S1(6B)异代换系；2543-2可能是一个涉及6S1和4D的代换系；2522-1可能是一个2S1S-6DS的易位系。2482-1和2492-1通过原位杂交虽未检测到外源染色体或染色体片段，SSR鉴定表明他们也发生了外源遗传物质的渗入

目录

文摘

英文文摘

第一部分小麦近等基因导入系的建立及导入片段检测

一.文献综述

二.材料与方法

三.结果与分析

参考文献

第二部分小麦-高大山羊草杂交后代的分子细胞遗传鉴定

1.小麦野生近缘物种优良基因向小麦的转移

2.材料与方法：

3.结果与分析

4.结论与讨论：

参考文献

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