大麦白化颖壳突变体的遗传分析和基因定位

摘要

大麦是重要的啤酒和饲料原料作物之一，培育高产、优质的大麦品种显得尤为重要。大麦颖壳的叶绿体发育与籽粒产量、原麦品质、麦芽品质相关。本研究以一份大麦白化颖壳突变体0601（以下简称AL0601）为基础，分别对其表型特征、生理特性、麦芽品质及遗传方式进行了研究，并利用SSR分子标记对该基因进行了初步定位。
　　1.通过AL0601的表型观察，发现白化颖壳突变体在苗期，叶片有黄色斑点;拔节后叶耳（旗叶叶耳为浅紫色）和叶鞘基部缺绿呈白色;抽穗后到成熟前，颖壳缺绿呈白色，而芒和穗轴表现正常绿色。
　　2.通过比较AL0601和野生型苏啤3号的主要农艺性状，白化颖壳对穗数、穗粒数影响不大，但是对突变体的株高和抽穗期有影响，生育期缩短，籽粒干物质的积累受到影响，因此籽粒饱满度和千粒重都显著低于野生型。
　　3.从抽穗开始，测量同时期AL0601与野生型材料苏啤3号旗叶、倒二叶和颖壳的叶绿素含量，比较后发现突变体的颖壳在各个时期叶绿素含量都明显低于野生型，在花后5天差异最为明显，突变体颖壳叶绿素含量仅为同时期野生型的19.8％，而旗叶和倒二叶的叶绿素含量差异不大，且变化趋势相似。
　　4.抽穗后每隔5天对AL0601和野生型苏啤3号的颖果进行香草醛-盐酸溶液浸染试验，比较后发现在突变体颖果中原花色素合成和野生型无明显差异，对成熟籽粒的原花色素含量测定结果表明，突变体的原花色素含量稍低于野生型，野生型为1.15 mg/g，突变体为1.06 mg/g，但是差异不显著。
　　5.通过检测AL0601与野生型苏啤3号的糖化力、浸出率、库尔巴哈值等麦芽品质，发现突变体的浸出物显著低于野生型，而糖化力、α-氨基氮和库尔巴哈值显著高于野生型。
　　6.将AL0601与表型正常的苏啤3号、扬农啤5号、盐02173、盐04014、DF矮壮进行杂交，F1代的颖壳均表现正常，说明该突变体由隐性基因控制;组合AL0601/扬农啤5号和组合AL0601/盐04014的F2代群体均出现正常颖壳和白化颖壳的性状分离，其中组合AL0601/扬农啤5号的F2代群体中正常单株754株，白化颖壳的单株224株，组合AL0601/盐04014的F2代群体中正常单株708株，白化颖壳的单株246株，经卡方检测，两个组合的正常株与突变株株数比例均符合3∶1的孟德尔分离比(x20.05=1.15＜x20.05=3.84;x20.05=0.16＜x20.05=3.84)。表明白化颖壳突变体受一对隐性核基因控制。
　　7.选取扬农啤5号/AL0601的F2代作为定位群体，用分布于大麦7条染色体上的943对SSR标记对两个亲本进行分析，筛选两个亲本之间有多态性的标记，用表现多态的引物对绿色颖壳和白化颖壳基因池进行扩增，然后再用在池间表现多态的引物扩增定位群体，用MAPMAKER EXP3.0软件进行连锁分析，构建该白化颖壳基因的遗传连锁图谱，最终将白化颖壳基因定位在3号染色体上的标记Bmag0508A和Bmae0871之间，遗传距离分别为0.2cM和0.7cM，与标记Bmac0067共分离，暂命名为alm。

目录

论文说明

摘要

1 文献综述

1．1 植物叶绿素突变体的研究与应用

1．1．1 叶绿素突变体的表型和分类

1．1．2 叶绿素缺失突变体研究概况

1．1．3 叶绿素缺失突变体的遗传规律研究

1．1．4 叶绿素缺失突变体机理研究

1．1．5 叶绿素突变体的应用价值

1．2 大麦中叶绿素突变的研究进展

1．3 质量性状基因定位

1．4 分子标记的研究应用

1．4．1 微卫星标记及其应用

1．4．2 其他常用分子标记

1．5 研究目的和意义

2 材料和方法

2．1 研究材料

2．1．2 实验材料

2．1．2 实验仪器

2．2 研究方法

2．2．1 群体构建与田间试验

2．2．2 突变体和野生型的叶绿素含量测定

2．2．3 突变体和野生型的农艺性状及麦芽品质特性测定

2．2．4 突变体和野生型原花色素检测

2．2．5 DNA的提取

2．2．6 已有SSR引物的合成和新SSR标记开发

2．2．7 聚合酶链反应(PCR)及产物的电泳检测

2．2．8 数据分析及绘制连锁图谱

3 结果与分析

3．1 白化颖壳突变体的表型特征

3．2 白化颖壳突变体的叶绿素含量变化

3．3 突变体与野生型原花色素合成比较

3．4 白化颖壳突变体的农艺性状测定

3．6 白化颖壳突变体的麦芽品质特性测定

3．7 白化颖壳变体的遗传分析

3．8 白化颖壳变基因的分子标记定位

3．8．1 亲本及极端群体DNA池间的多态性标记筛选

3．8．2 基因的初定位

4．讨论

4．1 白化颖壳突变体的表型特征

4．2 白化颖壳的分子遗传机制探讨

4．3 颖壳白化对农艺性状的影响

4．4 白化颖壳基因对生理特性和麦芽品质的影响

4．5 大麦颖壳白化突变体在育种中的应用

参考文献

附录A 微卫星标记信息

攻读学位期间取得的研究成果

致谢

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