【摘要】：籽粒正常發(fā)育是小麥產(chǎn)量形成的基本保障,籽粒表型的遺傳研究對于解析小麥籽粒形態(tài)建成和產(chǎn)量形成的分子機理具有重要意義。在育種過程中我們鑒定到一批籽粒缺陷型(Defective kernel,Dek)小麥材料,其成熟籽粒凹陷嚴(yán)重,對小麥產(chǎn)量及品質(zhì)都有嚴(yán)重影響。本研究選用一對小麥Dek近等基因系BL31和BL33雜交構(gòu)建遺傳作圖群體,利用高通量的SNP芯片結(jié)合經(jīng)濟(jì)靈活的SSR標(biāo)記實現(xiàn)了Dek QTL的定位,并依據(jù)小麥參考基因組的基因注釋和生化分析預(yù)測了候選基因,為Dek控制基因的圖位克隆奠定了良好基礎(chǔ)。本研究的主要結(jié)果如下:1.本研究利用缺陷型籽粒的百分率(Dek率)界定籽粒表型。親本BL31的Dek率為0,BL33的Dek率為100%。表型相關(guān)性分析顯示遺傳群體在不同環(huán)境間的相關(guān)系數(shù)0.70 0.92(P0.01);方差分析顯示Dek率在株系間差異顯著,在環(huán)境間差異極顯著,其廣義遺傳力為0.95。遺傳群體在3個環(huán)境中的Dek率分布均呈明顯的“峰-谷”模式,表明在群體中存在控制Dek的主效QTL。2.通過對BL31和BL33進(jìn)行Wheat660K SNP芯片檢測,發(fā)現(xiàn)染色體1A、1B、2A、3A、3B、4A、4B、5A、6B和7B上多態(tài)性SNP頻率相對較高,判定它們更有可能包含Dek QTL;通過篩選分布于這些染色體上的783個SSR標(biāo)記,發(fā)掘到35個在親本、基因池和極端群體間表現(xiàn)一致的多態(tài)性SSR標(biāo)記;利用這些標(biāo)記對F_2群體進(jìn)行基因分型,有15個被整合到3B和4A兩個連鎖群上,結(jié)合表型數(shù)據(jù)共檢測到3個穩(wěn)定的QTL,分別命名為QDek.caas-3BS.1、QDek.caas-3BS.2和QDek.caas-4AL,解釋的表型變異率分別為14.78% 18.17%、16.61% 21.83%和19.08% 28.19%。3.為了對目標(biāo)QTL區(qū)段進(jìn)行標(biāo)記加密,共將60個雙親間多態(tài)性的SNP轉(zhuǎn)化為CAPS標(biāo)記,其中3個CAPS標(biāo)記成功把QDek.caas-3BS.2和QDek.caas-4AL的遺傳距離分別縮小到14.01 cM和13.18 cM。另外,AX-110042240和AX-108996126進(jìn)一步增加了QDek.caas-3BS.1和QDek.caas-4AL的標(biāo)記密度。4.生化分析顯示,籽粒缺陷型株系BL33成熟籽粒的淀粉含量低于正常株系BL31,但是幾乎整個灌漿期BL33的籽粒蔗糖含量要高于BL31,這意味著缺陷型株系蔗糖和淀粉代謝通路異常。根據(jù)中國春的參考基因組,QDek.caas-3BS.1、QDek.caas-3BS.2和QDek.caas-4AL相應(yīng)的物理區(qū)間為11.24 Mb、1.16 Mb和1.13 Mb,分別包含206、14和13個編碼基因。其中9個與碳水化合物代謝通路或籽粒發(fā)育相關(guān),轉(zhuǎn)錄組和定量PCR分析顯示,僅有4個基因在發(fā)育的籽粒中有較高的表達(dá)活性,分別命名為TaFba-3B、TaBff-3B、TaABA4-3B和TaSus-4A,推測它們是控制Dek的候選基因。
【圖文】：

中國農(nóng)業(yè)科學(xué)院碩士學(xué)位論文 第一章 引言成熟的小麥籽粒主要分為種皮（Seed coat）、胚乳（Endosperm）和胚（Embryo）三個部分，其中，胚又包括盾片（Scutellum）、胚芽（Plumule）和胚根（Radicle）三部分（圖 1.1）。種皮是一層具有保護(hù)功能的外皮層，是由果皮和種皮緊貼在一起形成的復(fù)合組織，約占籽粒干重的14%；發(fā)育完整的胚占籽粒干重的 3% 左右；胚乳是小麥籽粒中含量最多和最主要的儲能組織占籽粒干重的 83% 左右，其中有 80% 90% 左右為淀粉，因此胚乳中淀粉含量是小麥籽粒產(chǎn)量和面粉品質(zhì)的主要決定因素（White and Edwards, 2008; Shewry and Morell, 2001）。

中國農(nóng)業(yè)科學(xué)院碩士學(xué)位論文 第一章 引言們以重復(fù)的方式聚集，使得分支頻率相對較高的區(qū)域與幾乎沒有分支的區(qū)域交替（Keeling andMyers, 2010）。直鏈淀粉的含量較支鏈淀粉低，兩者在籽粒淀粉中的含量比大約是 1:3。直鏈淀粉和支鏈淀粉通過形成淀粉粒貯存在胚乳中，，淀粉直接由這些半結(jié)晶的淀粉顆粒組成，經(jīng)萃取干燥后形成白色粉末狀。淀粉粒的微觀結(jié)構(gòu)是直徑約為 0.5 100 μM 的球形、橢圓形或多面體。淀粉粒的大小和形態(tài)由產(chǎn)生淀粉粒的器官的特征決定（Jane et al., 1994）。淀粉粒在大多數(shù)環(huán)境條件下都可以被認(rèn)為是中等惰性的，幾乎不能保持水分，這些特性使它們成為理想的儲存和運輸物質(zhì)。研究證明，支鏈淀粉合成過程受阻會導(dǎo)致淀粉粒形態(tài)的改變，而直鏈淀粉不是正常淀粉粒形成的必要條件，因此即便直鏈淀粉含量變化很大，淀粉粒形態(tài)都不會發(fā)生很大變化。
【學(xué)位授予單位】：中國農(nóng)業(yè)科學(xué)院
【學(xué)位級別】：碩士
【學(xué)位授予年份】：2019
【分類號】：S512.1

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本文編號：2691064