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苏麦3号矮秆密穗突变体NAUH164的遗传分析及突变座位的分子标记定位

作　者: 陈树林
导　师: 王秀娥
学　校: 南京农业大学
专　业: 作物遗传育种
关键词: 小麦突变体株高穗密度遗传分析分子标记连锁图谱 QTL
分类号: S512.1
类　型: 硕士论文
年　份: 2011年
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内容摘要

NAUH164是普通小麦品种苏麦3号经化学诱变剂甲基磺酸乙酯(EMS)诱变得到的一个突变体,与野生型相比,突变体NAUH164的茎秆节间长度和穗节间长度均变短,植株整体表现为矮秆和密穗。普通小麦株高和穗粒数是遗传改良的重要性状,突变体NAUH164为研究控制株高和穗粒数基因的分子遗传机理提供了宝贵的遗传材料,利用分子标记定位突变体NAUH164的突变基因座位是进一步克隆控制株高和穗密度基因的前提基础。赤霉酸(GA)与植物株高性状关系密切。根据小麦矮秆基因对外源赤霉酸处理的不同反应,把矮秆基因分为赤霉酸反应敏感型(合成型)和不敏感型(应答型)两种。外源激素处理和内源激素测定结果表明,野生型苏麦3号与其突变体苗期均对外源赤霉酸敏感,但突变体拔节期叶片中内源赤霉酸含量明显低于野生型。本实验利用I2-KI溶液显色法对突变体和野生型种子胚乳α-淀粉酶活性进行了定性检测,发现突变体和野生型在外施1μM GA处理后都能诱导α-淀粉酶的合成,推测突变体和野生型都是赤霉酸反应敏感型(合成型)。利用(NAUH164×苏麦3号)F2群体,对矮秆和穗密度性状进行遗传分析,结果发现株高受一对不完全显性基因控制；穗密度性状受一对显性基因控制。相关分析结果表明矮秆和密穗之间的Pearson相关性系数为-0.939,而且在群体中未发现矮化和密穗性状之间的交换单株,因此初步推断两个基因是紧密连锁的或者是一因多效。依据130个多态性分子标记(包括115对SSR引物和15对EST引物)在(NAUH164×Alondra’s) F2群体中的扩增结果,利用遗传作图软件JoinMap 4.0进行连锁作图,构建了覆盖小麦21条染色体、含有30个连锁群、112个分子标记的遗传连锁图谱。图谱全长950.5cM,标记间的平均遗传距离为8.80cM。对这112个多态性标记进行卡方测验,在显著性水平0.05的标准下,有14个标记位点表现为偏分离,偏分离比率为10.7%。根据本研究已经建立的分子标记连锁图谱和调查获得的穗密度资料,对穗密度进行遗传分析,结果发现在(NAUH164×Alondra’s) F2群体中,穗密度受一对显性基因控制,密穗对非密穗为显性,符合3：1的分离比例(χ2=2.67<3.84)。暂把该基因命名为DCS1 (DWARFAND COMPACT SPIKE1),通过Joinmap4.0连锁分析把DCS1定位在5DL,位于标记Xgwm565的远端。分别选取12株纯合的密穗和非密穗单株,构建了一对密穗和非密穗混合池。选择位于Xgwm565附近的44对SSR引物筛选混合池,结果发现标记Xgdm63能够在池间扩增出与亲本一致的带型,另外,其附近的3个标记Xgdm116、Xwmc97和Xwmc215也能够在亲本之间扩增出多态性。最终把DCS1定位在Xgdm63附近,二者的遗传距离为5.4cM。利用已建立的分子标记连锁图谱和调查获得的株高资料,采用Windows QTL Cartographer 2.5分析软件,运用复合区间作图法在LOD阈值为2.5时,共检测到6个株高相关QTL,涉及到5D、4D、2D 3条染色体。2009年株高在5D上定位到的QTL的贡献率最大,为60.42%；2008年同样检测到了该位点,贡献率为43.58%,推测为主效QTL。且该QTL与DCS1位点重合,结合连锁分析的结果,推测该位点具有“一因多效”的作用。2008、2009年均在4D和2D上检测到株高相关的QTL,贡献率分别为6.44%、6.70%和11.61%、5.81%。采用Rht-D1b和Rht8两个位点的特异标记分析了(NAUH 164×Alondra’s)F2群体中矮秆基因的分布,证实了位于4D的株高QTL可能是来自于父本Alondra’s的Rht2,而位于2D的株高QTL则来自于母本NAUH 164的Rht8。因此,位于5DL上的主效QTL是一个新的矮秆基因。

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摘要 6-8ABSTRACT 8-11第1章文献综述 11-27 1 创造突变体的方法和突变体的类型 11-12 1.1 自发突变体 11 1.2 物理诱变突变体 11-12 1.3 化学诱变突变体 12 1.4 插入突变体 12 2 分子遗传图谱构建 12-17 2.1 作图群体的类型 12-13 2.2 分子标记类型 13-15 2.3 小麦分子遗传图谱的构建 15-16 2.4 基因定位方法 16-17 3 小麦矮秆基因研究 17-24 3.1 小麦矮秆基因的分类 17-20 3.2 株高相关基因的克隆 20-24 4 普通小麦籽粒产量及穗部相关性状的基因/QTL定位 24-26 5 本研究的目的和意义 26-27第2章小麦品种苏麦3号矮秆密穗突变体NAUH164突变性状的遗传分析 27-37 1 材料与方法 27-28 1.1 研究材料 27 1.2 试验方法 27-28 2 结果与分析 28-34 2.1 矮秆密穗突变体NAUH164的遗传分析 28-33 2.2 α-淀粉酶检测 33-34 3 讨论 34-37第3章突变座位的分子标记定位 37-55 1 材料与方法 37-41 1.1 研究材料 37 1.2 性状调查 37 1.3 基因组DNA的提取 37-38 1.4 SSR、EST-STS引物 38 1.5 PCR反应 38-40 1.6 银染检测 40 1.7 遗传图谱的构建 40 1.8 NAUH164穗密度基因突变位点分子定位 40 1.9 株高相关QTL扫描 40 1.10 利用单标记分析亲本和作图群体 40-41 2 结果与分析 41-52 2.1 遗传图谱的构建 41-43 2.2 NAUH164穗密度基因突变位点分子定位 43-46 2.3 株高相关QTL定位 46-49 2.4 利用矮秆基因的特异或连锁的分子标记分析作图群体 49-52 3 讨论 52-55 3.1 作图群体的构建 52 3.2 分子标记的选择 52-53 3.3 穗部性状基因/QTL定位 53 3.4 小麦株高基因/QTL定位 53-55全文结论 55-57参考文献 57-67致谢 67

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