小麦与高冰草体细胞杂种后代高分子量麦谷蛋白亚基的遗传、育种及基因分析

论文摘要

本实验对普通小麦济南177与高冰草不对称体细胞杂种后代F5-F8代进行高分子量麦谷蛋白亚基的遗传、育种及基因分析。结果表明：杂种后代中除具有亲本小麦及高冰草的高分子量麦谷蛋白亚基（HMW-GS）或组合外，还具有不同于亲本小麦的HMW-GS亚基及组合。34.8％的株系含有双亲不存在的新HMW-GS亚基及组合，其来源有必要进行研究。品质相关参数的测定结果表明，许多杂种小麦的品系和株系无论是蛋白质含量还是面粉品质，都明显优于亲本济南177。对杂种后代HMW-GS亚基的遗传及其基因序列的分析，不仅可以扩大优质亚基的基因源，而且可以从分子水平上研究体细胞杂种后代HMW-GS基因的起源及变化规律；与常规育种相结合还可以研究杂种株系在小麦育种中的应用。本研究为小麦体细胞杂交机制及小麦体细胞杂种用于小麦品质改良提供了理论依据。主要的研究结果如下： 1 杂种株系HMW-GS的遗传及与LMW-GS的关系 利用SDS-PAGE技术分析了17个体细胞杂种株系F5-F8代的HMW-GS组成，杂种后代中HMW-GS及组合呈现了多样性。根据HMW-GS的组成及其在F5-F8代中的遗传情况，将17个杂种株系分为三种类型：1)四个世代中HMW-GS的类型一致；2)每个世代有少量不同的亚基组合；3)每个世代有丰富的HMW-GS组合。F5代种子及其单粒自交获得的F6代种子的HMW-GS分析结果进一步揭示了绝大多数HMW-GS能够稳定遗传，而且推测这种遗传上的稳定性发生在早代。另外还分析了LMW-GS的组成及变化，发现HMW-GS组成相同的第一种类型，其LMW-GS组成也一致。即使HMW-GS组成不同，杂种株系间的LMW-GS的差异也很小。 2 杂种株系面包加工品质相关参数的测定 测定了11个稳定遗传杂种株系面包加工品质的相关指标，例如，含水量、

论文目录

• 中文摘要
• 英文摘要
• 符号说明
• 第1章 小麦族物种高分子量麦谷蛋白及其编码基因研究进展（文献综述）
• 1.1 小麦种子贮藏蛋白的组成及分类
• 1.2 高分子量麦谷蛋白亚基基因的染色体定位及等位基因
• 1.3 高分子量麦谷蛋白亚基与小麦的加工品质的关系
• 1.4 小麦高分子量麦谷蛋白亚基及基因的结构
• 1.5 小麦高分子量麦谷蛋白亚基的克隆
• 1.6 目前小麦品质改良的研究情况
• 1.6.1 化学诱变育种引起的小麦亚基类型改变
• 1.6.2 辐射诱变引起的小麦亚基类型改变
• 1.6.3 体细胞无性系变异引起的小麦亚基类型
• 1.6.4 外源DNA导入小麦引起亚基改变
• 1.6.5 有性杂交引入麦谷蛋白亚基
• 1.6.6 体细胞杂交引起的变异
• 1.7 HMW麦谷蛋白亚基基因对小麦的遗传转化
• 1.8 小麦高分子量麦谷蛋白的分子标记辅助育种研究
• 1.9 本研究的目的和意义
• 5-F₈代HMW-GS亚基遗传分析—在小麦育种中应用的潜在价值（摘要）'>第2章 小麦与高冰草体细胞杂种后代F₅-F₈代HMW-GS亚基遗传分析—在小麦育种中应用的潜在价值（摘要）
• 2.1 材料与方法
• 2.1.1 材料
• 2.1.2 种子蛋白的提取
• 2.1.3 SDS-PAGE分析
• 2.1.4 加工品质分析
• 2.1.5 HMW-GS亚基的分类及命名
• 2.2 结果与分析
• 2.2.1 SDS-PAGE分析F5代HMW-GS的SDS-PAGE及其品质分析
• 2.2.2 体细胞杂种品系F5-F8代HMW-GS的遗传特点
• 2.2.3 体细胞杂交株系HMW-GS的单粒遗传
• 2.2.4 杂种株系F5-F8代的LMW-GS的遗传特点
• 2.2.5 HMW-GS组成与加工品质参数
• 2.2.6 Ⅱ-12与中国春的有性杂交后代的HMW-GS组成分析
• 2.3 讨论
• 第3章 小麦与高冰草体细胞杂交株系01-51与栽培小麦潍麦8号的育种研究（摘要）
• 3.1 材料与方法
• 3.1.1 植物材料
• 3.1.2 种子蛋白的提取
• 3.1.3 SDS-PAGE分析
• 3.1.4 HMW-GS亚基的分类及命名
• 3.2 结果与分析
• 3.2.1 自交F3代的SDS-PAGE分析
• 3.2.2 自交F3代HMW-GS亚基遗传分析
• 3.2.3 自交F4代的SDS-PAGE分析
• 3.3 讨论
• 第4章 体细胞杂种后代高分子量麦谷蛋白亚基基因的研究（摘要）
• 4.1 材料与方法
• 4.1.1 植物材料
• 4.1.2 种子蛋白的提取
• 4.1.3 SDS-PAGE分析
• 4.1.4 HMW-GS亚基的分类及命名
• 4.1.5 DNA提取
• 4.1.6 PCR扩增
• 4.1.7 PCR产物的T-载体克隆
• 4.1.8 阳性克隆的筛选
• 4.1.8.1 菌落PCR法初步筛选
• 4.1.8.2 酶切验证
• 4.1.9 定向缺失亚克隆
• 4.1.10 DNA序列测定与分析
• 4.2 结果与分析
• 4.2.1 杂种株系11号分离4行的SDS-PAGE分析
• 4.2.2 PCR扩增和分子克隆
• 4.2.3 核苷酸序列测定
• 4.2.3.1 3-1、10-1、16-1核苷酸序列测定
• 4.2.3.2 3-2、10-2、16-2核苷酸序列分析
• 4.2.3.3 3-3、3-4、10-3、16-3核苷酸序列分析
• 4.2.3.4 3-5、10-4、16-4核苷酸序列分析
• 4.2.3.5 3-6、10-5、16-5核苷酸序列分析
• 4.2.4 3-1、10-1、16-1亚基与栽培小麦中等位基因表达序列1Ay亚基的比较
• 4.2.5 3-2、10-2、16-2亚基与栽培小麦中等位基因表达序列1Dy12亚基的比较
• 4.2.6 3-3、3-4、10-3、16-3亚基与栽培小麦中等位基因表达序列1By8、1By9亚基的比较
• 4.2.7 3-5、10-4、16-4亚基与栽培小麦中等位基因表达序列1Bx7、1Bx14、1Bx20亚基的比较
• 4.2.8 杂种后代11号分离4行F5代3个样品的13个HMW-GS亚基的系统进化分析
• 4.2.9 3-2、10-2、16-2与亲本高冰草的1个y型HMW-GS的比较
• 4.2.10 3-4、16-3与亲本高冰草的1个y型HMW-GS的比较
• 4.2.11 10-4和16-4的C末端二级结构预测
• 4.3 讨论
• 4.3.1 复杂DNA模板的PCR扩增
• 4.3.2 HMW-GS编码序列的简并PCR扩增方法
• 4.3.3 HMW-GS编码序列的克隆和测序
• 4.3.4 杂种后代11号分离4行F5代3个样品的HMW-GS亚基与普通栽培小麦以及亲本小麦济南177中HMW-GS的对应关系
• 4.3.5 杂种后代11号分离4行F5代3个样品的HMW-GS亚基基因的来源
• 4.3.6 杂种后代11号分离4行F5代3个样品的Glu-1Ay基因的等位变异
• 4.3.7 杂种株系中HMW-GS亚基对面粉加工品质的可能贡献
• 4.3.8 体细胞杂交技术与小麦育种
• 总结
• 参考文献
• 博士学习期间的研究成果
• 致谢
• 学位论文评阅及答辩情况表