本文關鍵詞：小麥蔗糖合酶和腺苷二磷酸葡萄糖焦磷酸化酶基因在籽粒形成中的遺傳效應及全球育種選擇研究　出處：《中國農業(yè)科學院》2016年博士論文　論文類型：學位論文

  更多相關文章： 小麥 蔗糖合酶 腺苷二磷酸葡萄糖焦磷酸化酶 單元型 千粒重

【摘要】：在我國小麥產量的提升主要歸因于單產的提升,單產主要依賴三個因素,即畝穗數、穗粒數和千粒重。淀粉占到籽粒的65%到80%,因此淀粉合成在很大程度上影響小麥的千粒重。在籽粒中,淀粉合成途徑上的蔗糖合酶和腺苷二磷酸葡萄糖焦磷酸化酶是兩個關鍵酶。本研究通過兩個酶基因的單元型與產量性狀(主要是千粒重)的相關性分析,尋找與高千粒重相關的單元型,并研究這些單元型在小麥育種過程中的變化情況。主要研究結果如下:1.同源克隆獲得6個小麥蔗糖合酶基因Ta Sus2-2A/2B/2D和Ta Sus1-7A/7B/7D,其中Ta Sus2-2A、Ta Sus2-2B、Ta Sus1-7A、Ta Sus1-7B編碼區(qū)存在多態(tài)性位點,分別形成2、2、5、2種單元型。針對這些單元型分別開發(fā)了有效分子標記,并掃描群體。在348份我國小麥育成群體中,單元型Ta Sus2-2A-Hap-A的三年千粒重均極顯著高于-Hap-G(P0.001),Ta Sus1-7B-Hap-T的三年千粒重極顯著高于-Hap-C(P0.001),這兩個優(yōu)異單元型在我國小麥60多年的育種過程中比例提升了40%。通過近等基因系檢測,發(fā)現Ta Sus2-2B-Hap-H與Ta Sus1-7A-Hap-1/2為優(yōu)異單元型。在地方品種到育成品種的演化過程中,這些優(yōu)異單元型的比例均有不同程度的提高。在近等基因系中,Ta Sus2-2A和Ta Sus1-7A的優(yōu)異單元型在花后15天的籽粒中相對表達量高于非優(yōu)異單元型,這與酶活測定結果相吻合。Ta Sus1-7A-Hap-1/2在地方品種及育成品種中的比例都超過95%,其非優(yōu)異單元型的連續(xù)兩個氨基酸變異可能造成該酶結合底物能力的下降;該基因可能在四倍體中就受到選擇作用。上述四個基因的優(yōu)異單元型在全球6個小麥產區(qū)的比例都很高,表明全球小麥育種對Ta Sus優(yōu)異單元型的正向選擇。2.同源克隆獲得9個小麥腺苷二磷酸葡萄糖焦磷酸化酶TaAGP-S1-7A/7B/7D、Ta AGP-S2-5A/5B/5D和Ta AGP-L-1A/1B/1D,其中Ta AGP-S1-7A和Ta AGP-L-1B編碼區(qū)和啟動子區(qū)均存在多態(tài)性位點,分別形成4種單元型。近等基因系檢測發(fā)現Ta AGP-S1-7A-1/2和Ta AGP-L-1B-Hap-1/2/3與高千粒重關聯,為優(yōu)異單元型(-Hap-I)。開發(fā)了它們的有效分子標記,在我國微核心群體及育成群體中進行驗證得到了相同的結論。Ta AGP-S1-7A非優(yōu)異單元型的一個外顯子突變造成了酶結合底物的不穩(wěn)定;Ta AGP-L-1B非優(yōu)異單元型-122處的SNP使啟動子驅動能力下降,在轉基因水稻中驗證了該結論。在我國小麥育種過程中,兩個基因優(yōu)異單元型的比例均提升了50%以上,優(yōu)異單元型組合也受到了顯著的正向選擇。Ta AGP-S1-7A可能在四倍體中受到選擇作用。3.六種優(yōu)異單元型(Ta Sus2-2A-Hap-A、Ta Sus2-2B-Hap-H、Ta Sus1-7A-Hap-1/2、Ta Sus1-7B-Hap-T、Ta AGP-S1-7A-1/2和Ta AGP-L-1B-Hap-1/2/3)組合在千粒重上具有明顯的加性效應,優(yōu)異單元型數隨育種過程逐漸增多,但最優(yōu)組合的比例與歐美群體還有一定差距,表明我國小麥育種在這些基因上還有選擇空間。
【學位授予單位】：中國農業(yè)科學院
【學位級別】：博士
【學位授予年份】：2016
【分類號】：S512.1

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