陕西小麦谷蛋白亚基（基因）组成分析和强筋亚基分子标记多重PCR体系构建

论文摘要

作为小麦重要贮藏蛋白组分的谷蛋白,由高分子量谷蛋白亚基（HMW-GS）和低分子量谷蛋白亚基（LMW-GS）组成。不同谷蛋白亚基组成对小麦的品质效应大小不同,是小麦品质遗传改良的重要内容。鉴定和分析小麦谷蛋白亚基组成、构建快速检测编码强筋亚基的基因的多重PCR体系,明确现有品种和种植资源品质相关遗传组成信息、建立强筋小麦遴选技术体系,对小麦育种、推广、食品加工具有指导意义。小麦是陕西重要粮食作物,陕西育成的小麦品种在我国小麦生产和育种中起到了重要作用。本研究选用175份陕西境内小麦品种（系）为材料,首先将SDS-PAGE与STS标记方法相结合,检测HMW-GS或编码基因组成,分析其分布特点;随后,利用Glu-A3和Glu-B3位点的一系列STS标记,检测LMW-GS基因组成,分析其分布特点;最后,选用前人已确定谷蛋白基因组成的12份品种作为对照材料,构建可同时检测5个位点上与强筋亚基相关基因的多重PCR体系,并利用本研究中SDS-PAGE和STS确定的62份陕西品种作为验证材料,进一步证实构建的多重PCR体系的有效性。获得的研究结果如下:1.在陕西小麦品种（系）中,Glu-A1位点存在3种亚基,即Null、1和2*,分别占44.6%、53.7%和1.7%;Glu-B1位点存在11种亚基,即6+8、6+8*、7、7+8、7*+8、7+8*、7*+8*、7+9、7*+9、14+15和17+18,分别占0.6%、1.1%、1.1%、6.9%、14.3%、2.3%、10.2%、5.7%、38.9%、17.2%和1.7%;Glu-D1位点存在4种亚基,分别为2+12、3+12、4+12和5+10,依次占84%、0.6%、5.7%和9.7%。三个位点共存在18种HMW-GS类型,构成36种组合形式,组合1/7*+9/2+12和N/7*+9/2+12频率最高,均占13.1%;低于3份品种（系）数量的组合类型占总组合数50.0%。2.在陕西不同地区小麦中,Glu-A1、Glu-B1和Glu-D1位点亚基种类及组合分布比例也不同。陕南地区存在24种组合类型,1/7*+9/2+12和N/7*+9/2+12类型为主,频率分别为15.9%和12.7%;关中地区存在21种组合类型,组合1/7*+9/2+12和N/7*+9/2+12为主,频率分别为24.2%和15.4%;渭北旱塬地区存在15种组合类型,1/7+8*/2+12类型为主,频率为19.0%。3.在陕西小麦品种（系）中,Glu-A3位点存在4种等位变异,即Glu-A3a、Glu-A3b、Glu-A3c和Glu-A3d,依次占12.6%、1.7%、58.3%和27.4%;Glu-B3位点存在8种变异类型,即Glu-B3a、Glu-B3b、Glu-B3d、Glu-B3e、Glu-B3f、Glu-B3g、Glu-B3i和Glu-B3j,分别占4.6%、2.9%、45.7%、0.6%、2.9%、8.5%、4.0%和30.8%。两个位点共存在12种等位变异,构成21种组合形式,组合Glu-A3c/Glu-B3d、Glu-A3c/Glu-B3i频率较高,分别占23.4%和18.3%,低于3份材料的组合类型占总组合数的71.4%。4.在陕西不同地区小麦中,Glu-A3和Glu-B3位点等位变异种类及组合分布比例也不同。陕南地区存在16种组合类型,Glu-A3c/Glu-B3j、Glu-A3c/Glu-B3g类型较为普遍,频率分别为19.0%和15.9%;关中地区存在15种组合类型,以Glu-A3c/Glu-B3d、Glu-A3c/Glu-B3j类型为主,分别占24.1%和20.9%;渭北旱塬地区存在8种类型,最主要的类型为Glu-A3c/Glu-B3d,占52.3%。5.通过不断调试PCR反应体系和程序,最终构建了一次PCR可同时间接检测7个与强筋有关基因（位点）Ax1/Ax2*、Bx7OE、Dx5、Glu-A3d、Glu-B3i和Glu-B3j的体系,该体系检测的结果表明,不但12份对照检测的结果与前人研究的一致,而且62份陕西品种检测的结果与本研究采用SDS-PAGE和单一PCR检测的结果完全一致,说明本研究构建的多重PCR体系结果稳定可靠。本研究采用SDS-PAGE与STS标记方法相结合,检测陕西小麦HMW-GS组成,明确了陕西小麦HMW-GS的组成和分布特点,并发现了陕西小麦存在7*和8*亚基;利用分子标记,首次系统分析了陕西小麦Glu-A3和Glu-B3位点编码LMW-GS基因的组成和分布;构建了一套与面筋强度相关基因（位点）的多重PCR检测体系,涉及5个位点Glu-A1、Glu-B1、Glu-D1、Glu-A3和Glu-B3,包括直接检测6个基因（位点）Axnull、Bx7OE、Dx5、Glu-A3d、Glu-B3i和Glu-B3,可达到最终检测Ax1或Ax2*、Bx7OE、Dx5（+Dy10）、Glu-A3d和Glu-B3i基因及是否为1B?1R易位系的目的。本研究获得的结果,对小麦品种品质遗传改良、栽培和食品加工等提供依据。

论文目录

• 摘要
• ABSTRACT
• 第一章 文献综述
• 1.1 高分子量谷蛋白研究进展
• 1.1.1 命名、分类、研究方法及分布
• 1.1.2 与品质的关系
• 1.1.3 分子标记
• 1.2 低分子量谷蛋白研究进展
• 1.2.1 命名、分类、研究方法及分布
• 1.2.2 与品质的关系
• 1.2.3 分子标记
• 1.3 多重PCR 研究进展
• 1.3.1 概念和原理
• 1.3.2 多重PCR 开发技巧
• 1.3.3 与小麦品质相关的多重PCR 体系的开发
• 1.4 本研究的目的意义
• 1.5 本研究技术路线
• 第二章 陕西小麦高分子量谷蛋白亚基（基因）检测与分布分析
• 2.1 材料和方法
• 2.1.1 材料
• 2.1.2 方法
• 2.2 结果与分析
• 2.2.1 HMW-GS 的检测
• 2.2.2 HMW-GS 的分布分析
• 2.3 讨论
• 2.3.1 HMW-GS 鉴定方法对比
• 2.3.2 陕西小麦HMW-GS 组成现状及育种目标
• 2.4 小结
• 第三章 陕西小麦低分子量谷蛋白亚基基因检测与分布分析
• 3.1 材料和方法
• 3.1.1 材料
• 3.1.2 方法
• 3.2 结果分析
• 3.2.1 Glu-A3 位点等位基因检测
• 3.2.2 Glu-B3 位点等位基因检测
• 3.2.3 Glu-A3 和Glu-B3 位点等位基因的分布分析
• 3.3 讨论
• 3.3.1 低分子谷蛋白亚基鉴定方法对比
• 3.3.2 陕西小麦低分子谷蛋白亚基基因组成现状及育种目标
• 3.4 小结
• 第四章 强筋小麦多重PCR 体系的建立与验证
• 4.1 材料与方法
• 4.1.1 材料
• 4.1.2 方法
• 4.2 结果与分析
• 4.2.1 多重PCR 体系的建立
• 4.2.2 多重PCR 体系的验证
• 4.3 讨论
• 4.3.1 多重PCR 体系的有效性
• 4.3.2 多重PCR 体系的实用性
• 4.3.3 构建多重PCR 体系的一些建议
• 4.4 小结
• 第五章 结论
• 5.1 本研究的结论
• 5.2 本研究的创新点
• 参考文献
• 附件
• 致谢
• 作者简介