本文選題：小麥　切入點：TaRca2-α　出處：《西北農林科技大學》2016年博士論文　論文類型：學位論文

【摘要】：隨著人口的增加及飲食結構的改變,小麥增產尤為重要。此外,作物應對環(huán)境條件改變及水分脅迫日益嚴重的潛力亟待提升。作物生長、生物量、產量的基礎——光合作用是初級生理代謝過程之一,受干旱和熱等非生物逆境影響。越來越多的研究表明,可用種質中存在光合速率的遺傳變異,并且近年來生產中谷物產量的增加和光合效率的提升有關。為了更深入了解小麥中光合作用性狀的遺傳調控,以59份冬小麥種質為材料來研究光合利用效率的遺傳控制。首先,用269個全基因組SSR分子標記對其基因型進行檢測,通過關聯(lián)分析發(fā)現(xiàn)其在2012 13年和2013 14年水分脅迫和充分灌溉條件下的光合和產量相關性狀及其抗旱指數(shù)相關聯(lián)的QTL位點。然后,研究候選基因TaRca2 α的表達對光合性狀影響,研究TaRca2 α的3個部分同源拷貝TaRca2 α 4AL,TaRca2 α 4BS和TaRca2 α 4DS在2014 15年田間種植的59份冬小麥種質的拔節(jié)期(Z55)、開花期(Z67)和灌漿期(Z73)的表達水平,測定1,5 二磷酸核酮糖加氧酶(Rubisco Activase)活性,分析其與相應時期的凈光合速率以及單株生物量,單株產量的相關性。主要結果如下:1.SSR分子標記與光合作用相關性狀的關聯(lián)分析對這些種質在兩年的水分脅迫和充分灌溉條件下所有光合及產量相關表型性狀的方差分析表明,光合和產量性狀受水分脅迫影響,并且在不同基因型間存在顯著差異。在兩年的兩個水分條件下,凈光合速率與單株生物量、千粒重和單株產量有顯著的正相關(P0.05,0.01),且單株生物量、千粒重和單株產量之間也顯著正相關。2012 13和2013 14年各品種的抗旱系數(shù)與其對應性狀之間也呈顯著正相關(P0.05,0.01),且兩年的試驗中含有高STI和低SSI的基因型表現(xiàn)出更好的表型性狀。根據(jù)SSR標記進行的群體結構分析將59份材料分成3個亞組,組1含有4個材料,組2含有25個材料,組3含有30個材料。總共有36046對標記對供試材料進行檢測,發(fā)現(xiàn)了1670對連鎖標記,其中有119對的LD值在P0.001水平。在全基因組中估算的LD衰減距離為2.2cM,在A、B和D基因組中分別是2.2、0.9、8.7cM。對兩年的兩種水分處理下的性狀及其抗性指數(shù)進行關聯(lián)分析顯示有大量的標記 性狀關聯(lián),然而,在進行了邦費羅尼校正(Bonferroni correction(FPDR))檢測(05/269=0.00018)后,有顯著關聯(lián)的位點數(shù)大量降低。邦費羅尼校正后,一個標記Xpsp3123-7D在兩個水分處理下與多個性狀關聯(lián),并且在兩年的試驗中均與所有性狀表現(xiàn)出一致的關聯(lián)性。Xgwm182-5D在2012-13和2013-14的水分脅迫條件下與千粒重穩(wěn)定相關聯(lián),而在充分灌溉條件下與單株產量穩(wěn)定相關聯(lián)。另外,標記Xcfd33-6D在2012-13和2013-14的充分灌溉條件下與單株生物量相關聯(lián)。其余的12個標記在邦費羅尼校正后僅在單個水分條件下與單一性狀相關聯(lián)。邦費羅尼校正后,共檢測到28個標記與表型性狀的抗旱指數(shù)關聯(lián),其中Xpsp3123-7D與兩年所有表型性狀的抗旱指數(shù)相關聯(lián)。兩個標記Xwmc707-4A和Xgwm182-5D分別與STI-BMPP和STI-TKW相關聯(lián)。其余顯著的MTAs均僅在單個指標或者一年試驗中檢測出來的。2.TaRca2-α的表達特性與激酶活性及與光合相關性狀的相關性在三個生育時期中,TaRca2-α基因的三個拷貝的表達模式不同但相似,在灌漿期的表達量最高。在三個生育時期中,TaRca2-α-4BS的表達量均較TaRca2-α-4AL和TaRca2-α-4DS高。Rubisco Activase(1,5 二磷酸核酮糖加氧酶)活性在各生育時期的表現(xiàn)明顯不同,灌漿期最高(0.13),抽穗期最低(0.05)。回歸分析表明,抽穗期、開花期和灌漿期的TaRca2-α表達量與同時期的酶活性呈極顯著線性回歸,灌漿期的回歸關系更加顯著(R2=0.502)。依據(jù)TaRca2-α基因的三個拷貝在三個生育時期的表達水平可以把59份材料可以分成高(7份)、中(41份)和低(11份)表達3種類型。這3類材料間在凈光合速率、單株生物量和單株產量均存在顯著差異(P0.01),通常,TaRca2-α表達量高的材料的表型性狀值也較高。TaRca2-α基因的三個拷貝在抽穗期、開花期和灌漿期的表達量與凈光合速率、單株生物量和單株產量及顯著正相關(P0.01),TaRca2-α-4BS在灌漿期的表達量顯著性更強。Rubisco Activase活性也與凈光合速率、單株生物量和單株產量正相關,灌漿期的相關性更強(凈光合速率R2=0.493,單株生物量R2=0.304,單株產量R2=0.261)總之,在小麥種質中觀察到了凈光合速率、產量構成要素和抗旱指數(shù)的豐富變異,關聯(lián)分析發(fā)現(xiàn)了新的位點和凈光合速率、單株生物量和單株產量相關聯(lián),TaRca2 α基因的三個拷貝的表達表達水平與酶活力、凈光合速率、單株生物量和單株產量等正相關。這些結果將促進普通小麥光合效率和產量的調控和改良。
[Abstract]:......
【學位授予單位】：西北農林科技大學
【學位級別】：博士
【學位授予年份】：2016
【分類號】：S512.11

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本文編號：1616576