黄淮麦区部分小麦种质资源中矮秆基因的分布及周88114矮矮秆基因的遗传分析

论文摘要

矮秆抗倒是小麦育种的重要目标性状之一,矮秆基因或矮源是矮秆育种的物质基础。现已鉴定的小麦矮秆基因有26个,但由于存在已知和未知的不良遗传连锁,使得真正能够用于小麦育种的只有少数几个,因此,研究不同麦区小麦品种矮秆基因分布的规律和矮源的利用情况,为育种提供直接可资利用的材料和方法,创造或筛选新的矮源和矮秆基因,丰富育种家的亲本圃,对未来育种研究和生产都将具有指导性意义。本试验选用254份黄淮麦区小麦品种（系）,利用BFMR1、DFMR2和微卫星Xgwm261标记检测了矮秆基因Rht-B1b、Rht-D1b和Rht8的分布;用中国春和周88114矮组配回交群体中国春/周88114矮//周88114矮,通过分子标记检测和株高分离对周88114矮矮秆基因的遗传进行了分析,主要研究结果如下:1.分子标记检测结果表明,在254份材料中,含有Rht-B1b、Rht-D1b和Rht8基因的材料分别有84份、171份和178份,分别占总数的33.07%、67.3%和70.1%,它们的平均株高分别为80.7cm、78.5cm和80.7cm。只含有Rht-B1b、Rht-D1b和Rht8基因的材料分别有15份、36份和31份,分别占总数的5.9%、14.2%和12.2%,它们的平均株高分别为83.8cm、80.1cm和86.2cm。同时含有Rht-B1b和Rht-D1b基因的占16.1%,而只含Rht-B1b和Rht-D1b基因的占6.3%,平均株高为73.7cm,Rht-B1b和Rht-D1b基因具有累加效应,两个基因同时存在时株高降低幅度会更大。含Rht-D1b和Rht8基因的占46.9%,含Rht-B1b和Rht8基因的占20.9%,9.8%的品种同时含有Rht-B1b、Rht-D1b和Rht8基因,同时不含这三个矮秆基因的品种只占3.5%。说明黄淮麦区小麦品种（系）中绝大部分品种均含有不同种类的矮秆基因,通过分子检测和系谱分析,Rht-B1b基因来自于郑引4号,Rht-D1b基因来源于农林10号、水源86、辉县红,Rht8基因则来自高加索、玛拉和阿夫。检测结果与系谱分析基本相一致,在系谱关系明确的情况下,微卫星WMS261及基于PCR的两个STS标记可以分别用于对品种（系）Rht8、Rht-B1b和Rht-D1b基因型的鉴定以及育种世代该基因型的筛选。2.周88114矮分别与7个株高差异很大的亲本杂交,F1株高与其双亲及中亲值株高相比表现不一致,其中与中国春和新麦9号杂交的F1株高明显高于中亲值,与豫麦2号、温麦6号、西农02和矮变1号杂交的F1株高稍高于中亲值,与豫农202杂交的F1株高稍低于中亲值,周88114矮与株高较矮的西农02和矮变1号的F1株高低于周88114矮的株高,其它的F1株高均高于周88114矮的株高,这表明这些亲本材料中可能还存在着其它的矮秆基因,矮秆基因间的作用方式是比较复杂的。周88114矮与中国春杂交的BC1F2群体的株高在水地、旱地两种环境条件下有一定差异,水地的平均株高为70.9cm,旱地的平均株高为69.7cm。群体中的株高呈连续性分布,说明周88114矮的株高受多对矮秆基因控制。BC1F2群体的株高在水地环境条件下不符合正态分布,在旱地环境条件下符合正态分布。3.选用632对引物进行扩增和筛选,其中,210对在亲本间扩增出多态性片断,12对在BC1F1群体的高、矮DNA池间显示出多态性。根据作图软件MAPMAKER Version 3.0的要求统计分子标记带型,剔除4对不能连上的SSR标记。共检测到5个QTL,水地检测到2个QTL,旱地检测到3个QTL,单个QTL可以解释的表型变异在3.76%-17.84%之间,可解释的表型总变异为54.36%。在旱地环境中的4B染色体上,在定位区间Xgwm149-Xgwm495的QTL,贡献率最大为17.84%,同时在定位区间Xwmc652-Xgwm6内,LOD值为1.97,贡献率最小为3.76%,表明在4B染色体上有一个主效基因和微效基因,定位在2D上的Xgwm484-Xgdm005贡献率为7.51%。水地环境中,在4B染色体上的QTL的贡献率最大达到了16.86%,而2D染色体上的QTL的贡献率是8.39%,所有QTL的增效基因来均自周88114矮。这些QTL可以被用于矮秆、半矮秆品种选育和分子标记辅助选择育种。

论文目录

• 致谢
• 摘要
• 1 文献综述
• 1.1 国内外矮秆小麦的研究概况
• 1.2 矮秆基因的分类与遗传
• 1.2.1 矮秆基因的分类
• 1.2.2 来源、定位和遗传
• 1.3 常用矮秆基因的分布和利用
• 1.4 矮秆基因的作用
• 1.4.1 降秆作用
• 1.4.2 矮秆基因与产量性状的关系
• 1.4.3 矮秆基因对环境的反应
• 1.5 矮秆基因的遗传研究
• 1.5.1 矮秆基因的鉴定方法
• 1.5.2 矮秆基因的研究方法和研究进展
• 1.5.2.1 形态标记定位和生物化学法
• 1.5.2.2 细胞遗传标记定位及研究进展
• 1.5.2.3 小麦矮秆基因的分子标记
• 2 引言
• 3 材料与方法
• 3.1 试验材料
• 3.2 田间调查
• 3.3 SSR 标记分析
• 3.3.1 DNA 的提取及纯化
• 3.3.2 BSA 法建池
• 3.3.3 SSR 法分析
• 3.3.3.1 SSR 引物
• 3.3.3.2 PCR 反应体系
• 3.3.3.3 PCR 反应程序
• 3.3.3.4 扩增产物电泳检测
• 3.3.3.5 扩增产物的银染检测
• 3.3.4 连锁分析
• 4 结果与分析
• 4.1 矮秆基因在黄淮麦区部分小麦品种（系）中的分布
• 4.1.1 Rht-B1b、Rht-D1b 和 Rht8 的分布
• 4.1.2 Rht-B1b、Rht-D1b 和 Rht8 基因来源分析
• 4.2 骨干亲本周88114 矮矮秆基因的遗传分析
• 1代的株高分析'>4.2.1 周88114 矮与多个亲本杂交所获 F₁代的株高分析
• 1F₂群体成株期株高的鉴定'>4.2.2 BC₁F₂群体成株期株高的鉴定
• 1F₁群体株高性状的 QTL 定位及效应分析'>4.2.3 BC₁F₁群体株高性状的 QTL 定位及效应分析
• 4.2.3.1 徽卫星标记的筛选
• 4.2.3.2 株高 QTL 与株高的关系分析
• 5 结论与讨论
• 5.1 SSR 分子标记技术的特点
• 5.2 关于作图群体的构建
• 5.3 黄淮麦区部分种质资源矮杆基因的分析
• 5.4 周88114 矮矮秆基因的效应分析
• 5.5 分子标记辅助选择在矮秆基因中的应用
• 5.6 拓宽矮源、挖掘新的有利用价值的矮秆基因及今后工作的展望
• 参考文献
• 英文摘要