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利用大粒突变体进行小麦籽粒大小和产量性状的QTL分析

张桂芝  
【摘要】:化学诱变方法,能诱发产生高密度的点突变,获得遗传背景相似的突变体。不仅能够解决小麦育种中种质资源匮乏的问题,也为相关基因的精细定位、克隆以及基因功能的分析等提供了研究平台。我们从EMS诱变小麦品种烟农15获得的突变体库中分离出高杆大粒突变体M8008,本研究利用M8008分别与野生型烟农15(MY)和小麦品种石家庄54(MS)配制杂交组合获得的F2群体及其衍生的F2:3株系构建小麦2D和7B的染色体图谱,并对突变性状进行QTL分析。主要结果如下: (1)连续两年调查结果为:与烟农15相比,M8008株高增加9 cm,千粒重增加10 g;另外,穗长、可育小穗数等穗部性状及粒长、粒宽等籽粒性状变异显著。MY和MS两个F2及F2:3群体各突变性状都出现超亲分离,并且呈现连续分布。表明这些性状是由多基因控制的数量性状。 (2)对两个组合的F2和F2:3进行相关性分析,结果表明多数突变性状之间相关性显著。除了MY组合的PH-GN和MS组合的SL-GN之间外,其它产量性状(PH、SN、SL、FSS和GN)两两之间相关性显著。而在籽粒性状中,FFD与GL或GW或GLW在MY-F2:3中相关性不显著,GLW和GL在MY-F2和MS-F2中相关性不显著,其它籽粒性状之间显著性都达到p≤0.01极显著水平。而多数产量性状和籽粒性状之间也都具有显著的相关性。 (3)利用1069个SSR和EST-SSR标记检测烟农15与M8008的多态性,其中20.8%的标记具有多态性,这些多态性标记分布在小麦21条染色体上,多态性标记有两种类型,扩增片段的有无和扩增片段长度的差异,在用于多态性检测的2D染色体上的153个SSR标记中,34个在M8008和烟农15之间表现多态性;其中表现扩增片段有无差异的有14个(41.2%),表现扩增片段长度差异的有20个(58.8%)。初步推断在EMS诱变突变体中除了点突变,其它的突变机制发挥重要作用。 (4)利用优选小群体(PSG)进一步检测,其中的24个标记在其中发生分离,这些标记在MY群体中选120个单株验证其与突变性状的连锁关系,其中位于2D上的SSR标记wmc41与千粒重、粒宽等性状连锁;7B染色体上的wmc426和wmc76与株高连锁;选取位于2D染色体上的153个标记检测M8008与烟农15和石家庄54的多态性,用于构建这两群体在2D上的遗传连锁图谱。最终构建的MY-F2的2D的遗传图谱长115.2 cM,而MS-F2的遗传图谱长250.4cM,相同标记在两个群体中的顺序基本一致。而位于7B染色体上的6个多态性标记用于构建MY群体在7B上的遗传连锁图谱。 (5)利用MY-F2:3在2D和7B染色体上共检测到7个籽粒性状QTL,利用MS-F2和MS-F2:3在2D染色体上检测到4个籽粒性状(TGW、GW、FFD、GLW)的QTL。在MY和MS两个组合中检测到的籽粒性状的QTL在2D上分别形成1个QTL簇(QGw、QGlw、QFfd和QTgw),在MY中覆盖SSR标记wmc41,在MS中位于其附近。这些QTL不仅在两个群体中都能检测到,而且在MS群体的两个世代中都能检测到,说明了它们的可靠性。可能由于亲本遗传背景的差异,导致两个群体检测到的QTL区间出现细微的差别。利用MS群体在2D染色体上还检测到一个株高和产量性状(SL和SN)的QTL簇,位于标记区间gwm261-barc168。利用MY群体在7B染色体上检测到一个新的增加株高的QTL,位于标记区间wmc426-wmc76上,该染色体上还定位到籽粒大小(TGW、GW和FFD)的QTL。 (6)本研究中在2D染色体上检测到的粒宽和千粒重的QTL(QGw和QTgw)加性效应均为负值,表明大粒亲本M8008在该位点上具有减少粒宽和降低千粒重的作用,而其增加效应来自低千粒重的小粒亲本烟农15或石家庄54。也就是说,我们在2D染色体定位的QTL是大粒突变体中的降低千粒重的QTL。


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