發(fā)布時間：2018-11-15 16:36

【摘要】：濱麥(Leymus mollis(Trin.)Pilger,NsNsXmXm,2n=28)屬禾本科(Poaceae)、小麥族(Triticeae)、大麥亞族(Hordinae)、賴草屬(Leymus Hochst.)的一個多年生四倍體異花授粉材料,具有抗寒、抗旱、耐鹽堿、莖稈粗壯、大穗等優(yōu)良性狀,同時對小麥的條銹、稈銹、葉銹病和白粉病等多種真菌病害表現(xiàn)高抗或免疫,是改良小麥育種的重要三級基因源。通過傳統(tǒng)的遠緣雜交技術(shù)和分子染色體工程方法,可將濱麥的優(yōu)異性狀導(dǎo)入普通小麥背景中,豐富小麥種質(zhì)資源,增加遺傳多樣性。本研究結(jié)合形態(tài)學(xué)、細胞學(xué)、原位雜交(GISH/FISH)技術(shù)、分子標(biāo)記(SSR、EST和PLUG)分析等方法對獲得的不同世代的普通小麥—濱麥衍生材料進行了詳細的鑒定。主要結(jié)果如下:(1)濱麥染色體核型及其可能供體種的初步分析:對本研究所用材料—濱麥進行了初步的核型分析,最終推測其核型公式為2n=4x=28=22m(6sat)+6sm,其中m指中間著絲粒染色體,sm指亞中間著絲粒染色體,sat指具有隨體的染色體。根據(jù)Stebbins按不對稱程度對染色體核型進行分類的方案,其染色體核型屬2A型;選用本實驗室現(xiàn)有的825對SSR引物和86對EST引物在濱麥及其可能的二倍體供體種華山新麥草(Ns)、百薩偃麥草(J)、二倍體長穗偃麥草(E)和擬鵝觀草(St)之間進行多態(tài)性引物的初步篩選,多態(tài)性分析結(jié)果表明華山新麥草較其他三個二倍體種與濱麥的親緣關(guān)系更近。(2)三種不同類型的普通小麥—濱麥衍生系M47、M42和M51的分子細胞遺傳學(xué)鑒定:細胞學(xué)觀察結(jié)果顯示M47、M42和M51體細胞染色體數(shù)目和減數(shù)分裂中期Ⅰ花粉母細胞配對構(gòu)型分別為2n=56=28Ⅱ、2n=54=27Ⅱ、2n=48=24Ⅱ;GISH結(jié)果表明M47/M42/M51染色體組成可表示為2n=56=42T.a+14L.m、2n=54=42T.a+12L.m、2n=48=42T.a+6L.m(T.a代表普通小麥染色體,L.m代表濱麥草染色體);分子標(biāo)記分析確定M47攜帶一整套(14條)Ns染色體,M42相比于M47而言缺少一對濱麥第7部分同源群染色體,而M51缺少了濱麥第2、4、5、7部分同源群染色體;M47在成株期對條銹病和白粉病均表現(xiàn)高抗,M42對條銹病表現(xiàn)高抗而對白粉病表現(xiàn)感病,M51對兩者均表現(xiàn)感病。由此而見,M47和M42可作為優(yōu)異的抗病中間橋梁材料,尤其是M47系。(3)衍生系M11028-1-1-5的分子細胞遺傳學(xué)鑒定:M11028-1-1-5來自于M47與普通小麥7182的BC1F4世代。M11028-1-1-5的體細胞染色體數(shù)目和花粉母細胞減數(shù)分裂中期I構(gòu)型為2n=44=22Ⅱ,GISH結(jié)果顯示M11028-1-1-5中含有42條小麥染色體和2條外源染色體;11個位于小麥第六部分同源群的分子標(biāo)記包括2個SSR標(biāo)記(Xwmc256和Xgpw312)、1個EST-SSR標(biāo)記(Swes123)、5個EST-STS標(biāo)記(CD452568、CD491981、BG604865、BF483643和BQ169205)和3個PLUG標(biāo)記(TNAC1748、TNAC175和TNAC1752)分析證實附加到M11028-1-1-5中的一對濱麥草染色體屬于第6部分同源群染色體,暫命名為Lm#6Ns。醇溶蛋白分析結(jié)果表明,M11028-1-1-5中存在濱麥草特異的醇溶蛋白基因,因此M11028-1-1-5是普通小麥—濱麥Lm#6Ns二體異附加系材料。然而,M11028-1-1-5在成株期對條銹病和白粉病均表現(xiàn)感病,推測在濱麥草的第6部分同源群染色體Lm#6Ns上不存在抗條銹病和白粉病的基因。(4)M11003-3-1-15-8和M11003-3-1-12-10的創(chuàng)制及其分子細胞遺傳學(xué)分析:M11003-3-1-15-8和M11003-3-1-12-10均由中間橋梁材料M47(2n=8x=56,AABBDDNsNs)與普通小麥親本7182回交一次自交五次所得的BC1F5材料。體細胞染色體數(shù)目和花粉母細胞減數(shù)分裂中期I構(gòu)型分別為2n=42=21Ⅱ和2n=44=22Ⅱ。FISH-GISH和中國春缺四體分析結(jié)果顯示M11003-3-1-15-8系中一對小麥7D染色體缺失并含有2條外源染色體,M11003-3-1-12-10系中含有完整的42條小麥染色體及2條外源染色體。分子標(biāo)記(EST-STS和PLUG)分析證實被導(dǎo)入到M11003-3-1-15-8和M11003-3-1-12-10中的一對濱麥草染色體都屬于第七部分同源群染色體,這對外源染色體暫命名為Lm#7Ns。因此M11003-3-1-15-8和M11003-3-1-12-10分別為普通小麥—濱麥Lm#7Ns(7D)二體異代換系和Lm#7Ns二體異附加系,在成株期對條銹病均表現(xiàn)高抗,且較小麥親本具有多小花的優(yōu)良農(nóng)藝特性,因此在小麥抗病育種和豐富資源方面具有潛在的利用價值。(5)抗條銹病雙單體附加系后代材料的分離及分析:一個普通小麥—濱麥衍生系M11003-4-3-8/13/15來自于M47與普通小麥7182的BC1F4世代,經(jīng)鑒定其為抗條銹病的雙單體附加系材料,染色體組成可表示為2n=44=42T.a+L.m2+L.m3(其中,T.a代表小麥染色體,L.m代表濱麥染色體;L.m2表示濱麥第2部分同源群染色體,L.m3表示濱麥第3部分同源群染色體)。由于雙單體附加系材料的不穩(wěn)定性,繼續(xù)對其自交下一代材料的染色體分離及抗病性情況進行了詳細的鑒定,結(jié)合細胞學(xué)、分子標(biāo)記(EST/PLUG)、原位雜交(FISH/GISH)等方法。所觀察的雙單體附加系后代可以分為五種類型(Ι-V),其中202W1、213W1和214E2屬于類型Ι:2n=44=42T.a+1L.m2+1L.m3,202E4、204E2、211E2、215E2、216W2和216E2屬于類型ΙΙ:2n=43=42T.a+1L.m2,203W2和214W1屬于類型Ⅲ:2n=43=42T.a+1L.m3,213W3、214E1和215E3屬于類型ΙV:2n=42=42T.a,216E4屬于類型V:2n=44=42T.a+2L.m2。此五種類型材料對成株期條銹病表現(xiàn)不同,類型Ι和Ⅲ表現(xiàn)抗病,類型II、ΙV和V表現(xiàn)感病。根據(jù)所附加的濱麥染色體所屬不同同源群而表現(xiàn)出對條銹病反應(yīng)的不同,推測濱麥第3部分同源群上攜帶抗病基因,而非第2同源群染色體。同時,這些標(biāo)記可以在以濱麥為供體種的前提下,作為判斷小麥背景中是否其遺傳物質(zhì)正常傳遞、也可以用來比較基因作圖、染色體演化分析以及基因漸滲等研究。
[Abstract]:......
【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】：2016
【分類號】：S512.1

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本文編號：2333828