本文選題：小麥　切入點(diǎn)：TaRca2-α　出處：《西北農(nóng)林科技大學(xué)》2016年博士論文　論文類型：學(xué)位論文

【摘要】：隨著人口的增加及飲食結(jié)構(gòu)的改變,小麥增產(chǎn)尤為重要。此外,作物應(yīng)對(duì)環(huán)境條件改變及水分脅迫日益嚴(yán)重的潛力亟待提升。作物生長(zhǎng)、生物量、產(chǎn)量的基礎(chǔ)——光合作用是初級(jí)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(zhì)中存在光合速率的遺傳變異,并且近年來生產(chǎn)中谷物產(chǎn)量的增加和光合效率的提升有關(guān)。為了更深入了解小麥中光合作用性狀的遺傳調(diào)控,以59份冬小麥種質(zhì)為材料來研究光合利用效率的遺傳控制。首先,用269個(gè)全基因組SSR分子標(biāo)記對(duì)其基因型進(jìn)行檢測(cè),通過關(guān)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(chǎn)量相關(guān)性狀及其抗旱指數(shù)相關(guān)聯(lián)的QTL位點(diǎn)。然后,研究候選基因TaRca2 α的表達(dá)對(duì)光合性狀影響,研究TaRca2 α的3個(gè)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(zhì)的拔節(jié)期(Z55)、開花期(Z67)和灌漿期(Z73)的表達(dá)水平,測(cè)定1,5 二磷酸核酮糖加氧酶(Rubisco Activase)活性,分析其與相應(yīng)時(shí)期的凈光合速率以及單株生物量,單株產(chǎn)量的相關(guān)性。主要結(jié)果如下:1.SSR分子標(biāo)記與光合作用相關(guān)性狀的關(guān)聯(lián)分析對(duì)這些種質(zhì)在兩年的水分脅迫和充分灌溉條件下所有光合及產(chǎn)量相關(guān)表型性狀的方差分析表明,光合和產(chǎn)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(gè)水分條件下,凈光合速率與單株生物量、千粒重和單株產(chǎn)量有顯著的正相關(guān)(P0.05,0.01),且單株生物量、千粒重和單株產(chǎn)量之間也顯著正相關(guān)。2012 13和2013 14年各品種的抗旱系數(shù)與其對(duì)應(yīng)性狀之間也呈顯著正相關(guān)(P0.05,0.01),且兩年的試驗(yàn)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(biāo)記進(jìn)行的群體結(jié)構(gòu)分析將59份材料分成3個(gè)亞組,組1含有4個(gè)材料,組2含有25個(gè)材料,組3含有30個(gè)材料�？偣灿�36046對(duì)標(biāo)記對(duì)供試材料進(jìn)行檢測(cè),發(fā)現(xiàn)了1670對(duì)連鎖標(biāo)記,其中有119對(duì)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(duì)兩年的兩種水分處理下的性狀及其抗性指數(shù)進(jìn)行關(guān)聯(lián)分析顯示有大量的標(biāo)記 性狀關(guān)聯(lián),然而,在進(jìn)行了邦費(fèi)羅尼校正(Bonferroni correction(FPDR))檢測(cè)(05/269=0.00018)后,有顯著關(guān)聯(lián)的位點(diǎn)數(shù)大量降低。邦費(fèi)羅尼校正后,一個(gè)標(biāo)記Xpsp3123-7D在兩個(gè)水分處理下與多個(gè)性狀關(guān)聯(lián),并且在兩年的試驗(yàn)中均與所有性狀表現(xiàn)出一致的關(guān)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(guān)聯(lián),而在充分灌溉條件下與單株產(chǎn)量穩(wěn)定相關(guān)聯(lián)。另外,標(biāo)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(guān)聯(lián)。其余的12個(gè)標(biāo)記在邦費(fèi)羅尼校正后僅在單個(gè)水分條件下與單一性狀相關(guān)聯(lián)。邦費(fèi)羅尼校正后,共檢測(cè)到28個(gè)標(biāo)記與表型性狀的抗旱指數(shù)關(guān)聯(lián),其中Xpsp3123-7D與兩年所有表型性狀的抗旱指數(shù)相關(guān)聯(lián)。兩個(gè)標(biāo)記Xwmc707-4A和Xgwm182-5D分別與STI-BMPP和STI-TKW相關(guān)聯(lián)。其余顯著的MTAs均僅在單個(gè)指標(biāo)或者一年試驗(yàn)中檢測(cè)出來的。2.TaRca2-α的表達(dá)特性與激酶活性及與光合相關(guān)性狀的相關(guān)性在三個(gè)生育時(shí)期中,TaRca2-α基因的三個(gè)拷貝的表達(dá)模式不同但相似,在灌漿期的表達(dá)量最高。在三個(gè)生育時(shí)期中,TaRca2-α-4BS的表達(dá)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(shí)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(dá)量與同時(shí)期的酶活性呈極顯著線性回歸,灌漿期的回歸關(guān)系更加顯著(R2=0.502)。依據(jù)TaRca2-α基因的三個(gè)拷貝在三個(gè)生育時(shí)期的表達(dá)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(dá)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(chǎn)量均存在顯著差異(P0.01),通常,TaRca2-α表達(dá)量高的材料的表型性狀值也較高。TaRca2-α基因的三個(gè)拷貝在抽穗期、開花期和灌漿期的表達(dá)量與凈光合速率、單株生物量和單株產(chǎn)量及顯著正相關(guān)(P0.01),TaRca2-α-4BS在灌漿期的表達(dá)量顯著性更強(qiáng)。Rubisco Activase活性也與凈光合速率、單株生物量和單株產(chǎn)量正相關(guān),灌漿期的相關(guān)性更強(qiáng)(凈光合速率R2=0.493,單株生物量R2=0.304,單株產(chǎn)量R2=0.261)總之,在小麥種質(zhì)中觀察到了凈光合速率、產(chǎn)量構(gòu)成要素和抗旱指數(shù)的豐富變異,關(guān)聯(lián)分析發(fā)現(xiàn)了新的位點(diǎn)和凈光合速率、單株生物量和單株產(chǎn)量相關(guān)聯(lián),TaRca2 α基因的三個(gè)拷貝的表達(dá)表達(dá)水平與酶活力、凈光合速率、單株生物量和單株產(chǎn)量等正相關(guān)。這些結(jié)果將促進(jìn)普通小麥光合效率和產(chǎn)量的調(diào)控和改良。
[Abstract]:......
【學(xué)位授予單位】：西北農(nóng)林科技大學(xué)
【學(xué)位級(jí)別】：博士
【學(xué)位授予年份】：2016
【分類號(hào)】：S512.11

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