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《山东农业大学》 2010年
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小麦苗期抗旱性QTL分析和冰草BADH基因克隆

齐照良  
【摘要】: 小麦是我国主要粮食作物之一。干旱是限制其产量及品质的重要非生物胁迫因素,开展小麦抗旱遗传机理研究,对我国粮食安全和可持续发展具有重要意义。本研究旨在通过小麦苗期抗旱相关性状的QTL定位及抗旱基因克隆,为研究小麦苗期抗旱遗传机理及抗旱育种提供依据,主要获得以下结果。 1、以小麦RIL群体(川35050×山农483)水培幼苗为材料,在PEG-6000模拟的干旱胁迫及对照条件下,测定了根数、最长根长、苗高、地上部鲜重、地下部鲜重、总鲜重、地上部干重、地下部干重、总干重、地上部失水率、地下部失水率、叶片相对含水量、脯氨酸含量、丙二醛含量、可溶性糖含量和过氧化物酶活性共19个抗旱相关性状。在渗透胁迫及正常水分两种条件下,RIL群体各性状均有较大的变异范围,除正常水分条件下的叶片失水率、叶片相对含水量及胁迫条件下苗高、叶片相对含水量外,其余性状变异系数均大于10%。多数性状表现超亲分离,表明RIL群体具有比较丰富的遗传变异,双亲对这些性状有贡献的等位基因在其群体中得到了广泛分离,具有较大的选择潜力。RIL群体中多数性状表现正态分布,表明这些性状为数量性状,可能由多个基因控制,其抗旱机制较为复杂。 2、对根数等19个性状进行QTL定位,结果在1A,1B,1D,2A,2B,2D,3B, 3D,4A,4B,5A,5D,6D和7A共14条染色体上定位了54个QTL,可解释表型变异的5.63-37.30%。其中正常条件下检测到21个QTL位点,在胁迫条件下检测到33个QTL位点。22个QTL的加性效应来自母本川35050,32个QTL的加性效应来自父本山农483。在1D、5D染色体上有3个QTL簇,在2A、3B和6D上有4个共定位QTL。获得最长根长、苗高、鲜重根冠比、地上部干重、总干重、过氧化物酶活性、脯氨酸含量共7个性状的主效QTL,分别为QMrl.sdau-4A.OS、QSh.sdau-5D.NW、QRsfw. sdau-6D.2.OS、QSdw. sdau-5D.NW、QTdw.sdau -4A.OS、QPod.sdau-2B.OS和QPro.sdau-1D.OS,贡献率分别为37.30、21.51、30.84、21.61、29.09、22.72和36.75%。 3、以新疆草原区强抗旱植物野生冰草为材料,采用同源克隆方法分离甜菜碱脱氢酶基因(BADH),获得cDNA全长为1422bp,包括1185bp的开放阅读框,编码394个氨基酸,将推导氨基酸序列于NCBI网站进行Blast搜索,发现该序列包含BADH基因保守结构域,表明分离到的序列为冰草BADH基因序列,开放阅读框正确,提交至GenBank,获得注册号为GU181396。冰草BADH基因归于单子叶植物一类,与大麦、羊草同源关系最近,分别为98%和97%。 4、于Expasy网站通过在线工具对BADH推导蛋白进行分析,二级结构预测结果表明该蛋白富含α-螺旋、延伸链、β-转角和无规卷曲等二级结构。亲水性预测结果表明该蛋白形成几个亲水性高峰,有利于形成兼性α-螺旋结构,该结构可达到结合水分子以保护细胞免受水分亏缺伤害的作用。
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