人工合成六倍體小麥衍生后代群體遺傳多樣性與分子標(biāo)記輔助選擇育種.pdf

1、在小麥生產(chǎn)和育種實(shí)踐中，由于嚴(yán)重的遺傳侵蝕和長(zhǎng)期集中使用少數(shù)骨干親本作為普通小麥品種改良的親本材料，致使我國(guó)乃至全球小麥品種的遺傳多樣性出現(xiàn)逐漸降低的趨勢(shì)。眾多研究表明，栽培小麥狹窄的遺傳基礎(chǔ)不僅限制了小麥產(chǎn)量和品質(zhì)的進(jìn)一步改良，而且使小麥對(duì)生物性和非生物性環(huán)境脅迫的脆弱性增加；另一方面，小麥野生近緣種中存在有大量可用于小麥改良的優(yōu)異基因，因此，發(fā)掘并利用野生近緣植物中的關(guān)鍵性基因源，對(duì)于拓寬小麥育種的遺傳基礎(chǔ)以及小麥育種和生產(chǎn)持續(xù)發(fā)展

2、具有重要意義。 以4份引自墨西哥國(guó)際小麥玉米改良中心(CIMMYT)的人工合成六倍體小麥Syn768、Syn769、Syn780、Syn786，5份中國(guó)四川省成都平原普通栽培小麥主栽品種以及經(jīng)過(guò)它們之間雜交后再回交并進(jìn)行多代定向選擇而產(chǎn)生的117份后代衍生群體系(其中川麥38、川麥42、川麥43和川麥47為審定品種)為材料，以微衛(wèi)星(Simple Seqtfence Repeat，SSR)標(biāo)記為技術(shù)手段，在DNA分子水平上對(duì)其遺

3、傳多樣性進(jìn)行了研究；并對(duì)影響小麥重要農(nóng)藝性狀和面粉品質(zhì)的部分功能基因如矮稈基因Rht8、多酚氧化酶PPO基因和Waxy蛋白亞基基因進(jìn)行了分子檢測(cè)，驗(yàn)證了基于PCR的微衛(wèi)星標(biāo)記在分子標(biāo)記輔助選擇育種中的可用性。獲得以下主要結(jié)果： 1．利用SSR分子標(biāo)記技術(shù)，對(duì)117份人工合成六倍體小麥后代衍生高代群體系進(jìn)行了遺傳多樣性分析。所得結(jié)果表明，37對(duì)SSR引物(涉及小麥A、B、D三個(gè)基因組7個(gè)同源群21條染色體)共擴(kuò)增出256個(gè)等位基因

4、變異位點(diǎn)，每對(duì)SSR引物檢測(cè)到的等位基因變異位點(diǎn)變異幅度較大，最少1個(gè)，最多14個(gè)，平均每個(gè)SSR引物擴(kuò)增出6.92個(gè)等位基因變異。SSR位點(diǎn)多態(tài)性信息含量(PIC)和辛普森指數(shù)(SI)計(jì)算結(jié)果均表明，A基因組呈現(xiàn)最大值，B基因組次之，D基因組最低；對(duì)三個(gè)基因組的遺傳相似性系數(shù)進(jìn)行了分析，結(jié)果表明，A、B、D三個(gè)基因組37個(gè)SSR標(biāo)記位點(diǎn)所得平均相似系數(shù)為0.4721，A基因組上SSR位點(diǎn)所得平均相似系數(shù)為0.3797，B基因組上SSR

5、位點(diǎn)所得平均相似系數(shù)為0.4627，D基因組上SSR位點(diǎn)所得平均相似系數(shù)為0.5815，說(shuō)明人工合成六倍體小麥后代衍生群體材料之間的遺傳多樣性水平較高；對(duì)三個(gè)基因組及所有SSR位點(diǎn)通過(guò)UPGMA進(jìn)行聚類，結(jié)果表明，3個(gè)基因組分別聚類所得的樹(shù)狀圖各不相同，說(shuō)明人工合成六倍體小麥后代衍生群體材料的遺傳多樣性在不同基因組上存在著差異；同時(shí)，分組結(jié)果顯示，A、B、D三個(gè)基因組所得的聚類圖分組數(shù)目也不同，反映出這批人工合成六倍體小麥后代衍生群體材

6、料的基因組基因在各個(gè)基因組上的分布并不一致，其中D基因組的遺傳多樣性最為貧乏，而A基因組則最為豐富。 2.微衛(wèi)星Xgwm261標(biāo)記位點(diǎn)192bp等位基因變異片段的PCR擴(kuò)增產(chǎn)物可作為矮稈基因Rht8的特異分子標(biāo)記。在以Syn768、Syn769、Syn780和Syn786人工合成六倍體小麥為親本的117份后代高代衍生群體檢測(cè)材料(其中川麥38、川麥42、川麥43和川麥47為審定品種)中，Rht8基因型總的分布頻率為77.78％。

7、以Syn768為親本育成的后代衍生系中，Rht8基因型頻率最高，為96.70％：以Syn769為親本育成的優(yōu)良高代系和川麥38、川麥42與川麥43育成品種中，Rht8基因型頻率最低，為71.64％；以Syn780為親本的后代衍生群體中，Rht8基因型頻率為73.68％，分離比率約為3：1；以Syn786為親本育成的材料只有川麥47，該品種不含有Rht8該基因。上述結(jié)果反映了Rht8 基因在人工合成六倍體小麥中的分離規(guī)律與在普通栽培小麥中

8、的分離規(guī)律基本相似。 3.采用SSR特異引物Xgwm312標(biāo)記位點(diǎn)的PAGE凝膠電泳對(duì)多酚氧化酶PPO基因型進(jìn)行了研究。結(jié)果顯示，Xgwm312位點(diǎn)的標(biāo)記具有多態(tài)性，其PCR擴(kuò)增產(chǎn)物可人工合成六倍體小麥后代衍生群體遺傳多樣性與分了標(biāo)記輔助選擇育種產(chǎn)生198bp、216bp、232bp和240bp四種等位基因變異片段。在所檢測(cè)的117份后代高代衍生群體系材料中，65份材料具有198bp長(zhǎng)度大小的等位基因變異片段，占全部材料的55.

9、56％；13份材料含216bp等位基因變異片段，其頻率為11.11％，35份材料具有232bp等位基因變異片段，分布頻率為29.91％；只有4份材料含有240bp等位基因變異片段，僅占全部材料的3.42％。從每個(gè)人工合成六倍體小麥親本材料所形成的后代衍生群體來(lái)看，PPO因等位變異片段分布頻率各不相同，說(shuō)明PPO因在人工合成六倍體小麥與普通栽培小麥雜交后代材料中基因型的表現(xiàn)存在著隨機(jī)性，與親本的基因型狀況關(guān)系極大，并且在后代材料中出現(xiàn)了親

10、本都沒(méi)有的240bp等位基因變異片段的材料。 4.采用SSR引物的PAGE凝膠電泳對(duì)引自CIMMYT的Syn768、Syn769和Syn780人工合成六倍體小麥113份后代衍生系的Waxy蛋白亞基缺失類型進(jìn)行了分子檢測(cè)，其中，8份材料缺失Waxy-B1型蛋白亞基，占全部材料的6.6％；沒(méi)有檢測(cè)到其他類型的缺失體。從每個(gè)人工合成六倍體小麥親本材料所形成的后代衍生群體來(lái)看， Waxy-B1缺失體頻率也各不相同，說(shuō)明Waxy蛋白亞基缺

11、失類型在人工合成六倍體小麥后代衍生群體材料中的遺傳穩(wěn)定，與育種所選用親本的基因型狀況相關(guān)性大。 5.通過(guò)對(duì)125份小麥材料的矮稈基因.Rht8、多酚氧化酶PPO基因和Waxy蛋白亞基不同等位基因變異片段的分子檢測(cè)和系譜分析以及對(duì)這三對(duì)引物的重復(fù)性驗(yàn)證表明，在系譜關(guān)系明確的情況下，3個(gè)用來(lái)標(biāo)記上述三種基因的特異標(biāo)記可以在實(shí)踐中用作矮稈基因Rht8、多酚氧化酶基因和Waxy蛋白亞基基因型的鑒定以及育種世代該基因型的篩選等的分子標(biāo)記輔