小麦变异系的抗性分析及IRAP分子标记应用于小麦抗旱筛选的研究

摘要

小麦是全世界分布最广、种植面积最大、总产量最多、总贸易额最高的粮食作物，是全世界35％以上人口的主食。我国是世界第一产麦大国，2014年冬小麦产量11989.9万吨(2397.9亿斤)，比2013年增产404.5万吨(80.8亿斤)，增长3.5%。但是我国又是最大的小麦进口国，2014年进口小麦配额达到963.6万吨，每年花费国家外汇20多亿美元，主要原因是我国小麦的品质特别是加工品质与欧美加拿大澳大利亚等发达国家相比较差，难以满足国内对优质专用小麦的需求，目前我国小麦总产已经能够基本满足国内需求，但是随着人口增加，耕地的减少和人民生活水平的提高，开发培育高产、优质专用小麦已经成为我国调整农业种植结构、增加农民收入、带动食品工业发展的一个重要前提，对提高我国人民的膳食质量和推动社会经济发展有着重要意义。离子束注入作物诱导发生遗传变异和离子束介导转化外源基因组技术是由我国科学家研究发展起来的一种物理诱变育种新技术，与传统的物理诱变方法相比，表现出生理损伤小、突变谱广、突变频率高，并有一定的重复性和方向性的特点，已经在水稻、油菜、小麦及微生物等生物体上进行了研究和应用，并在育种上获得一些成功事例。本实验室利用自身优势，通过离子束介导外源基因组技术将具有一定生产、生理优势的燕麦和六倍体小黑麦基因组转化到受体小麦中，经过多年选择培育获得一批变异材料后代。本研究首先对获得的变异材料后整体转化情况及主要农艺性状进行分析，然后对部分变异材料幼苗的生长、发育及生理生化指标等方面进行考察分析，最后开展小麦抗旱研究分析，研究结果如下：
　　1.离子束介导转基因小麦后代变异材料旗叶性状分析
　　对多年来选育出的离子束介导转化燕麦和小黑麦基因组的小麦变异材料旗叶的叶面积、叶厚、叶绿素含量及变异系后代茎秆粗细指标进行分析，并进行显著性分析，通过对转化燕麦基因组和转化小黑麦基因组得出的小麦变异系后代之间的区别及变异程度分析，获得后代变异材料之间变异特征信息，在整体上对后代变异材料旗叶相关指标充分了解，为离子束介导转基因小麦变异材料后代的培育和筛选提供参考资料。
　　2.离子束介导转基因小麦变异材料幼苗萌发生长和生理生化指标分析
　　对离子束介导小麦后代变异材料在常温条件下水培养、盐胁迫条件下、碱胁迫条件下两叶期种子萌发和幼苗生长情况以及叶绿素含量、抗氧化酶活性、脯氨酸含量、蛋白质含量的变化情况进行分析讨论，得出不同条件下同一个变异材料生理生化反应以及相同条件下不同变异材料生理生化指标表现，以期了解变异材料抗性方面的变异情况。
　　3.IRAP分子标记对小麦抗旱品种筛选的研究分析
　　采用IRAP分子标记方法，设计引物对36份小麦材料进行PCR扩增，得到多态性丰富的指纹图谱，并进行聚类分析。结果显示：扩增出清晰稳定条带246条，片段大小多集中在250bp-2000bp，多态性位点总计13个，各个品种扩增的位点数范围0-12，聚类分析结果可以明确将36份小麦材料中的抗性有无进行区分，表明IRAP分子标记适合应用于小麦抗旱品种筛选的研究分析，为下一步变异材料抗旱性筛选提供研究方法。

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1 引言

1.1离子束生物技术

1.1.1离子束生物技术特征及诱变机理

1.1.2离子束注入生物学效应

1.2离子束介导转化外源基因组研究

1.2.1离子束介导转化外源基因组技术

1.2.2离子束介导遗传转化研究现状

1.2.3离子束介导小麦遗传转化研究现状

1.3本论文主要内容和研究意义

2 离子束介导转基因小麦后代变异材料主要农艺性状分析

2.1 实验材料和方法

2.1.1 实验材料

2.1.2 实验方法

2.2 结果与分析

2.2.1 小麦变异材料叶绿素含量分析

2.2.2 小麦变异材料叶片面积分析

2.2.3 小麦变异材料叶片厚度分析

2.2.4 小麦变异材料茎秆直径分析

2.3 小结

3 变异材料在不同逆境下幼苗期生理生化指标分析

3.1 实验材料和方法

3.1.1 实验材料

3.1.2 实验方法

3.1.3 变异材料抗氧化酶活性测定方法

3.1.4 变异材料叶绿素含量测定方法[55]

3.1.5 变异材料丙二醛含量测定方法[56]

3.1.6 变异材料脯氨酸含量测定方法[57]

3.2 结果与分析

3.2.1 胁迫条件对小麦种子萌发和幼苗生长的影响

3.2.2 胁迫条件对小麦幼苗生长的影响

3.2.3 胁迫条件对小麦幼苗叶片叶绿素含量的影响

3.2.4 不同处理条件对小麦叶片脯氨酸含量

3.2.5 相同处理条件小麦变异材料脯氨酸含量分析

3.2.6 不同处理条件下小麦变异材料POD活性测定分析

3.2.7 相同处理条件下小麦变异材料叶片POD活性测定分析

3.2.8 不同处理条件下小麦变异材料CAT活性测定分析

3.2.9 相同处理条件下小麦变异材料叶片CAT活性测定分析

3.2.10 不同处理条件下小麦变异材料叶片SOD活性测定分析

3.2.11 相同处理条件下小麦变异材料叶片SOD活性测定分析

3.2.12 不同处理条件下小麦变异材料叶片MDA活性测定分析

3.2.13 相同处理条件下小麦变异材料叶片MDA活性测定分析

3.3 小结

4利用IRAP分子标记对小麦抗旱品种筛选的研究分析

4.1材料和方法

4.1.1材料

4.1.2方法

4.2结果与分析

4.2.1 IRAP分子标记在小麦抗旱品种间的多态性位点分析

4.2.2 小麦IRAP指纹图谱

4.2.3 聚类分析

4.3小结

参考文献

个人简历及在学期间发表学术论文

致谢