多年生簇毛麦1Vb染色体导入小麦及分子细胞遗传学鉴定

摘要

簇毛麦（Dasypyrum）是小麦的野生近缘种之一，具有抗许多病菌、耐旱耐寒、耐盐及分蘖能力强、小穗数多且密穗多花、蛋白质含量非常高等许多栽培小麦所需要的优良性状，是改良小麦的优异野生基因源。簇毛麦属（Dasypyrum）包括一年生簇毛麦（D. villosum）和多年生簇毛麦（D. breviaristatum）两个种。其中对一年生簇毛麦已经有较多的研究，已经有一些优良的基因导入小麦并应用于育种上。但是对多年生簇毛麦研究较少，本研究主要目标是：对普通小麦-多年生簇毛麦部分双二倍体及其与普通小麦回交杂交得到的后代材料，开展分子细胞遗传学鉴定与农艺性状的分析，为小麦分子染色体工程育种提供参考。
　　培育小麦-多年生簇毛麦异染色体系，并对导入普通小麦背景中的多年生簇毛麦染色体的准确鉴定是研究及利用多年生簇毛麦优异基因资源的前提。本研究发现利用两个重复序列开发合成的寡核苷酸探针Oligo-pSc119.2、Oligo-pTa535，和一个微卫星序列开发合成的寡核苷酸探针Oligo-(GAA)7，能区分普通小麦-多年生簇毛麦部分双二倍体与硬粒小麦-一年生簇毛麦双二倍体之间不同的染色体，利用这三个探针及对多年生簇毛麦特异的探针Oligo-pDb12H，本研究建立了普通小麦-多年生簇毛麦部分双二倍体的染色体核型。用Oligo-pSc119.2、Oligo-pTa535和Oligo-(GAA)7这3个探针的荧光原位杂交，鉴定普通小麦-多年生簇毛麦部分双二倍体与普通小麦绵阳11杂交的后代材料，筛选到分别只含1Vb、2Vb、3Vb、5Vb、6VbS和7Vb一种形式的多年生簇毛麦染色体导入普通小麦的材料。其中鉴定出只含1Vb外缘染色体的小麦材料共17株；在这17株中，2株与普通小麦绵阳11杂交的后代都含有多年生簇毛麦1Vb染色体，但是小麦背景染色体变异较大；1株与普通小麦绵阳11杂交的后代中，所有的后代材料都为1对1VbL.5VbL附加而且小麦背景染色体稳定；为了进一步确认鉴定出的这些材料中的1Vb染色体，又用簇毛麦特异的探针Oligo-pDb12H结合1VbL特异性的分子标记进行确认；其它14株含多年生簇毛麦1Vb的材料与普通小麦绵阳11杂交的后代材料不稳定。为了能对1Vb染色体进行追踪鉴定，帮助遗传辅助育种，利用PCR-based Landmark Unique Gene(PLUG)第一同源群的引物对只含1Vb外缘的小麦材料进行分子标记的筛选，获得多年生簇毛麦1Vb特异的分子标记12个。
　　小麦种子蛋白是影响小麦品质的一个主要因素，其中种子蛋白中的谷蛋白，特别是高分子量谷蛋白亚基对小麦品质有很大的影响。因为高分子量谷蛋白基因主要位于小麦族的第1同源群上，所以对鉴定出的只含1Vb的小麦材料进行种子蛋白亚基的分析，发现来自于多年生簇毛麦1Vb染色体表达的特异性高分子量谷蛋白亚基和醇溶蛋白亚基各一条。使用小麦族及其近源属物种的同源高分子量谷蛋白亚基基因的简并引物，对多年生簇毛麦1Vb上的高分子量谷蛋白亚基进行克隆，得到10条位于多年生簇毛麦1Vb的序列，其中一条编码区为1737bp，编码577个氨基酸碱基的序列与发现在只含1Vb染色体的小麦材料中表达的特异性多年生簇毛麦高分子量谷蛋白亚基序列大小相似。
　　综上，本研究鉴定的多年生簇毛麦染色体导入普通小麦的材料，以及多年生簇毛麦染色体特异分子细胞遗传学标记，可以用于小麦多年生簇毛麦优异基因导入小麦的育种实践之中。

目录

声明

第一章 绪论

1.1 小麦的分类、起源与进化

1.2 外源物种基因导入小麦研究进展

1.3 外缘染色体(片段)在普通小麦背景中的鉴定方法

1.4 外源物种高分子量谷蛋白基因导入小麦研究进展

第二章 材料和方法

2.1 实验材料

2.2 实验方法

第三章 结果与分析

3.1 小麦-簇毛麦双二倍体中簇毛麦染色体核型的建立

3.2 多年生簇毛麦染色体导入小麦材料的鉴定

3.3 多年生簇毛麦1Vb染色体材料的鉴定

3.4 多年生簇毛麦1Vb染色体上特异分子标记的筛选

3.5 小麦-多年生簇毛麦1Vb染色体材料的高分子量谷蛋白亚基分析

3.6 染色体1Vb上的高分子量谷蛋白亚基基因的克隆与序列分析

3.7 小麦-多年生簇毛麦1Vb材料醇溶蛋白的分析

第四章 讨论

4.1 小麦背景变异染色体的传递

4.2 簇毛麦种子蛋白基因多样性

第五章 结论

致谢

参考文献

硕士研究生期间取得的成果