【摘要】：干旱是影響我國(guó)干旱、半干旱地區(qū)小麥產(chǎn)量形成的重要非生物脅迫因子。可溶性碳水化合物(Water soluble carbohydrates,WSC)不僅作為滲透調(diào)節(jié)物質(zhì)來(lái)緩解干旱脅迫對(duì)小麥植株造成的生理傷害,還是補(bǔ)償籽粒灌漿的重要碳源。蔗糖作為WSC運(yùn)輸和儲(chǔ)藏的主要形式,其合成最后一步受蔗糖-6-磷酸磷酸水解酶不可逆地催化調(diào)控。因此,挖掘該基因的不同等位變異,并以此開(kāi)發(fā)特異性功能標(biāo)記,對(duì)小麥遺傳改良具有重要意義。為探究干旱調(diào)控小麥花后蔗糖積累轉(zhuǎn)運(yùn)的時(shí)空生理特性與遺傳變異,本研究以不同地理來(lái)源的196份冬小麥品種(系)組成的自然群體為材料,在干旱脅迫(DS)和灌溉(WW)條件下,對(duì)小麥不同發(fā)育時(shí)期各器官蔗糖含量,轉(zhuǎn)運(yùn)率及其對(duì)籽粒灌漿的貢獻(xiàn)率表型進(jìn)行測(cè)定,并進(jìn)行表型變異、相關(guān)性及聚類(lèi)分析。設(shè)計(jì)基因組特異引物克隆小麥TaSPP2基因,根據(jù)多態(tài)性位點(diǎn)開(kāi)發(fā)分子標(biāo)記,結(jié)合分布于3A、3B、5D、6A染色體上的2982個(gè)多態(tài)性SNP標(biāo)記、4個(gè)TaSPSⅡ基因和1個(gè)Ta1-FEH基因的SSR標(biāo)記,分析遺傳多樣性和群體結(jié)構(gòu),并與小麥自然群體不同發(fā)育時(shí)期各器官蔗糖積累轉(zhuǎn)運(yùn)相關(guān)性狀表型進(jìn)行關(guān)聯(lián)分析,發(fā)掘與小麥蔗糖積累轉(zhuǎn)運(yùn)相關(guān)性狀密切關(guān)聯(lián)的分子標(biāo)記,為小麥抗旱分子標(biāo)記輔助選擇育種提供重要的理論依據(jù)。研究結(jié)果如下:1.該群體各目標(biāo)性狀表型變異系數(shù)(13.57~80.60%/DS和20.90~72.55%/WW)和多樣性指數(shù)(0.42~0.89/DS和0.45~0.87/WW)較高,遺傳力較低(0.31~0.64/DS和0.29~0.65/WW)。其中,水分、發(fā)育階段和器官是影響各目標(biāo)性狀表型變異的主要因子。干旱脅迫顯著提高了不同營(yíng)養(yǎng)器官蔗糖積累量及向籽粒的轉(zhuǎn)運(yùn)量。灌漿中期蔗糖含量顯著高于開(kāi)花期和成熟期,穗下節(jié)和倒二節(jié)各表型值均顯著高于其他營(yíng)養(yǎng)器官,花前蔗糖轉(zhuǎn)運(yùn)率及對(duì)籽粒的貢獻(xiàn)率顯著高于花后的。初花期和灌漿期蔗糖含量與花后蔗糖轉(zhuǎn)運(yùn)率和貢獻(xiàn)率呈顯著正相關(guān)。通過(guò)對(duì)穗下節(jié)和倒二節(jié)蔗糖積累轉(zhuǎn)運(yùn)相關(guān)性狀聚類(lèi)可將該群體劃為4類(lèi),發(fā)掘出11份在兩種水分條件下蔗糖積累轉(zhuǎn)運(yùn)效率均較高的品種(系)。2.設(shè)計(jì)基因組特異引物克隆普通小麥TaSPP2基因,通過(guò)對(duì)不同六倍體小麥品種TaSPP2基因序列比對(duì)分析,發(fā)現(xiàn)基因序列含有8個(gè)外顯子區(qū)域和7個(gè)內(nèi)含子區(qū)域。3.根據(jù)小麥回交導(dǎo)入系(ILs)群體雙親晉麥47和西峰20在TaSPP2的1460bp位點(diǎn)G/A變異,設(shè)計(jì)AS-PCR標(biāo)記引物,檢測(cè)該群體160份株系的多態(tài)性,將TaSPP2定位于小麥5D染色體,與右標(biāo)記Xwmc357的遺傳距為22.22 cM。4.利用2988個(gè)多態(tài)性標(biāo)記對(duì)自然群體進(jìn)行遺傳多樣性分析,共檢測(cè)出5976個(gè)等位變異,平均每個(gè)位點(diǎn)檢測(cè)到2個(gè)等位變異。多態(tài)性標(biāo)記等位變異頻率在0.487-0.978;每個(gè)標(biāo)記位點(diǎn)的多樣性指數(shù)在0.031-0.489;每個(gè)標(biāo)記位點(diǎn)的多態(tài)性信息含量(PIC)為0.040-0.460;每個(gè)標(biāo)記位點(diǎn)檢測(cè)到核酸雜合度為0.041-0.497。通過(guò)UPGMA聚類(lèi)及群體結(jié)構(gòu)分析,該群體都被劃分為4個(gè)類(lèi)群,且相同地理來(lái)源的小麥種質(zhì)被劃分到同類(lèi)群中。5.通過(guò)關(guān)聯(lián)分析,共檢測(cè)到145個(gè)標(biāo)記與小麥蔗糖積累轉(zhuǎn)運(yùn)相關(guān)性狀顯著相關(guān)(P0.0001)。其中,79個(gè)標(biāo)記與蔗糖含量顯著關(guān)聯(lián),76個(gè)標(biāo)記與蔗糖轉(zhuǎn)運(yùn)率和貢獻(xiàn)率顯著關(guān)聯(lián)。檢測(cè)出10個(gè)標(biāo)記具有“一因多效”效應(yīng),其中,標(biāo)記AX-9470607與旗葉成熟期蔗糖含量和花后蔗糖轉(zhuǎn)運(yùn)率顯著關(guān)聯(lián)。標(biāo)記AX-95194715和AX-94494956分別于與倒三葉、穗下節(jié)開(kāi)花期蔗糖含量和花前蔗糖貢獻(xiàn)率顯著關(guān)聯(lián)。標(biāo)記AX-95037003與穗下節(jié)開(kāi)花期蔗糖含量和花后蔗糖貢獻(xiàn)率顯著關(guān)聯(lián)。標(biāo)記AX-94438075與倒三節(jié)灌漿期蔗糖含量和花后蔗糖貢獻(xiàn)率顯著關(guān)聯(lián)。標(biāo)記AX-94974281與倒二節(jié)花前、花后貢獻(xiàn)率顯著關(guān)聯(lián);標(biāo)記AX-94719090與旗葉花前轉(zhuǎn)運(yùn)率和倒二節(jié)初花期蔗糖含量顯著關(guān)聯(lián)。標(biāo)記AX-94637777與倒二節(jié)和倒三節(jié)成熟期蔗糖含量顯著關(guān)聯(lián)。標(biāo)記AX-94539031與倒三葉花后轉(zhuǎn)運(yùn)率和貢獻(xiàn)率以及倒三節(jié)花前轉(zhuǎn)運(yùn)率顯著關(guān)聯(lián)。標(biāo)記AX-95000434與干旱脅迫下倒三節(jié)花前轉(zhuǎn)運(yùn)率和灌溉條件下倒二節(jié)的花前轉(zhuǎn)運(yùn)率顯著關(guān)聯(lián)。
【圖文】：

4 關(guān)聯(lián)分析關(guān)聯(lián)分析（Association analysis）又被稱(chēng)作關(guān)聯(lián)作圖（Association mapping）以及圖 1-1 植物中的蔗糖代謝途徑Fig. 1-1 The sucrose metabolism pathway in plant

PedI PenI ThiI圖 2-2 干旱脅迫和灌溉條件下小麥自然群體不同器官蔗糖積累轉(zhuǎn)運(yùn)的相關(guān)性熱圖Fig. 2-2 Heat map of correlation coefficients for sucrose accumulation andremobilization of different organs in wheat natural population under drought stressand well-watered conditions每個(gè)熱圖左和右三角區(qū)域分別表示干旱脅迫和灌溉條件下各性狀的相關(guān)系數(shù)，對(duì)角線部分是相同在性狀干旱脅迫和灌溉條件間的相關(guān)系數(shù)。The lower left segment and the uper right segment of each heat
【學(xué)位授予單位】：甘肅農(nóng)業(yè)大學(xué)
【學(xué)位級(jí)別】：碩士
【學(xué)位授予年份】：2018
【分類(lèi)號(hào)】：S512.1;Q943.2

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本文編號(hào)：2589006