高低戊聚糖含量小麦种质资源的筛选及普通小麦戊聚糖含量、籽粒硬度的QTL定位

摘要

小麦是世界上最重要的粮食作物之一，也是营养价值最全，加工副产品最多的粮食作物。筛选具有优良的重要育种目标性状的基因资源、研究小麦品质性状的遗传机理，对于小麦育种有重要意义。对小麦品质性状的遗传研究主要集中在蛋白质和淀粉等组分上，忽视了部分含量较少而对品质有重要影响的组分，戊聚糖就是其中之一。戊聚糖是小麦重要的功能性成分，对小麦的营养和加工品质都有重要的影响。本研究将在筛选高/低戊聚糖含量遗传资源的基础上，利用本实验室构建的重组自交系作图群体，构建分子标记遗传图谱，对戊聚糖含量、硬度相关性状QTL/基因进行分子标记定位，促进相关性状的小麦分子标记辅助育种。
　　 167份小麦品种中高/低戊聚糖含量品种的筛选
　　 本研究于2006年和2007年两年测定了67份小麦品种的水溶性戊聚糖含量、非水溶性戊聚糖含量和总戊聚糖含量，从中筛选到水溶性戊聚糖含量两年都比较高的小麦品种红壳光头和和尚麦-4，其含量均在1.20％以上，水溶性戊聚糖含量两年都比较低的小麦品种阿夫，两年含量均低于0.70％；筛选出非水溶性戊聚糖两年含量都比较高的小麦品种无芒长四红、火烧头和红和尚，其含量均在7.00％以上，含量较低的品种下蜀小麦和丝籽麦，其含量均低于5.80％；筛选出总戊聚糖含量都比较高的品种火烧头和红和尚，其含量两年均为8.10％以上。
　　 对67份小麦品种两年的水溶性戊聚糖、非水溶性戊聚糖和总戊聚糖含量测定结果进行方差分析，结果发现品种、年份及品种和年份互作对小麦籽粒三种戊聚糖含量影响极显著(1％)。从F值大小可以看出，对于水溶性戊聚糖和总戊聚糖含量，环境因素大于遗传因素的影响；而对于非水溶性戊聚糖含量，遗传因素则大于环境因素的影响。
　　 2苏麦3号×Alondra’sRIL群体遗传图谱的构建
　　 苏麦3号和Alondra’s水溶性戊聚糖含量和非水溶性戊聚糖含量表现明显差异，为了研究戊聚糖含量的遗传基础，本研究利用以苏麦3号为母本、Alondra’s为父本构建的F2∶12重组自交系群体，首先构建分子标记连锁图。选用定位于小麦21条染色体上的626对引物（包括SSR、EST和STS）在苏麦3号和Alondra’s间进行扩增，筛选出234对引物在两亲本间具有多态性，多态率为37.38％。选取其中条带数目较少、扩增清晰的116对多态性引物对RIL群体进行扩增。利用这116个分子标记扩增信息，利用MAPmaker3.0软件，在LOD＞3.0，重组率为37.2％时，进行分子连锁图谱的绘制，构建了包含25个连锁群、87个分子标记的连锁图谱。连锁群的总长度是645.6cM,标记间的平均遗传距离7.421 cM。根据已发表的标记所属的染色体，25个连锁群分别属于1B、2A、2D、3B、3D、4A、SA、5B、5D、6A、7A、7B和7D染色体.
　　 3戊聚糖含量相关QTL定位
　　 利用地衣酚-盐酸法测定结果表明，苏麦3号和Alondra’s水溶性戊聚糖含量和非水溶性戊聚糖含量分别为0.68％和0.88％、6.34％和5.65％,存在较大差异，表明苏麦3号×Alondra’s RIL群体是进行戊聚糖定位的良好群体。本研究对苏麦3号×Alondra’sRIL群体F12家系的水溶性戊聚糖和非水溶性戊聚糖含量进行测定的基础上，利用已建立的分子标记连锁图谱，采用Windows QTL Cartographer2.5软件、复合区间作图法对普通小麦水溶性戊聚糖含量和非水溶性戊聚糖含量进行QTL定位，将与水溶性戊聚糖含量相关的QTL定位到7A染色体上，贡献率是19.90％，与左边标记Xwmc603和右边标记Xbarc195的遗传距离分别为4.0cM和11.2cM;将与非水溶性戊聚糖含量相关的QTL定位到3B染色体上，贡献率为9.39％，位于标记Xcfp30所在区域。
　　 4籽粒硬度QTL定位
　　 利用单粒谷物测定仪(SKCS)测定籽粒硬度结果表明，苏麦3号和Alondra’s的籽粒硬度分别为42.23和81.19，差异显著，苏麦3号×Alondra’s F12 RIL群体可以用于籽粒硬度的定位，结合测定了苏麦3号×Alondra’s F2∶12RIL群体家系的籽粒硬度测定结果和已建立的分子标记连锁图谱，采用Windows QTL Cartographer2.5软件、复合区间作图法对普通小麦籽粒硬度进行QTL定位，鉴定出3个与籽粒硬度相关的QTL，分别定位在2D、4A及5D染色体上，贡献率分别为21.07％、8.68％和54.33％，其中位于5D染色体标记Xbarc140-Xwmc479区间的QTL贡献率最高，为54.33％.

目录

文摘

英文文摘

第一部分 文献综述

第一章 普通小麦戊聚糖研究进展

一 戊聚糖的概念

二 戊聚糖的分类

三 戊聚糖在谷物中的分布

四 小麦戊聚糖的结构和组成

五 小麦戊聚糖的测定方法

六 戊聚糖的理化性质

七 戊聚糖与小麦品质的关系

八 戊聚糖的生理功能性质

九 小麦戊聚糖含量的遗传育种研究

十 小麦戊聚糖研究存在的问题及展望

第二章 普通小麦分子标记技术与QTL定位研究进展

一、遗传图谱的构建

二 数量性状QTL定位

三 小麦戊聚糖含量QTL定位研究进展

四 小麦籽粒硬度定位的研究进展

五 本研究的目的和意义

第二部分 研究报告

第三章 高低戊聚糖含量小麦种质资源的筛选

一 材料与方法

二 结果与分析

三 讨论

第四章 小麦戊聚糖含量、籽粒硬度相关QTL的定位

一 材料和方法

二 结果与分析

三 讨论

全文结论

参考文献

致谢

攻读硕士学位期间发表的学术论文