本文選題：普通小麥　切入點(diǎn)：千粒重　出處：《安徽農(nóng)業(yè)大學(xué)》2016年博士論文　論文類型：學(xué)位論文

【摘要】：小麥?zhǔn)俏覈?guó)三大作物之一,與我國(guó)糧食安全息息相關(guān)。小麥粒重是由籽粒大小、灌漿充實(shí)度等因素構(gòu)成,是小麥產(chǎn)量構(gòu)成的三要素之一。不斷提高粒重是現(xiàn)代小麥育種的主要目標(biāo)之一。通過(guò)分子生物學(xué)手段,發(fā)掘和鑒定小麥粒重相關(guān)基因及開(kāi)發(fā)功能標(biāo)記對(duì)粒重遺傳機(jī)制研究、小麥多基因聚合育種都具有較高的應(yīng)用價(jià)值和指導(dǎo)意義。然而,小麥?zhǔn)钱愒戳扼w物種,染色體結(jié)構(gòu)復(fù)雜,DNA重復(fù)序列高,從而限制了小麥功能基因的發(fā)掘。因此,比較基因組學(xué)、高通量測(cè)序及分析技術(shù)是一種發(fā)掘小麥功能基因的簡(jiǎn)單而有效的途徑。本文以調(diào)控水稻千粒重的TGW6為候選基因,在小麥中克隆了其同源基因TaTGW6。同時(shí),應(yīng)用SLAF-Seq和集群分離分組分析法(BSA)克隆了小麥TaTGW-7A基因。分析其等位變異與千粒重的關(guān)系,開(kāi)發(fā)功能標(biāo)記并在重組自交系群體(RIL,京411×紅芒春21)和自然群體中進(jìn)行分析和驗(yàn)證。研究了TaTGW6和TaTGW-7A基因在籽粒灌漿期表達(dá)特點(diǎn)及其與IAA、粒重的關(guān)系。本文主要結(jié)果如下:1、TaTGW6位于小麥染色體4AL上,與Xbarc1047緊密連鎖。TaTGW6只含有一個(gè)外顯子,編碼吲哚-3-乙酸葡萄糖水解酶。TaTGW6與水稻TGW6在DNA和氨基酸水平的相似度均大于70%。在小麥中含有豐富的TGW6同源基因,主要分布在第2、3、4、7同源群上。2、通過(guò)分析大、小粒品種TaTGW6基因序列,檢測(cè)出3種等位類型,即TaTGW6-a、TaTGW6-b和TaTGW6-c。和TaTGW6-a相比,TaTGW6-b和TaTGW6-c等位基因?qū)?yīng)于較高的粒重。與TaTGW6-a序列比較,TaTGW6-b編碼區(qū)含有一個(gè)6 bp插入突變,導(dǎo)致兩個(gè)氨基酸的插入,但未發(fā)生移碼突變。而TaTGW6-c為缺失突變類型。3、在RIL群體、自然群體及核心種質(zhì)中驗(yàn)證TaTGW6對(duì)小麥千粒重的作用。結(jié)果表明,TaTGW6與千粒重密切關(guān)聯(lián)。TaTGW6-b和TaTGW6-c均與千粒重呈極顯著正相關(guān),而TaTGW6-a則負(fù)調(diào)控粒重。在RIL群體的4個(gè)環(huán)境下,TaTGW6可解釋千粒重15.8 21.0%的表型變異。關(guān)聯(lián)分析表明,TaTGW6在自然群體和核心種質(zhì)的3個(gè)環(huán)境條件下,可解釋7.7 12.4%的千粒重表型變異。TaTGW6-b和TaTGW6-c在自然群體和核心種質(zhì)中分布較低,是優(yōu)異的等位類型,具有較高的應(yīng)用價(jià)值。4、分析了小麥TaTGW6-a和TaTGW6-b兩種等位基因在花后10d、20d、30d以及收獲后籽粒中表達(dá)水平差異,結(jié)果顯示,TaTGW6-a在花后20d、30d和收獲后籽粒中表達(dá)水平顯著高于TaTGW6-b。含有TaTGW6-a等位基因的品種在花后20d和30d,其籽粒生長(zhǎng)素IAA含量顯著高于攜帶TaTGW6-b等位基因的品種。5、利用高通量測(cè)序技術(shù)結(jié)合BSA法對(duì)兩個(gè)親本和兩個(gè)粒重極端值混合池進(jìn)行簡(jiǎn)化基因組測(cè)序,通過(guò)關(guān)聯(lián)分析和基因富集分析,共得到25個(gè)與小麥粒重緊密連鎖的SLAF標(biāo)簽。對(duì)SLAF標(biāo)簽附近50Kb的區(qū)域進(jìn)行基因富集分析,得到169個(gè)與千粒重相關(guān)候選基因。并對(duì)其中的主要基因進(jìn)行克隆和功能驗(yàn)證,將其中作用最大的基因Traes_7AS_378A12AA9.1命名為TaTGW-7A。該基因具有TIM-br_sig_trns和UPF0261功能域,與吲哚-3-甘油磷酸合成酶(IGPS)相關(guān)。6、序列分析表明,TaTGW-7A由9個(gè)外顯子和8個(gè)內(nèi)含子組成。在粒重差異顯著的品種間,該基因檢測(cè)到4個(gè)SNP變異,但只有第1個(gè)外顯子上的SNP(T-C)與千粒重關(guān)聯(lián),該變異導(dǎo)致丙氨酸突變?yōu)槔i氨酸。根據(jù)該SNP開(kāi)發(fā)了CAPS標(biāo)記TGW7,并鑒定出2種等位基因(TaTGW-7Aa和TaTGW-7Ab)與粒重相關(guān)。同時(shí)在TaTGW-7A下游3Kb處開(kāi)發(fā)一對(duì)共顯性標(biāo)記TG9,與TGW7共分離。通過(guò)掃描重組自交系、自然群體、核心種質(zhì)等群體,證實(shí)TG9也是一個(gè)穩(wěn)定可靠的共顯性標(biāo)記,可與TGW7共同用于輔助育種。7、對(duì)候選基因TaTGW-7A進(jìn)行關(guān)聯(lián)分析和連鎖分析,結(jié)果表明,TaTGW-7A與千粒重極顯著相關(guān),同時(shí)影響粒長(zhǎng)和粒寬。與TaTGW-7Ab相比,TaTGW-7Aa為優(yōu)異等位基因,可顯著提高粒重。在RIL群體5個(gè)環(huán)境條件下,TaTGW-7A可解釋21.7-27.1%的粒重表型變異。在自然群體和核心種質(zhì)4個(gè)環(huán)境條件下,TaTGW-7A可解釋7.3-12.3%的表型變異。8、對(duì)501份育成品種和微核心種質(zhì)進(jìn)行TaTGW-7A基因分布檢測(cè),結(jié)果顯示,在現(xiàn)代品種中,TaTGW-7Aa廣泛存在于國(guó)內(nèi)各大麥區(qū);然而,在核心種質(zhì)中,TaTGW-7Aa在北部冬麥區(qū)和西南冬麥區(qū)分布頻率相對(duì)較低。說(shuō)明TaTGW-7A在育種過(guò)程中經(jīng)過(guò)了長(zhǎng)期的正向選擇。9、研究了小麥TaTGW-7A花后10d、20d、30d籽粒和收獲后籽粒中表達(dá)水平的差異,結(jié)果發(fā)現(xiàn),TaTGW-7Aa在花后20d和30d表達(dá)水平較TaTGW-7Ab高,較高的表達(dá)水平有利于粒重的提高。對(duì)花后20d和30d籽粒中生長(zhǎng)素IAA的含量進(jìn)行分析,發(fā)現(xiàn)攜帶TaTGW-7Aa等位基因的品種其IAA含量顯著低于攜帶TaTGW-7Ab的品種。說(shuō)明在灌漿中后期高水平的生長(zhǎng)素含量不利于粒重的提高。10、利用高通量測(cè)序技術(shù)結(jié)合BSA法在2A和2D染色體上克隆兩個(gè)與千粒重相關(guān)的基因Ta TGW-2A和Ta TGW-2D,與千粒重存在極顯著相關(guān)。11、本實(shí)驗(yàn)對(duì)6個(gè)已報(bào)導(dǎo)的粒重相關(guān)基因,除Ta CWI-4A與千粒重顯著相關(guān)外,其余5個(gè)基因與千粒重均達(dá)到了極顯著相關(guān)。6個(gè)千粒重基因?qū)ηЯＶ赜绊戫樞驗(yàn)?Ta GS5-3ATGW7Ta GS1aTa CWI-5DTa GW2Ta CWI-4A。Ta GW2與Ta GS5-3A之間以及Ta GS1a與TGW7之間存在互作效應(yīng)。Ta GW2與Ta GS5-3A之間存在較強(qiáng)的拮抗作用,而Ta GS1a與TGW7之間存在相對(duì)較弱的互作效應(yīng)。
[Abstract]:......
【學(xué)位授予單位】：安徽農(nóng)業(yè)大學(xué)
【學(xué)位級(jí)別】：博士
【學(xué)位授予年份】：2016
【分類號(hào)】：S512.1

【參考文獻(xiàn)】

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本文編號(hào)：1578296