普通小麦和粗山羊草Glu-1位点遗传多样性研究

论文摘要

高分子量麦谷蛋白是小麦籽粒贮藏蛋白的重要组分,它的组成和数量可以直接影响和决定小麦的加工品质。分析小麦高分子量麦谷蛋白亚基的组成,发掘优异HMW等位基因,在品质育种上有重要应用价值;同时也是评价种质资源遗传多样性的有用工具之一。本文以湖北小麦栽培品种、中国特有小麦（西藏半野生小麦、云南小麦和新疆小麦）及粗山羊草为材料,分析它们的高分子量麦谷蛋白亚基组成,并对Glu-1位点遗传多样性进行研究。主要结果如下:1.普通小麦高分子量麦谷蛋白新等位基因的发掘在391份湖北小麦品种（系）的Glu-1位点,发现6个新的高分子量麦谷蛋白等位基因,Glu-B1位点有3个:（1Bx7*+1By8*）、（1Bx6+1By8**）和（1Bx7+1By8**）,Glu-D1位点3个:（1Dx4+1Dy null）、（1Dx4+1Dy9.5）和（1Dx5*+1Dy12）。2.普通小麦Glu-1位点高分子量麦谷蛋白组成等位基因1Ax null、7+8和2+12是湖北小麦地方品种、育成品种（系）和新品种（系）Glu-1位点等位基因频率最高的变异类型,但群体间的基因频率存在较大差异。在Glu-A1位点,新品种（系）中1Ax null的频率与育成品种（系）和地方品种的相比,分别下降12.77%和23.85%;而1Ax1亚基则分别提高9.61%和20.31%。Glu-B1位点上,新品种（系）中14+15和7+9亚基的频率,比育成品种（系）和地方品种的都有所提高,14+15亚基提高4.53%和7.7%,7+9亚基提高5.01%和20.95%;而7+8和17+18亚基则有所降低,7+8亚基下降4.92%和23.13%,17+18下降1.1%和4.95%。新品种（系）Glu-D1位点上2+12亚基的频率,比育成品种（系）和地方品种下降了32.38%和20.3%,而优质亚基5+10的频率则提高32.6%和20.86%。新品种（系）的HMW-GS组成与育成品种（系）和地方品种相比,在总体上有了明显的改善。含优质亚基5+10的材料在新品种（系）中,比育成品种（系）和地方品种提高17.35%和32.01%,而含2+12的材料分别下降33.62%和14.36%。3.地方品种的遗传多样性和遗传分化地方品种群体Glu-1位点上遗传多样性较高（A=5.33,P=1.00,Ae=1.352,H=0.2381）,但遗传多样性在湖北6个麦区有所变化。第3麦区的多样性（A=3.67,P=1.00,Ae=1.451,H=1.2787）最高,而第2麦区的多样性最低（A=1.33,P=0.33,Ae=1.123,H=0.0896）。各麦区内的基因多样度平均值（HS=0.1941）远远大于麦区间的平均值（DST=0.0439）,说明地方品种Glu-1位点6个麦区内的基因多样度高于麦区之间的基因多样度。Glu-1位点的基因分化系数（GST）的平均值为0.1846,表明总遗传多样性的18.46%存在于各麦区之间,而81.54%存在于各麦区之内。4.新品种（系）、育成品种（系）和地方品种遗传多样性比较地方品种和育成品种（系）里蕴藏着比较丰富的HMW等位基因变异类型。新品种（系）Glu-1位点上检测到的HMW-GS等位变异数（14种）,少于育成品种（系）（15种）和地方品种（16种）。然而,Glu-1位点上的等位基因在新品种（系）中的分布更趋于均衡,新品种（系）的遗传多样性指数（H=0.5340）高于育成品种（系）（H=0.4169）和地方品种（H=0.2442）。5.中国特有小麦高分子量麦谷蛋白的遗传多样性在50份西藏半野生小麦Glu-1位点,检测到10种HMW-GS等位变异,并发现了新等位基因（7**+8）和罕见等位基因（2+12*）,然而群体的Glu-1位点遗传多样性水平较低（A=3.33,P=1.00,Ae=1.220,H=0.1646）。西藏半野生小麦共有7种亚基组合类型,（null,7+8,2+12）是出现比例最高的（69.64%）。10份云南小麦有4种HMW亚基组合类型:（null,7,2+12）、（null,7+8,2+12）、（null,17+18,5+10）和（null,7+8,2+12*）。2份新疆小麦的HMW亚基组合都是（null,7+8,2+12）。6.粗山羊草高分子量麦谷蛋白组成47份粗山羊草的Glu-Dt1位点有5个x-型亚基和4个y-型亚基。1Dtx1.1是1个新的x-型亚基,迁移率比普通小麦的1Ax1亚基稍慢,这是目前在粗山羊草中发现的分子量最大的亚基。粗山羊草中有8个等位基因:1.1t + 11t、1t + 11t、1.5t + 12t、2t + 10.1t、2t + 11t、2t + 12t、2t + 12.4t、3t + 11t。其中有2个等位基因1.1t + 11t和2t + 12.4t未见有过报道。本文的研究结果为普通小麦品种的品质改良及其遗传基础研究,提供了新的材料和参考。

论文目录

• 摘要
• Abstract
• 1 绪言
• 1.1 小麦高分子量麦谷蛋白亚基的等位变异
• 1.2 高分子量麦谷蛋白与小麦品质的关系
• 1.3 中国小麦遗传资源及其HMW-GS 遗传多样性研究
• 1.4 本文的研究内容和目的
• 2 湖北小麦地方品种HMW-GS 组成及遗传多样性分析
• 2.1 引言
• 2.2 实验材料
• 2.3 实验方法
• 2.4 实验结果
• 2.5 讨论
• 2.6 本章小结
• 3 湖北小麦育成品种（系）HMW-GS 组成及遗传多样性分析
• 3.1 引言
• 3.2 实验材料
• 3.3 实验方法
• 3.4 实验结果
• 3.5 讨论
• 3.6 本章小结
• 4 湖北小麦新品种（系）HMW-GS 组成及遗传多样性分析
• 4.1 引言
• 4.2 实验材料
• 4.3 实验方法
• 4.4 实验结果
• 4.5 讨论
• 4.6 本章小结
• 5 中国特有小麦HMW-GS 组成及遗传多样性分析
• 5.1 引言
• 5.2 实验材料
• 5.3 实验方法
• 5.4 实验结果
• 5.5 讨论
• 5.6 本章小结
• 6 粗山羊草HMW-GS 多样性分析
• 6.1 引言
• 6.2 实验材料
• 6.3 实验方法
• 6.4 实验结果
• 6.5 讨论
• 6.6 本章小结
• 7 总结与展望
• 7.1 主要研究结果
• 7.2 后续研究展望
• 致谢
• 参考文献
• 附录1 攻读学位期间发表的学术论文目录