山羊草四个物种细胞质向四川小麦转移及细胞质分子标记研究

论文摘要

小麦族（Triticeae）是禾本科植物中十分重要的一个族,具有极其丰富的遗传变异类型,为麦类作物育种提供了一个巨大的核基因库和多样化的细胞质来源。本文将四个山羊草物种（Aegilops）细胞质转入四川小麦遗传背景,并开发了两个山羊草物种的细胞质分子标记,同时对叶绿体psaC基因进行了序列测定与信息挖掘。其主要结果如下:1.四个山羊草物种细胞质向四川小麦转移将易变山羊草（Ae.variabilis）AS24、牡山羊草（Ae.juvenalis）AS116、节节麦（Ae.tauschii）AS60和卵穗山羊草（Ae.ovata）AS6分别与四川小麦品种（品系）杂交,结合回交和自交选择,得到了山羊草物种细胞质的核质杂种后代。同时,将Ae.variabilis和Ae.juvenalis的抗条锈病基因转入小麦遗传背景,获得稳定的抗病品系。为进一步扩大小麦品种的遗传基础提供了资源材料。2.两个山羊草物种细胞质的分子标记通过比较普通小麦中国春与山羊草物种细胞质叶绿体rbcL-cemA基因区域发现,该区域存在大量的碱基缺失与插入导致不同DNA长度变异,特别是在pseudo rpl23基因和psaI基因间的非编码间隔区存在很大的长度变异,利用该区域我们设计相应的一对引物,根据PCR扩增片断在琼脂糖凝胶电泳后的大小差异,可以快速、方便的将D型（Ae.tauschii）、D2型（Ae.juvenalis）与B型（普通小麦）细胞质区分开来,从而为准确鉴定和识别该类细胞质提供了可靠的分子标记。3.叶绿体psaC基因的序列测定与信息挖掘植物叶绿体基因组的psaC基因有非常重要的功能,是植物光化学反应和光系统Ⅰ的组成成分。本研究对小麦族11个物种的psaC基因进行了扩增、测序和对比分析。结果表明:（1）psaC基因编码区非常保守,存在3个SNP位点,但这3个突变位点都为同义突变,并没有引起氨基酸的改变。（2）在psaC基因的间隔区,栽培大麦多了一个6 bp的’CAAAAA’多核苷酸插入。在已经研究的植物中,该’CAAAAA’多核苷酸插入是栽培大麦所特有的,表明该片段是在大麦物种分化以后插入的。该片段不但可以作为栽培大麦特异的标记序列,而且在大麦属物种的系统进化关系研究中有特殊的用途。（3）发现的SNPs位点可用于相关物种的细胞质分子标记开发。

论文目录

• 摘要
• Abstract
• 1 文献综述
• 1.1 细胞质遗传概述
• 1.2 小麦异源细胞质遗传效应及其应用
• 1.2.1 异源细胞质对小麦育性的影响与利用
• 1.2.2 异源细胞质对小麦产量及品质性状的影响与利用
• 1.2.3 异源细胞质对小麦生长发育特征的影响与利用
• 1.2.4 异源细胞质对小麦抗性的影响与利用
• 1.2.5 异源细胞质对小麦生理生化特性的影响与利用
• 1.2.6 异源细胞质对小麦单倍体诱导及染色体行为的影响与利用
• 1.2.7 异源细胞质对小麦后代遗传变异和基因表达等的影响
• 1.3 立题依据
• 2 材料和方法
• 2.1 山羊草四个物种细胞质向四川小麦转移
• 2.1.1 植物材料
• 2.1.2 试验方法
• 2.2 细胞质分子标记的研究
• 2.2.1 山羊草物种细胞质分子标记的研究
• 2.2.1.1 植物材料
• 2.2.1.2 总DNA提取
• 2.2.1.3 PCR扩增及扩增产物的检测
• 2.2.2 小麦族叶绿体psaC基因的序列测定与信息挖掘
• 2.2.2.1 植物材料
• 2.2.2.2 总DNA提取
• 2.2.2.3 叶绿体psaC基因的PCR扩增和克隆
• 2.2.2.4 叶绿体psaC基因序列分析方法
• 3 结果与分析
• 3.1 异源细胞质转移及新材料创制
• 3.1.1 异源细胞质材料转移后代
• 3.1.2 特殊异源细胞质转移材料的田间表现
• 3.2 两种山羊草物种细胞质分子标记
• 3.2.1 PCR引物设计
• 3.2.2 PCR扩增
• 3.3 小麦族叶绿体psaC基因的序列测定与信息挖掘
• 3.3.1 小麦族叶绿体psaC基因的PCR扩增和克隆
• 3.3.2 小麦族叶绿体psaC基因的PCR扩增片段的序列分析
• 3.3.3 同源序列比较和氨基酸序列分析
• 4 讨论与结论
• 4.1 异源细胞质的利用
• 4.1.1 异源细胞质在核质杂种育种中的利用
• 4.1.2 异源细胞质在单倍体育种中的特殊用途
• 4.2 细胞质分子标记研究
• 4.2.1 两种山羊草物种细胞质分子标记
• 4.2.2 小麦族叶绿体psaC基因
• 4.3 外源优异核基因的利用
• 参考文献
• 致谢
• 附录
• 在读期间发表的学术论文