沙融山羊草特異高分子量谷蛋白亞基向普通小麥的轉(zhuǎn)移及其遺傳變異分析.pdf

1、我國小麥品質(zhì)結(jié)構(gòu)不合理，優(yōu)質(zhì)專用小麥極為缺乏。高分子量谷蛋白亞基(HMW-GS)是最重要的小麥種子貯藏蛋白之一，對小麥面粉的加工品質(zhì)起主要的影響作用，小麥栽培品種中優(yōu)質(zhì)亞基頻率較低是我國小麥面粉的加工品質(zhì)較差的主要原因。因此，發(fā)掘具有優(yōu)質(zhì)結(jié)構(gòu)特征的HMW-GS，是改良小麥面粉加工品質(zhì)的重要前提。前期研究中，我們從山羊草屬(Aegilops)Sitopsis組物種沙融山羊草(Ae.sharonensis，SshSsh，2n=2x=14)中

2、鑒定并克隆了具有特別大分子量的新型HMW-GS，發(fā)現(xiàn)其具有優(yōu)質(zhì)亞基的結(jié)構(gòu)特征，能夠被用來進行小麥的品質(zhì)改良。
　　本研究中，以四倍體小麥、六倍體小麥為母本，沙融山羊草為父本配制了62個雜交組合，進行屬間雜交，在自然條件下，6個雜交組合獲得了雜交種子，并從形態(tài)學(xué)、細(xì)胞遺傳學(xué)、分子生物學(xué)、SDS-PAGE高分子量谷蛋白亞基檢測方面進行了鑒定，此外，還開發(fā)了外源沙融山羊草特異的HMW-GS分子標(biāo)記，并對雜交后代中HMW-GS的遺傳變異進

3、行了分析。主要研究結(jié)果如下:
　　1.在2011年與2012年共獲得6個雜交組合的雜交種子，雜交結(jié)實率0.86％-4.1％，以生產(chǎn)主推小麥品種為父本進行回交，BC1F1回交結(jié)實率3.82％-19.23％。雜種F1植株形態(tài)表現(xiàn)為雙親中間型，在株高、小穗數(shù)、旗葉長寬、芒長等方面傾向于母本，而莖節(jié)與葉鞘紫色，葉耳絨毛等性狀傾向于父本，分蘗數(shù)較多且超過雙親。雜種F1自交后代種子形態(tài)傾向于雙親種子的中間型，雜種F1與普通小麥回交后代的種子形

4、態(tài)傾向于父本普通小麥。
　　2.對四倍體小麥（硬粒小麥Z636）和六倍體小麥(CS)與沙融山羊草(R7)的雜交后代分別進行細(xì)胞學(xué)觀察，根尖有絲分裂觀察發(fā)現(xiàn)雜種F1體細(xì)胞染色體數(shù)分別為2n=21，2n=28;花粉母細(xì)胞減數(shù)分裂MI觀察發(fā)現(xiàn)，雜種F1(Z636×R7)平均每個花粉母細(xì)胞減數(shù)分裂染色體構(gòu)型為2n=15.44Ⅰ+2.78Ⅱ，交叉數(shù)為3.14，雜種F1(CS×R7)染色體構(gòu)型為2n=25.94Ⅰ+1.03Ⅱ，交叉數(shù)為1.03

5、。而S1(Z636×R7)染色體構(gòu)型為2n=1.72Ⅰ+20.14Ⅱ，交叉數(shù)為33.14，表明雜種F1(Z636×R7)在自然條件下染色體加倍形成了雙二倍體的S1(Z636×R7)。
　　3.從898對SSR引物中篩選出2對對于CS×R7特異的引物，4對對于Z636×R7特異的引物，2對對于Z606×R7特異的引物，這些共顯性分子標(biāo)記引物能夠在雜種與沙融山羊草中擴出相同大小的特異性條帶，并能夠作為雜交后代外源沙融山羊草基因檢測的特

6、異性分子標(biāo)記引物而被用來鑒定雜種的真假。
　　4.根據(jù)沙融山羊草中x型與y型HMW-GS基因序列分別開發(fā)出了基因特異性分子標(biāo)記，通過使用兩者的分子標(biāo)記特異性引物R7XF1-R7XR1，R7YF1-R7YR1對遠(yuǎn)緣雜交后代植株基因組DNA進行特異性PCR擴增檢測外源沙融山羊草HMW-GS基因。通過此分子標(biāo)記，可在自交和回交后代中連續(xù)跟蹤檢測外源沙融山羊草HMW-GS基因，進行分子標(biāo)記輔助選擇，以實現(xiàn)材料創(chuàng)制過程中目的基因的跟蹤與快速

7、檢測。
　　5.發(fā)現(xiàn)外源沙融山羊草x型HMW-GS在S1(Z636×R7)中小于F1(Z636×R7)，克隆測序表明是因為HMW-GS氨基酸序列發(fā)生了重復(fù)motif的缺失與插入變異，最終導(dǎo)致S1(Z636×R7)中的外源沙融山羊草x型HMW-GS氨基酸序列比原始親本序列少了33個氨基酸殘基。
　　6.對遠(yuǎn)緣雜交后代種子蛋白進行SDS-PAGE檢測分析，發(fā)現(xiàn)HMW-GS的4種遺傳變異類型:1)雜交以及回交后代完全整合遺傳了親本