小麦品质相关性状功能标记在种质创新与分子育种中的应用

摘要

选育优质小麦是我国小麦育种工作中的一个重要目标，而功能标记的开发与应用已成为小麦分子育种的重要研究方向，因此研究小麦品质性状相关功能标记在小麦种质创新与分子育种方面的应用具有重大的价值。为了筛选优质的种质资源，为小麦品质性状的遗传改良提供理论和材料基础，本研究采用小麦品质性状相关的19个功能标记，运用PCR扩增和PAGE的方法，分析了七个不同麦区种质材料、自选小麦材料和部分国外材料等共计498份种质资源中品质性状相关基因变异类型的分布规律。主要研究结果如下：
　　（1）利用功能标记PPO16、PPO29、PPO18和PPO33对供试材料进行分子检测。结果表明：小麦PPO活性基因不同变异类型在各生态区的分布存在明显差异，从整体看，北部冬麦区材料中的低PPO活性相关的基因型Ppo-A1b、Ppo-D1a和基因型组合Ppo-A1b/D1a的比例最大，分别为58.5％、70.7%和41.5%，青藏春冬麦区材料中的低PPO活性相关的基因型Ppo-A1b和基因型组合Ppo-A1b/D1a的比例最小，分别为25.0%和0%。这为我国小麦品质改良提供了良好的材料基础。因此，可以考虑用分子标记辅助选择的方法，从北部冬麦区引种，用于小麦籽粒外观品质的遗传改良。
　　（2）利用功能标记LOX16和 LOX18对供试材料进行分子检测。结果表明：7个不同麦区供试材料中高LOX活性相关的基因型TaLox-B1a的分布比例均较低，分别为21.1%（黄淮冬麦区）、19.8%（北部冬麦区）、12.1%（西南冬麦区）、17.6%（长江中下游冬麦区）、0%（青藏春冬麦区）、50%（东北春麦区）、0%（西北春麦区）。
　　（3）分别利用功能标记Vp1B3和Dorm-1对供试材料进行分子检测，结果不完全相同：功能标记 Dorm-1的检测结果显示，供试材料中抗穗发芽材料分布在黄淮冬麦区和长江中下游冬麦区，比例分别为5.1%和1.9%；功能标记Vp1B3的检测结果显示，供试材料中抗穗发芽材料分布在长江中下游冬麦区和西南冬麦区，比例分别为75.0%和74.1%。因此，可以考虑用分子标记辅助选择的方法，从长江中下游冬麦区引种，用于小麦籽粒抗穗发芽特性的遗传改良。
　　（4）利用功能标记MAG264、BDFL-BRD和MAG269对供试材料进行分子检测。结果表明：供试材料在Wx-A1位点和Wx-D1位点全部为野生型；突变型材料主要缺失Wx-B1基因，不同生态地区Wx-B1位点等位基因变异类型Wx-B1b（突变型）的分布情况具体为：北部冬麦区出现Wx-B1b（突变型）变异类型的比例最大，为11.9%；西南冬麦区出现Wx-B1b（突变型）变异类型的比例次之，为10.3%；而青藏春冬麦区和西北春麦区的材料中没有检测到Wx-B1b（突变型）变异类型。
　　（5）利用功能标记YP7A、YP7B-1、YP7B-2、YP7B-3和YP7B-4对供试材料进行分子检测。结果表明：供试材料中含低黄色素含量相关基因型Psy-A1b和Psy-B1b的材料所占比例不高，其中，西南冬麦区和长江中下游冬麦区的材料中，基因型组合Psy-A1b/B1b的比例较大，分别为29.6%和24.0%。因此，仍需加强该基因型的引进和利用。
　　（6）利用功能标记UMN19、UMN25和UMN26对供试材料进行分子检测。结果表明：供试材料中含优质亚基Ax2＊和5+10的材料比例均较低，主要分布在西南冬麦区，优质亚基Ax2＊和5+10的比例分别为7.4%和37.0%。因此，可以考虑用分子标记辅助选择的方法，从西南冬麦区引种，用于小麦籽粒营养品质的遗传改良。
　　（7）对自选材料进行鉴定，结果表明：供试材料中与低PPO活性相关的基因型组合Ppo-A1b/D1a的比例为32.7%；供试材料中不含与高LOX活性相关的基因型TaLox-B1a；利用功能标记Vp1B3和Dorm-1共同检测，均为抗穗发芽类型的材料有两个，分别为501和08（56）-1-1；供试材料在Wx-A1位点、Wx-B1和Wx-D1位点全部表现为为野生型；供试材料中与低黄色素含量相关的基因型组合Psy-A1b/B1b的比例为11.3%；供试材料中没有检测到含优质亚基Ax2＊的材料，含优质亚基5+10的材料比例为19.2%。
　　（8）对国外材料进行鉴定，结果表明：供试材料中含与低PPO活性相关的基因型Ppo-A1b和Ppo-D1a的材料为SunCo；供试材料中不含与高LOX活性相关的基因型TaLox-B1a；利用功能标记Vp1B3和Dorm-1共同检测，没有均为抗穗发芽类型的材料；供试材料在Wx-A1位点、Wx-B1和 Wx-D1位点全部表现为为野生型；供试材料基因型为与低黄色素含量相关的基因型Psy-A1b和 Psy-B1b的有SunCo和wyalkatchem；供试材料中检测到2份含优质亚基Ax2＊和5+10的材料，分别为NSA04-3029和加拿大强筋。

目录

封面

声明

中文摘要

英文摘要

目录

第1章 文献综述

1.1 HWM-GS和LWM-GS功能标记的开发及其应用

1.2 小麦PPO活性相关基因功能标记的开发及应用

1.3 小麦LOX相关基因功能标记的开发及应用

1.4 小麦YPC相关基因功能标记的开发及应用

1.5 小麦籽粒硬度相关基因功能标记的开发及应用

1.6 小麦籽粒胚乳特性相关基因功能标记的开发及应用

1.7 1BL/1RS易位相关标记的开发及应用

1.8 其他品质性状基因标记的开发及其应用

1.9 抗穗发芽功能标记的开发与应用

1.10 本研究的目的意义

第2章 材料和方法

2.1 试验材料

2.2 试验地点

2.3 试验方法

2.4 数据处理

第3章 不同生态区小麦品质相关性状基因的功能标记研究

3.1 不同生态区小麦PPO活性基因分子检测及其分布

3.2 不同生态区小麦LOX活性分子检测及其分布

3.3 不同生态区小麦穗发芽分子检测及其分布

3.4 不同生态区小麦胚乳特性分子检测及其分布

3.5 不同生态区小麦YPC分子检测及其分布

3.6 不同生态区小麦HMW-GS分子检测及其分布

第4章 自选小麦材料品质性状相关基因的功能标记研究

4.1 自选小麦材料PPO活性分子检测及其分布

4.2 自选小麦材料LOX活性分子检测及其分布

4.3 自选小麦材料穗发芽分子检测及其分布

4.4 自选小麦材料胚乳特性分子检测及其分布

4.5 自选小麦材料YPC分子检测及其分布

4.6 自选小麦材料HMW-GS分子检测及其分布

第5章 国外小麦品质性状相关基因的功能标记研究

5.1 国外小麦PPO活性相关基因的分子检测及其分布

5.2 国外小麦LOX活性分子检测及其分布

5.3 国外小麦材料穗发芽分子检测及其分布

5.4 国外小麦材料胚乳特性分子检测及其分布

5.5 国外小麦材料YPC分子检测及其分布

5.6 国外小麦材料HMW-GS分子检测及其分布

第6章 讨 论

6.1 小麦籽粒颜色相关功能标记在种质创新与分子育种中的应用

6.2 小麦穗发芽特性相关功能标记在种质创新与分子育种中的应用

6.3 小麦胚乳特性相关功能标记在种质创新与分子育种中的应用

6.4 小麦HMW-GS相关功能标记在种质创新与分子育种中的应用

第7章 结 论

参考文献

缩略语词汇表

致谢

攻读学位期间的研究成果