硬粒小麦—簇毛麦双倍体花粉辐射高效诱导属间染色体易位

论文摘要

簇毛麦是小麦的一个野生近缘种,抗白粉病、锈病、全蚀病、眼斑病及梭条花叶病毒病等多种病害,还兼有抗寒耐旱、分蘖力强、密穗多花、籽粒蛋白质含量高等特性,是小麦遗传改良的优良基因源。抗白粉病基因Pm21和抗梭条花叶病基因Wss1已分别以整臂易位6VS·6AL和4VS·4DL的形式被成功转移到普通小麦背景中。为了定位、转移和利用簇毛麦其它有益基因,本研究以硬粒小麦-簇毛麦双倍体为基础材料,用花粉辐射诱导小麦-簇毛麦属间染色体易位,研究辐射诱导效应和易位染色体的传递行为,并用筛选的EST-STS分子标记对普通小麦背景中的簇毛麦染色体或染色体片段的身份进行鉴定。1小麦-簇毛麦染色体易位的高效诱导与传递为了诱导更多小麦-簇毛麦属间染色体易位,采用60Co-γ射线800 rad、1200 rad、1600 rad三种剂量照射硬粒小麦-簇毛麦双倍体即将成熟的花粉,分别在照射后第1、2、3天从辐射处理过的麦穗上取新鲜花粉给已去雄的普通小麦中国春授粉。用基因组原位杂交方法,在M1代检测小麦-簇毛麦属间染色体易位,分别在BC1、BC2、BC3代考查易位染色体的传递行为。结果表明：这3种辐射剂量都可以高效诱导小麦-簇毛麦染色体易位,并且M1代种子发芽正常。在800～1600rad剂量范围内,随着辐射剂量的提高,易位诱导频率和染色体臂内断裂融合频率增加。辐射处理后第1天采集的花粉,授粉后产生的M1植株易位诱导频率较高。M1代检测到的小麦-簇毛麦易位染色体有70%以上可通过雌配子传递给BC1代,在BC1代重现的易位染色体在随后的世代中绝大多数都能检测到。各种类型易位染色体在不同遗传背景中的传递率具有相对稳定性,通过雌、雄配子的传递率均为整臂易位染色体>外源小片段易位染色体>外源大片段易位染色体。易位染色体通过雌配子的传递率通常高于通过雄配子的传递率。2基于EST-PCR的簇毛麦染色体特异分子标记筛选及应用通过用普通小麦中国春对易位诱导群体连续回交,已得到普通小麦背景中只包含单条簇毛麦染色体或单条小麦-簇毛麦易位染色体的一些单株。为了鉴定这批材料中的簇毛麦染色体身份,根据小麦、水稻的EST序列合成了240对STS引物,其中34对引物在普通小麦中国春与簇毛麦间存在多态性；进一步对亲本及簇毛麦二体异附加系进行PCR扩增分析,标记CINAU32-300可追踪簇毛麦1V染色体,标记CINAU33-280 CINAU34-510、CINAU35-1100和CINAU37-400可追踪簇毛麦2V染色体,标记CINAU38-250可追踪簇毛麦3V染色体,标记CINAU39-950和CINAU40-800可追踪簇毛麦4V染色体,标记CINAU41-745、CINAU42.1050和CINAU43-245可追踪簇毛麦5V染色体,标记CINAU44-765和CINAU45-495可追踪簇毛麦7V染色体。加上本研究室已开发的2个6V染色体特异标记,用这些簇毛麦染色体特异分子标记鉴定辐射诱导材料的部分回交后代,选育出小麦背景中只包含单条簇毛麦染色体的整套1V～7V染色体系,同时有18条易位染色体的簇毛麦身份得到确定,表明这些标记可以用来快速检测普通小麦背景中的簇毛麦染色体或染色体片段。3普通小麦-簇毛麦1V染色体系的选育与鉴定簇毛麦1V染色体长臂具有编码高分子量谷蛋白亚基的位点Glu-V1,短臂具有编码低分子量谷蛋白亚基的位点Glu-V3和ω、γ醇溶蛋白位点Gli-V1,小麦-簇毛麦1V附加系和代换系的蛋白质含量和沉降值均高,将簇毛麦1V染色体的优质基因导入普通小麦,进一步创造小麦-簇毛麦1V染色体易位系是小麦品质改良的有效途径。为转移和利用簇毛麦1V染色体上的优质基因,在（中国春/硬粒小麦-簇毛麦双倍体（60Co-γ射线照射花粉）//中国春）回交后代中,综合运用染色体C-分带、荧光原位杂交、高分子量谷蛋白亚基分析和分子标记分析,从BC1F1-BC1F3代中检测到1V染色体系,在BC1F3、BC2F1代中选育出分别涉及簇毛麦1V染色体长臂和短臂的四种染色体结构变异系,包括1VS·W易位系、W·1VL易位系、1VS单端体系和1VL端二体系,为小麦育种创造了新的种质资源。

论文目录

• 摘要
• Abstract
• 第一部分:文献综述
• 一、小麦的基因源及其利用
• 1 小麦基因源
• 2 小麦基因源的利用
• 二、簇毛麦有益基因的转移和利用
• 1 簇毛麦的利用价值
• 2 簇毛麦染色体的命名及与小麦的同源性
• 3 簇毛麦有益基因导入小麦研究进展
• 三、小麦-外源易位染色体的诱导
• 1 着丝点断裂-融合诱导易位
• 2 细胞培养诱导易位
• 3 Ph基因调控诱导易位
• 4 杀配子基因诱导易位
• 5 辐射诱导易位
• 四、普通小麦背景中簇毛麦染色质的鉴定
• 1 形态标记
• 2 细胞学标记
• 3 生化标记
• 4 分子标记
• 第二部分:研究报告
• 第一章 小麦-簇毛麦染色体易位的高效诱导与传递
• 1 材料与方法
• 1.1 材料
• 1.2 辐射杂交方法
• 1.3 易位染色体传递
• 1.4 根尖体细胞有丝分裂中期染色体制片
• 1.5 簇毛麦基因组DNA提取
• 1.6 基因组荧光原位杂交
• 1.7 易位染色体分类
• 2 结果与分析
• 2.1 辐射剂量和授粉时期对杂交结实率和杂种生活力的影响
• 2.2 辐射剂量和授粉时期对易位染色体的诱导效应
• 2.3 辐射剂量对易位染色体类型的诱导效应
• 2.4 小麦-簇毛麦易位染色体的重现率
• 1:2代的传递'>2.5 不同类型易位染色体在BC_1:2代的传递
• 2:3代的传递率'>2.6 不同类型易位染色体在BC_2:3代的传递率
• 3 讨论
• 第二章 基于EST-PCR的簇毛麦染色体特异分子标记筛选及应用
• 1 材料与方法
• 1.1 试验材料
• 1.2 引物
• 1.3 基因组DNA提取
• 1.4 PCR反应
• 1.5 酶切反应
• 2 结果与分析
• 2.1 簇毛麦染色体特异分子标记的筛选
• 2.2 用簇毛麦特异分子标记鉴定普通小麦-簇毛麦异染色体系
• 2.3 用簇毛麦特异分子标记鉴定小麦-簇毛麦易位染色体
• 3 讨论
• 第三章 普通小麦-簇毛麦1V染色体系的选育与鉴定
• 1 材料和方法
• 1.1 材料
• 1.2 根尖细胞有丝分裂中期染色体制片
• 1.3 染色体C-分带
• 1.4 荧光原位杂交
• 1.5 高分子量谷蛋白鉴定
• 1.6 分子标记鉴定
• 2 结果与分析
• 2.1 簇毛麦1V染色体系的选育
• 2.2 簇毛麦1V端体的选育
• 2.3 簇毛麦1V易位系的选育
• 3 讨论
• 全文结论
• 参考文献
• 致谢