圓錐小麥地方品種遺傳多樣性研究.pdf

1、本文對(duì)來(lái)源于四川、陜西、甘肅和河南等地的圓錐小麥地方品種農(nóng)藝性狀和品質(zhì)性狀進(jìn)行了考察，利用EST-SSR標(biāo)記分析了其群體遺傳多樣性，檢驗(yàn)了低分子量麥谷蛋白基因Glu-A3和Glu-B3位點(diǎn)在群體中的遺傳變異，并對(duì)部分α-醇溶蛋白基因進(jìn)行了克隆測(cè)序分析。主要研究結(jié)果如下： 1.對(duì)94份圓錐小麥地方品種農(nóng)藝性狀考察與分析的結(jié)果表明，供試材料總體植株偏高，分蘗力強(qiáng)，成穗率適中，以長(zhǎng)穗型為主，中等小穗密度，小穗數(shù)和穗粒數(shù)較多，千粒重較低

2、和生育期長(zhǎng)。在株高、分蘗數(shù)、有效穗數(shù)、穗長(zhǎng)、小穗數(shù)和穗粒數(shù)等性狀上材料間存在極顯著差異。多小穗數(shù)和多穗粒數(shù)是圓錐小麥最突出的優(yōu)良性狀，而株高、千粒重和生育期則為突出的不利性狀。相關(guān)分析表明，植株較高與多小穗關(guān)聯(lián)密切，而千粒重更多受生育期的影響。不同來(lái)源材料間比較揭示了地方品種對(duì)當(dāng)?shù)厣鷳B(tài)環(huán)境的適應(yīng)而導(dǎo)致了差異性。主成分分析發(fā)現(xiàn)6個(gè)主成分可提供全部信息量的91.02％，其中以小穗因子的貢獻(xiàn)率最高(31.75％)。 2.對(duì)84份圓錐小

3、麥地方品種品質(zhì)性狀檢測(cè)與分析的結(jié)果表明，供試材料中蛋白質(zhì)含量存在較大變異，方差分析表明基因型和年份間均顯著影響蛋白質(zhì)含量。同時(shí)蛋白質(zhì)含量與千粒重呈顯著負(fù)相關(guān)。甘肅、四川和河南等各區(qū)域內(nèi)的材料間差異顯著，陜西區(qū)內(nèi)材料差異不顯著，而各區(qū)域間材料差異不顯著?；诘鞍踪|(zhì)含量表現(xiàn)可將供試材料區(qū)聚為6類，其聚類分析結(jié)果并不能區(qū)分材料來(lái)源。供試材料面團(tuán)流變學(xué)特性表現(xiàn)為吸水率較高，形成時(shí)間、穩(wěn)定時(shí)間和斷裂時(shí)間較短，公差指數(shù)表現(xiàn)一般，其中形成時(shí)間和穩(wěn)定時(shí)

4、間均值分別為3.05min和3.86min。同時(shí)千粒重和蛋白質(zhì)與形成時(shí)間、穩(wěn)定時(shí)間和斷裂時(shí)間相關(guān)不顯著，表明可以選擇到綜合多個(gè)優(yōu)良品質(zhì)性狀的材料。同時(shí)從中篩選出了部分表現(xiàn)優(yōu)異的材料，如吸水率較高的AS2289，形成時(shí)間、穩(wěn)定時(shí)間和斷裂時(shí)間較大的AS2373等。 3.利用17對(duì)EST-SSR引物對(duì)68份圓錐小麥地方品種遺傳多樣性進(jìn)行了分析。其中，12個(gè)多態(tài)性引物共檢測(cè)到32個(gè)等位變異，變幅從2～4個(gè)，平均每個(gè)引物檢測(cè)到2.7個(gè)等位

5、變異。群體間分析表明，不同位點(diǎn)的有效等位基因數(shù)、Shannon信息指數(shù)、期望雜合度和Wright固定指數(shù)等表現(xiàn)上存在差異，同時(shí)各參數(shù)評(píng)價(jià)結(jié)果較為一致。AMOVA分析表明絕大多數(shù)遺傳變異(97.79％)來(lái)自群體內(nèi)，但同時(shí)也發(fā)現(xiàn)群體間已經(jīng)有顯著分化，四川群體與其群體相比分化較大。雖然各位點(diǎn)等位基因在圓錐小麥地方品種傾向于雜合表現(xiàn)，但群體的雜合子比例較低，不同位點(diǎn)間存在差異。同時(shí)各位點(diǎn)受遷移影響存在差異，有9個(gè)位點(diǎn)的Nm值大于4，其中Xcwe

6、mld和Xcwem50a引物位點(diǎn)尤為突出，這些位點(diǎn)受群體遷移的影響較大，并在群體中已經(jīng)固定。Ewens-Watterson中性測(cè)驗(yàn)表明在所有位點(diǎn)出現(xiàn)的選擇是趨向于群體內(nèi)雜合，個(gè)體間純合。0hta兩位點(diǎn)分析指出各群體間存在有限的遷移。同時(shí)群體內(nèi)的連鎖不平衡變異組分大于群體間。遷移和選擇導(dǎo)致各引物位點(diǎn)在群體中均處于非Hardy-Weinberg平衡。供試材料間平均遺傳相似系數(shù)為0.75，可被聚為9類，聚類結(jié)果與材料來(lái)源間并不必然聯(lián)系。研究表

7、明EST-SSR可以有效的用于評(píng)價(jià)地方品種的群體遺傳結(jié)構(gòu)。 4.利用4對(duì)LMW-GS特異性標(biāo)記分析了圓錐小麥地方品種Glu-A3和Glu-B3位點(diǎn)的群體變異。標(biāo)記Glu3A.2和Glu3A.3分別檢測(cè)優(yōu)勢(shì)等位變異為350bp(98.57％)和700bp左右(98.59％)。標(biāo)記Glu3B.1的優(yōu)勢(shì)等位變異為530bp(96.38％)，而標(biāo)記Glu3B.2位點(diǎn)等位變異分布較均，序列測(cè)定進(jìn)一步證實(shí)了引物的特異性并確定了所獲等位變異的

8、類型。有效等位變異和Shannon信息指數(shù)均表明標(biāo)記Glu3B比標(biāo)記Glu3A揭示的遺傳多樣性高。同時(shí)也發(fā)現(xiàn)圓錐小麥地方品種在該標(biāo)記位點(diǎn)表現(xiàn)為雜合體不足。各位點(diǎn)的基因流(Fst)估計(jì)值表明群體間遷移對(duì)Glu3A.2標(biāo)記影響較小，而對(duì)其它標(biāo)記影響較大，同時(shí)遺傳漂移將會(huì)在群體間固定這些位點(diǎn)的遺傳差異。Ewens-Watterson中性測(cè)驗(yàn)表明在LMW-GS位點(diǎn)在地方品種中的選擇趨向于純合化。Hardy-Weinberg平衡測(cè)驗(yàn)揭示4個(gè)標(biāo)記位

9、點(diǎn)均處于非平衡群體中，群體間存在有限的遷移。位點(diǎn)間關(guān)系分析指出LWM-GS的4個(gè)標(biāo)記在圓錐小麥地方品中存在著連鎖不平衡，而Glu-B3位點(diǎn)比Gl-uA3位點(diǎn)有更多變異。圓錐小麥地方品種中LMW-GS基因重復(fù)區(qū)中存在著因氨基酸的改變和缺失而導(dǎo)致的長(zhǎng)度多態(tài)性。這些結(jié)果表明，LMW-GS特異性標(biāo)記可以有效的評(píng)價(jià)圓錐小麥的群體遺傳變異情況。 5.利用α-醇溶蛋白基因簡(jiǎn)并性引物在11份圓錐小麥地方品種中克隆到14個(gè)α醇溶蛋白基因/基因片段

10、。其中12條序列是從起始密碼子到終止密碼子的完整序列，而僅有序列Glias2253和Glias22572是可表達(dá)的功能基因。其中，α-醇溶蛋白基因重復(fù)區(qū)出現(xiàn)提前終止密碼子較多，且以CAA突變?yōu)門AA(50％)頻率最高，同時(shí)提前終止密碼子出現(xiàn)偏好于特定位點(diǎn)。共有4個(gè)序列具有5個(gè)半胱氨酸，其在特征區(qū)Ⅰ的第56位和特征區(qū)Ⅱ的第57位發(fā)生了半胱氨酸殘基(C)突變?yōu)榫彼?R)。谷胺酰胺(Q)(30％)在氨基酸序列中分布最多，其次是脯氨酸(P)(

11、14％)，接著是亮氨酸(L)(8.5％)。成熟蛋白氨基酸序列中僅含有1個(gè)賴氨酸殘基。序列中有4個(gè)位點(diǎn)存在具有嗜毒性的四肽PSQQ和QQQP。基于特征區(qū)序列信息系統(tǒng)進(jìn)化分析揭示了各序列與不同染色體上序列的相似性。分析還表明，圓錐小麥地方品種α-醇溶蛋白基因中假基因比例較高可能與其序列特征和功能有關(guān)。 6.利用普通小麥新品種川農(nóng)16與部分圓錐小麥地方品種進(jìn)行雜交。結(jié)果表明，雜種F1含有35條染色體，減數(shù)分裂時(shí)出現(xiàn)多種配對(duì)形式。F1植