本文選題：小麥 + 冰草��； 參考：《西北農(nóng)林科技大學(xué)》2017年博士論文

【摘要】：小麥作為最主要的口糧作物之一,為人類糧食安全提供了保障。但狹窄的遺傳基礎(chǔ)已嚴(yán)重制約了高產(chǎn)、穩(wěn)產(chǎn)、優(yōu)質(zhì)、多抗育種與生產(chǎn)發(fā)展。分析小麥進(jìn)化歷史和育種進(jìn)程,發(fā)現(xiàn)遠(yuǎn)緣雜交能夠有效解決這一問題。冰草屬作為重要的小麥近緣屬物種之一,具有抗寒性、耐旱性和一定的耐鹽性。同時(shí),對小麥主要病害,如白粉病、銹病、赤霉病、黃矮病等病害,具有很強(qiáng)的抗性,甚至達(dá)到免疫的程度。另外,還具有豐產(chǎn)性,如多花多粒多分蘗等。因此,冰草屬被國際普遍認(rèn)為是改良小麥的最佳外源基因組之一。李立會(huì)等創(chuàng)制了一系列普通小麥品種Fukuho(Triticum aestivum cv.Fukuho,2n=6x=42,AABBDD)-冰草(Agropyron cristatum(L.)Gaertn.,2n=28,PPPP)異源附加系。為了對獲得的小麥-冰草異源附加系中外源染色體進(jìn)行部分同源群劃分以及定位其中的優(yōu)異基因,本研究以小麥-冰草附加系II-7-1、II-8-1、II-9-3、II-26、II-29-1、II-30-5、5106、5113、5114、4844-12及其親本為材料,通過基因組原位雜交(Genomic in situ hybridization,GISH)和冰草P基因組特異分子標(biāo)記(Expressed sequence tags,EST;Specific length amplified fragment sequencing,SLAF-seq)鑒定,發(fā)現(xiàn)小麥-冰草附加系II-7-1、II-8-1、II-9-3和II-29-1中的外源染色體為2P;而II-26、II-30-5、5106、5113、5114和4844-12為小麥-冰草6P附加系。進(jìn)一步對II-9-3、II-30-5和5113進(jìn)行遺傳群體的構(gòu)建,通過遺傳分析在2P上定位到一個(gè)白粉病抗性基因,6P附加系上定位到多個(gè)優(yōu)異性狀基因。對小麥-冰草附加系的研究為進(jìn)一步利用冰草中優(yōu)異基因?qū)π←溸M(jìn)行遺傳育種改良奠定基礎(chǔ)。主要研究結(jié)果如下:1、小麥-冰草2P附加系的鑒定:以II-7-1、II-8-1、II-9-3和II-29-1為材料,利用細(xì)胞學(xué)觀察和基因組原位雜交鑒定表明II-7-1和II-8-1為端體附加,II-9-3和II-29-1為二體附加。通過簡化基因組測序獲得的SLAF-seq標(biāo)簽序列比對確定II-7-1、II-8-1、II-9-3和II-29-1中含有的冰草染色體均是第2部分同源群,即2P染色體。進(jìn)一步利用冰草特異EST標(biāo)記分析發(fā)現(xiàn)2P染色體存在染色體重排,外源染色體(2P)重排使同一同源群的小麥-冰草異源二體附加系多于理論數(shù)目。多個(gè)小麥-冰草2P附加系為小麥遺傳改良提供了新的遺傳資源。2、普通小麥-冰草2P二體附加系的分子標(biāo)記鑒定與白粉病抗性基因的染色體定位:通過對小麥-冰草2P二體附加系II-9-3進(jìn)行鑒定,發(fā)現(xiàn)II-9-3含有白粉病抗性基因,且對中國幾個(gè)主要麥區(qū)流行白粉菌生理小種均具有抗性。通過構(gòu)建II-9-3的F1和F2群體分析發(fā)現(xiàn),白粉病抗性基因來源于冰草2P染色體。該附加系的獲得為小麥抗病育種提供了理想的供體材料。3、小麥-冰草6P二體附加系5113的鑒定及其優(yōu)異基因的定位:通過田間性狀調(diào)查發(fā)現(xiàn)小麥-冰草6P二體附加系5113含有多個(gè)優(yōu)異性狀基因,利用遺傳群體結(jié)合分子標(biāo)記和細(xì)胞學(xué)GISH分析發(fā)現(xiàn)附加系5113中控制穗長、穗下莖、分蘗數(shù)、小穗數(shù)、小穗粒數(shù)、穗粒數(shù)、旗葉大小、抗白粉病、抗葉銹病等優(yōu)異基因均來自6P染色體。利用該材料創(chuàng)制含有目標(biāo)性狀基因的小片段易位系具有廣泛的應(yīng)用前景。4、小麥-冰草6P二體附加系II-30-5的鑒定及其優(yōu)異基因的定位:以普通小麥Fukuho與冰草Z559衍生的II-30-5為材料,細(xì)胞學(xué)、基因組原位雜交和SLAF-seq標(biāo)記等方法對其染色體構(gòu)成進(jìn)行了分析,結(jié)果表明II-30-5中冰草染色體也是第6同源群,即II-30-5為小麥-冰草6P二體附加系。田間生物學(xué)性狀調(diào)查表明,II-30-5在生物學(xué)性狀主要表現(xiàn)在旗葉短、旗葉夾角小、抗白粉病、抗葉銹病、分蘗數(shù)少、千粒重高和理想株型等方面。通過遺傳群體分析表明控制旗葉長度、抗白粉病、抗葉銹病和千粒重等優(yōu)異基因來自6P染色體。進(jìn)一步分析了6個(gè)不同的普通小麥-冰草6P二體附加系的表型差異,利用SLAF-seq標(biāo)記對6P附加系間染色體重排進(jìn)行了闡述。多個(gè)6P附加系的獲得為有效利用6P染色體上的優(yōu)異基因?qū)π←溸M(jìn)行遺傳育種改良提供了更為豐富的遺傳變異。
[Abstract]:Wheat, as one of the most important grain crops, provides a guarantee for human food safety. But the narrow genetic basis has seriously restricted high yield, stable yield, high quality, multi resistance breeding and production development. The evolution history and breeding process of wheat have been analyzed, and distant hybridization can effectively solve this problem. One of the species, with cold resistance, drought resistance and salt tolerance. At the same time, it has strong resistance to main diseases such as powdery mildew, rust, scab, yellow dwarf and even the degree of immunity. In addition, it also has high yield, such as multi flower and multiple tillering, and therefore, the genus agrograss is generally considered to be the improvement of wheat. One of the best foreign genomes. Li Li will create a series of common wheat varieties Fukuho (Triticum aestivum cv.Fukuho, 2n=6x=42, AABBDD) - ice grass (Agropyron cristatum (L.) Gaertn., 2n=28, PPPP) heterologous additional lines. II-7-1, II-8-1, II-9-3, II-26, II-29-1, II-30-55106511351144844-12 and their parents were used as the excellent genes in the wheat - ice grass attached lines. Ment sequencing, SLAF-seq) identified that the exogenous chromosomes in II-7-1, II-8-1, II-9-3 and II-29-1 were 2P in wheat - agrograss additional lines, and II-26, II-30-5510651135114 and 4844-12 were the 6P appending line of wheat - ice grass. Resistance genes, 6P attached lines are located in a number of excellent trait genes. The study of wheat - ice grass addition line is the basis for further use of the excellent genes of ice grass to improve the genetic breeding of wheat. The main results are as follows: 1, identification of wheat - agrograss 2P additional line: II-7-1, II-8-1, II-9-3 and II-29-1 as materials, using cytology The observation and genomic in situ hybridization showed that II-7-1 and II-8-1 were end body addition, II-9-3 and II-29-1 were two body addition. The chromosomes of the ice grass chromosomes contained in II-8-1, II-9-3 and II-29-1 were second parts of the same source group, that is 2P chromosome. Further use of the specific E of ice grass. ST markers found chromosome rearrangement in the 2P chromosome, and the rearrangement of the exogenous chromosome (2P) made the same homologous wheat - ice grass heterologous two body additional lines more than the theoretical number. A number of wheat - agrograss 2P additional line provided a new genetic resource.2 for wheat genetic improvement, and the molecular marker identification and white powder of the common wheat - ice grass 2P two body added line The chromosomal location of the disease resistance gene: by identifying the 2P two body addition line II-9-3 of the wheat ice grass, it was found that II-9-3 contained powdery mildew resistance genes and was resistant to the small species of powdery mildew in several major wheat areas in China. The powdery mildew resistance gene was derived from the F1 and F2 population analysis of II-9-3. The powdery mildew resistance gene was derived from the 2P chromosome of the ice grass. The addition line provides an ideal donor material.3 for wheat resistance breeding, the identification of wheat - agrograss 6P two body addition line 5113 and the location of its excellent genes. Through field investigation, it is found that the wheat - ice grass 6P two body addition line 5113 contains multiple excellent trait genes, using genetic populations to combine molecular markers and cytological GISH points. It is found that the number of ear length, the number of tillers under panicle, the number of tillers, the number of spikes, the number of spikes, the number of spikes, the size of the flag leaf, the size of the flag leaf, the size of the flag leaf, the size of the flag leaf, the resistance to the leaf rust and so on are all from the 6P chromosome. The small fragment translocation system containing the target trait gene has extensive application prospect,.4, wheat - ice grass 6P two body addition line II-30-5 Identification and localization of excellent genes: the analysis of the chromosome composition of Fukuho, II-30-5 derived from common wheat and ice grass Z559, cytology, genomic in situ hybridization and SLAF-seq markers, shows that the chromosome of ice grass in II-30-5 is also sixth homologous group, that is, II-30-5 is the wheat - ice grass 6P two body addition line. The biological characters of II-30-5 showed that the main biological characters were short of flag leaf, small angle of flag leaf, powdery mildew resistance, leaf rust resistance, low number of tillers, high 1000 grain weight and ideal plant type. Genetic population analysis showed that the excellent genes of controlling flag leaf length, powdery mildew resistance, leaf rust resistance and 1000 grain weight were from the 6P chromosome. The phenotypic differences of 6 different common wheat - pagograss 6P two body addition lines were analyzed. The chromosome rearrangement of the 6P additional lines was described by SLAF-seq markers. The acquisition of multiple 6P additional lines provided a more abundant genetic variation for the improvement of wheat genetic breeding by the effective use of the excellent genes on the 6P chromosome.
【學(xué)位授予單位】：西北農(nóng)林科技大學(xué)
【學(xué)位級別】：博士
【學(xué)位授予年份】：2017
【分類號】：S512.1

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本文編號：2000300