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《山东农业大学》 2010年
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小麦芒长抑制基因B1近等基因系的鉴定及遗传分析

杜斌  
【摘要】: 芒属于小麦穗部重要的光合器官,与其他光合器官相比,芒具有许多有利于光合作用的条件。研究发现芒和叶片具有同样的光合功能和相同的碳同化途径,特别在旗叶衰老的后期,芒仍具有较高的光合活性。此外芒还在抵抗虫害,防止脱粒方面也有着非常重要的作用。自20世纪初,小麦育种工作者就已经开展了对小麦芒性的生理、作用和遗传特性的研究。本研究以一对芒长度存在差异的近等基因系SN051-1(长芒)与SN051-2(短芒)为材料,对其性状特点、芒的结构特征、穗和旗叶光合能力以及千粒重进行了调查,同时对芒长性状进行了遗传分析、分子标记研究和基因芯片分析。获得主要结果如下: (1)芒长近等基因系SN051-1(长芒)与SN051-2(短芒)在生育期、植株形态、株高、穗长、每株穗数、小穗数和穗粒数等性状方面表现一致,SN051-1的芒长明显大于SN051-2的芒长。细胞学分析结果表明,二者染色体数目均为2n=42,细胞学稳定性好。 (2)SN051-1(长芒)与SN051-2(短芒)的旗叶净光合速率虽然差异不明显,但SN051-1的穗部净光合速率明显高于SN051-2的穗部净光合速率,说明芒的存在显著增加了穗部的光合能力。而且,SN051-1在花后25天开始灌浆速度明显高于SN051-2,最后SN051-1的千粒重明显高于SN051-2的千粒重,说明芒在籽粒灌浆后期同化产物的积累中起到了重要作用。 (3)芒切片与电镜观察结果表明,芒具有显著的旱生结构特征并且具有光合能力。同时发现,SN051-1的气孔密度小于SN051-2的气孔密度,SN051-1芒的横切面积和细胞体积均比SN051-2的大,SN051-1的叶绿体体积比SN051-2的叶绿体体积大。 (4)遗传分析证明,SN051-1与SN051-2芒性的遗传由单基因控制,短芒为显性;分子标记分析表明,二者间多态性引物比例为3.79%,并筛选获得一个与该基因紧密连锁、位于5A染色体长臂的SSR标记Xgwm291150,与该基因间的遗传距离为4.99cM。推断SN051-1与SN051-2为位于5A染色体长臂的芒抑制基因B1的近等基因系。 (5)利用基因芯片技术对SN051-1与SN051-2进行基因差异表达分析,发现差异表达基因在两组对照中同时上调超过两倍的信号数目有56个,同时下调超过两倍的信号数目有45个。通过Gene Ontology数据库对这些差异表达基因进行注释,为进一步寻找研究芒性相关基因奠定了基础。
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