小麦高蛋白基因、优质亚基和抗白粉病基因聚合及分子标记研究

论文摘要

根据我国现在小麦育种目标,培育抗病、优质的小麦新品系是小麦育种的使命,培育聚合多个基因的小麦品种,积优质、抗病、营养品质好为一体是小麦育种的当务之急。传统的表型鉴定方法难以准确选择具有2个以上优良基因的个体。应用分子标记技术（即分子标记辅助选择）则可以解决这一问题,快速、准确地鉴定出含有多个优良基因的聚合体。本研究通过对具有高蛋白基因GPC、优质亚基5+10和抗白粉病基因Pm21的分子标记分析进行标记辅助选择进行多基因聚合育种。本研究获得以下主要结果:1、高蛋白含量（GPC）基因GPC-B1是控制小麦蛋白质含量的一个有效基因。本研究以携带有高蛋白基因GPC-B1的小麦品系A-GPC,R-GPC,PF638741,PI638740（BC6F3）4份材料为父本,以不具有此基因的小麦品种贵农775、贵农21、X-2003等20个材料为母本,配置杂交组合。用SSR标记对高蛋白基因GPC-B1进行分析。从12对引物中选择到一个具有GPC-B1的标记Xuhw89122。对X-2003/PI638740所得的F2分离群体进行SSR分析,结果表明,该标记特异性强、重复性好,可以有效用于高蛋白基因GPC-B1的分子标记辅助选择中。为进一步说明高蛋白含量基因GPC对小麦中蛋白质含量的表达作用,对亲本及杂交F1进行了蛋白质含量的测定,结果表明,具有高蛋白基因的材料PI638740中蛋白质含量高达20.41%,经过田间试验观察,该材料比其他小麦提前一周左右成熟。而贵州当地的小麦蛋白质含量一般在12-19%之间,在14-16%之间的较多,蛋白质含量能达到18%以上的材料非常少。2、Dx5和1Dy10亚基是小麦高分子量谷蛋白亚基的组成部分,与小麦的烘烤品质相关。在上述亲本材料中,利用5亚基和10亚基的特异PCR标记检测几个已知携带1Dx5和1Dy10基因的材料。对X-2003/PI638740所得的F2分离群体进行特异PCR分析,结果表明,该标记能检测1Dx5和1Dy10基因,此PCR的结果重复性好,特异性较强。用于小麦群体改良品质性状的辅助选择的效率高,为优质小麦的分子标记辅助选择提供了可靠依据。3、小麦抗白粉病基因Pm21是目前抗性最好的Pm基因。利用与之相连锁的SCAR标记检测已知含有Pm21基因的抗白粉病材料,并对X-2003/PI638740所得的F2分离群体进行SCAR分析,验证结果表明,该标记与白粉病基因Pm21连锁,且特异性强、重复性好,可以有效用于抗白粉病基因的分子标记辅助选择中。4、在聚合杂交的基础上,采用早代选择进行抗性鉴定和分子标记辅助选择的策略,进行高蛋白基因GPC-B1、优质亚基1Dx5、1Dy10和抗白粉病基因Pm21聚合体的选择。利用高蛋白基因GPC-B1的SSR标记和5+10优质亚基的特异PCR标记,以及具有抗白粉病基因Pm21的SCAR标记,对复合杂交组合X-2003/PI638740的F2进行分子标记辅助选择,选择到13株聚合有GPC-B1+（1Dx5+1Dx10）+Pm21的植株;16株聚合有GPC-B1+（1Dx5+1Dx10）的植株;42株聚合有GPC-B1+Pm21的植株。这些聚合体后代的获得为进一步选育优质、抗病的小麦新品种提供了优良的基础材料。5、借助小麦高蛋白、抗病基因的标记分析以及小麦品质基因相关的分子标记,初步建立高蛋白、优质抗病小麦育种的分子辅助选择体系,在育种过程中可以对早代材料进行高蛋白含量基因GPC、优质亚基5+10和抗病基因Pm21的分子标记辅助选择,可大大提高杂种后代选择的准确性和育种效率,从而缩短育种年限,加快小麦品种的繁育速度。

论文目录

• 目录
• 摘要
• 英文摘要
• 第一章 文献综述
• 1 常用的DNA分子标记技术
• 1.1 RFLP标记
• 1.2 RAPD标记
• 1.3 AFLP标记
• 1.4 SSR标记简单重复序列（simple sequence repeat,简称SSR）
• 3 分子标记辅助选择的基础及在小麦育种中的应用
• 3.1 小麦高蛋白含量基因的来源、染色体定位及其分子标记
• 3.2 小麦高分子量谷蛋白亚基基因的染色体定位与序列分析以及分子标记
• 3.3 小麦抗白粉病基因的分子标记及辅助育种
• 4 分子标记在基因聚合中的应用
• 5 分子标记辅助选择的应用效果
• 第二章 论文设计
• 1 本研究的目的和意义
• 2 研究内容
• 3 技术路线
• 3.1 分离群体的创建
• 3.2 聚合杂交、分子标记分析与分子标记辅助选择
• 第三章 小麦基因的鉴定及多基因聚合体的分子标记辅助选择
• 1 材料和方法
• 1.1 实验材料
• 1.2 实验方法
• 1.2.1 小麦籽粒蛋白质含量的测定
• 1.2.2 小麦籽粒沉淀指值的测定
• 1.2.3 小麦白粉病的抗性鉴定
• 1.2.4 DNA提取
• 1.2.5 小麦高蛋白含量基因GPC-B1的SSR-PCR扩增
• 1.2.6 小麦优质亚基1Dx5和1Dy10的SSR分析
• 1.2.7 小麦白粉病基因Pm21的SCAR-PCR分析
• 1.2.8 扩增产物的检测
• 1.2.9 所用试剂的配制
• 2 结果与分析
• 2.1 蛋白质含量及沉淀值的测定
• 2.2 引物筛选
• 2.3 复合杂交后代的选择方法
• 2.4 4份小麦高蛋白含量基因GPC-B1的SSR分析及SSR检测
• 2.5 Glu-1位点等位基因的PCR检测
• 2.6 小麦抗白粉病基因Pm21的SCAR分析
• 2.7 高蛋白含量基因GPC、优质亚基5+10和抗白粉病基因Pm21的聚合结果分析
• 3 讨论
• 3.1 GPC-B1特异PCR标记检测与标记辅助选择
• 3.2 1Dx5和1Dy10特异PCR标记检测与标记辅助选择
• 3.3 Pm21抗白粉病基因的分子检测和标记辅助选择
• 3.4 分子标记辅助选择高蛋白基因、优质亚基和抗病基因聚合体
• 3.5 分子标记辅助选择体系的构建
• 3.6 分子标记辅助选择的局限性及解决策略
• 结论
• 致谢
• 参考文献
• 附录