小麦品种陕农33矮秆突变体的鉴定及矮秆基因JB016的定位

摘要

本研究以普通小麦品种陕农33的13个矮秆突变体为材料，采用农艺性状调查、茎秆细胞学观察、苗期GA3反应、內源激素测定和矮秆基因检测等方法，分析了陕农33的13个矮秆突变体植株生长发育、茎秆解剖特征及对赤霉素的反应。结果表明，与野生型陕农33相比，矮秆突变体的株高都显著下降，株高的下降与节间数无关，主要是由于节间长度的缩短，其中穗下节和第四节间的降秆效应较大。经细胞学观察，突变体变矮是由茎秆细胞长度减少和细胞变小共同引起的，其中细胞长度减少是主要因素。从苗期GA3的反应看，13个矮秆突变体属于赤霉素不敏感型或弱敏感型，说明赤霉素转导途径可能存在问题，即矮秆突变位点可能在赤霉素转导途径上。从內源激素测定结果看，13个矮秆材料中有12个的內源GA3含量较陕农33增加，只有1个材料微弱的降低，而內源CTK含量均减少，因而推测植株内GA3的积累和CTK的降低可能影响了其生长发育。通过矮秆基因检测，13个矮秆突变体和陕农33均含有目前应用范围较广的Rht-D1b基因，推测矮秆突变体可能还含有其它致矮相关的基因。对矮秆包穗突变体JB016进行农艺性状、生理特征特性和遗传特性进行调查和分析；结果表明：该突变体的株高为60.22±2.6cm，相较于野生型（112.7±2.15cm）降低了55.5%，其株高的矮化主要表现在茎节的缩短，其中以穗下节降秆效应最大为65%；茎秆细胞学观察发现，突变体的矮化是由于茎秆细胞长度的缩短和细胞变小引起的，其中细胞变小是主要因素；內源激素检测发现，突变体內源GA3和BR与野生型相比相差不大，而CTK和IAA较野生型有明显的增加，其中內源CTK有极显著的增加，推测可能是由于其植物体内CTK转导运输途径抑制或受阻使CTK运输不到功能部位，导致突变体变矮。通过构建JB016 ×中国春（CS）的F1和F2群体对矮秆突变体JB016进行遗传分析，发现其F1表现为高秆亲本性状，矮秆包穗性状连锁且经卡方检验分离比为3:1，说明突变体的矮秆包穗性状是由一对隐性核基因控制；进一步利用BSA+660K基因芯片将该基因定位到1A染色体上，接着利用SSR标记和KASP标记筛选将该矮秆包穗基因JB016初步定位在1A染色体上，与分子标记cfa2135的遗传距离为8.6cM。对矮秆突变体JB016的研究丰富了小麦突变体库并有利于进一步精细定位和克隆该矮秆基因。

目录

第一章 文献综述

1.1突变体的创造及研究现状

1.1.1自然变异

1.1.2物理诱变

1.1.3化学诱变

1.1.4生物学诱变方法

1.1.5小麦矮秆突变体的研究进展

1.2小麦矮秆基因的研究现状

1.2.1矮秆基因的分类

1.2.3小麦基因定位的研究进展

1.3立题依据与意义

1.4研究内容与目标

第二章 普通小麦品种陕农33矮秆突变体的矮化效应分析

2.1材料与方法

2.1.1材料

2.1.2 DNA提取

2.1.3农艺性状调查

2.1.4细胞学观察

2.1.5外源GA3反应

2.1.6内源激素测定

2.1.7分子标记检测矮秆基因Rht-B1b和Rht-D1b

2.2结果与分析

2.2.1主要农艺性状比较

2.2.2节间长度统计比较

2.2.3茎秆细胞学显微观察

2.2.4幼苗胚芽鞘长度对外源GA3的反应

2.2.5茎秆内源激素测定

2.2.6矮秆基因检测

2.3讨论

第三章 矮秆突变体JB016的生理生化分析与基因定位

3.1材料与方法

3.1.1材料

3.1.2农艺性状调查

3.1.3细胞学观察

3.1.4激素相关分析

3.1.5 DNA提取

3.1.6 BSA、MBSA混池和660K基因芯片池的构建

3.1.7 SSR标记检测

3.1.8 6%变性聚丙烯酰胺凝胶电泳

3.1.9基因分型与制作遗传图谱

3.2结果与分析

3.2.1株高及农艺性状调查

3.2.2穗下节细胞学观察

3.2.3茎秆激素相关分析

3.2.4矮秆突变体JB016遗传分析

3.2.5 660K芯片检测

3.2.6 JB016矮秆突变基因定位

3.3讨论

第四章 结论

4.1陕农33矮秆突变体的矮化效应

4.2矮秆包穗突变体JB016的生理生化分析

4.3矮秆包穗突变体JB016的遗传分析

参考文献

附录

致谢

作者简介