小麦籽粒不同矿质养分含量的关联分析及相关基因预测

摘要

矿质元素为小麦生长发育所必需，籽粒矿质养分也是人体必需的营养物质。小麦籽粒矿质养分突变体是深入研究籽粒养分含量遗传控制机理的重要载体。本研究以烟农15及其EMS诱变的突变体（102株系）为试验材料，采用田间栽培与室内分析相结合的方法，测定、计算了四个不同试验点的小麦籽粒千粒重、磷、钾、钙、镁、铁、锰、铜、锌含量及其单粒养分累积量共17个矿质养分相关性状，利用该群体进行RNA-Seq测序获得的SNP分子标记遗传图谱及unigene图谱对小麦籽粒矿质养分相关性状进行关联分析，检测显著关联的分子标记位点及相关unigene，为小麦籽粒矿质养分含量的遗传控制机理及小麦遗传育种提供参考分子标记及候选基因。主要研究结果如下： 1 与烟农15相比，突变体群体籽粒八种矿质养分含量性状存在显著变异，四个地点的平均变异范围在12.06-36.73%之间，其中变异最大和最小的分别是GZnC和GMgC。与烟农15相比，群体间有0-8.82%的突变体显著降低，2.94-40.20%的突变体显著提高。 2 试验共筛选出24个典型的小麦矿质养分突变体。其中，M88是高P突变体；M105、M76、M65是高Ca突变体；M31、M36是高Mg突变体；M45是高Fe突变体；M14、M37、M110、M49、M52、M60、M32、M66和M29、M75分别是高Mn、低Mn突变体；M93、M7、M68、M100、M97和M111分别是高Cu、低Cu突变体；M74是高Zn突变体。 3 环境和基因型是引起突变体籽粒养分含量表型变异的两大因素。其中，环境因素影响贡献率范围为7.75-68.45%，基因型影响贡献率范围为31.54-92.25%，基因型差异（突变）是导致小麦籽粒养分含量变异的主要原因。 4 利用39481个SNP 标记对小麦籽粒矿质养分进行关联分析，共检测到10005个与17个供试性状在P<0.001水平下存在显著关联，并定位在小麦21条染色体上。单个标记位点的表型变异解释率（R2）范围为10.34-85.70%。 5 同一性状在4-5个环境下同时显著关联的标记位点为稳定位点，共筛选出2387个稳定位点，主要与GKC和GMnA显著关联，关联度最高为2.74E-06，贡献率为61.05%。有19个至少与9个性状均显著关联的性状簇集位点，关联度范围为4.74E-07-9.96E-04，表型变异解释率（R2）为10.88-60.61%。这些位点主要是与GPA、GKA、GMgA、GCuA、GMnA、GKC、GPC、GMnC相关联，说明多个性状可能由同一基因控制。 6 以19个簇集位点的SNP为重点目标，根据定位的unigene共预测到15个候选基因，60%的基因都位于1AL、2AL、3DL染色体上，这些候选基因可能同时参与多个性状的遗传控制过程，值得进一步研究。

目录

声明

符 号 说 明

1 引言

1.1小麦养分效率利用现状

1.2植物突变体研究进展

1.3 关联分析

1.4 本研究的目的意义

2 材料与方法

2.1 试验地点与材料

2.2 试验设计

2.3 数据统计方法

3 结果与分析

3.1 小麦突变体群体籽粒不同矿质养分相关性状的表型变异

3.2 小麦突变体籽粒不同矿质养分含量表型变异源分析

3.3 小麦突变体籽粒不同矿质养分相关性状的全基因组分子标记关联分析

3.4 小麦籽粒矿质养分典型突变体筛选

4 讨论

4.1 小麦突变体群体矿质养分的表型变异分析

4.2 小麦突变体籽粒矿质养分的关联分析及候选基因预测

4.3 小麦典型矿质养分突变体的筛选

5 结论

参考文献

致谢