普通小麦—冰草6P易位系的鉴定与遗传效应分析

【摘要】：冰草6P上含有很多可用于小麦改良的优异基因。因此小麦-冰草6P易位系的鉴定、遗传效应分析以及冰草6P特异分子标记的开发对于冰草6P的遗传研究具有重要意义。SM2-244是一株表现多花多粒的材料，由Luan鉴定为大小片段相互易位，是由藁城8901与普通小麦-冰草(Agropyron cristatum L. Gaertn，2n=4x=28, PPPP)6P附加系4844-12杂交获得的种子进行电离辐射获得的，并对其后代进行了GISH、FISH和P基因组特异标记分析确定出现的各种易位类型。利用本实验室开发的EST标记筛选新的冰草6P特异分子标记，将这些标记在获得的易位片段上进行定位，另一方面通过这些特异分子标记确定获得的易位片段之间的关系。同时对获得的不同的小麦-冰草6P易位系的农艺性状进行考察。分析易位片段在小麦背景下所表现出的遗传效应。研究结果如下： 1、利用本实验室开发的EST-STS引物，获得了130个冰草6P特异分子标记。 2、通过原位杂交（ish）和分子标记技术对一个表现多花多粒的小麦-冰草6P易位系SM2-244的自交后代进行鉴定，获得了4类不同的小麦-冰草6P易位系，分别为大片段易位系T6PS.6PL-5AL、小片段易位系T6PL-5AL.5AS、小片段纯合易位材料T6PL-3BS.3BL以及一个小片段纯合+臂端纯合易位系T6PS-5AL.5AS+T6PS-5AL。其中大片段易位系和小片段易位系中的易位片段是由一条完整的6P断裂形成的；一个小片段纯合+臂端纯合易位系在染色体组成上相当于6PL整臂附加；小片段易位系T6PL-5AL.5AS中易位片段为小片段易位系T6PL-5AL.5AS中易位片段的一部分。这些易位系中易位片段大小不同，可将6P分为4个部分。130个6P特异分子标记分布在6P短臂上为56个；分布在6P长臂1.00-0.69区段上24个，0.69-0.32区段上30个，0.32-0.00区段上20个。 3、对不同的易位系的生物学性状进行考察，结果表明小片段易位系T6PL-5AL.5AS的穗长和小麦亲本相比表现极显著增加；在小穗粒数及穗粒数上表现显著增加；大片段易位系表现穗粒数减少，但是穗部形态和冰草相似。两者的小穗粒数及穗粒数和小麦-冰草附加系4844-12相比还有很大差距。说明在冰草6P的长臂和短臂上都含有多花多粒基因，在长臂1.00-0.32区段上有可以显著增加穗长的基因。 4、对这些特异标记与NCBI nr蛋白质数据库及小麦EST序列进行了比对，发现4条冰草EST序列的功能注释与抗病、抗逆相关；36条冰草EST与已经定位的小麦EST具有较高的相似性，其中33条（91.67%）位于小麦第６部分同源群染色体。进一步对这些标记进行特异性验证，结果证明其确实可用于检测6P染色体。 本研究获得了130个可以分布在冰草6P上的特异EST标记和4个不同的小麦-冰草异源易位系，对于小麦-冰草6P异源易位系的检测以及6P染色体的遗传分析具有重要意义；通过对不同易位系的生物学性状进行调查，认为在冰草6P长臂上携带有控制小麦穗长的基因，而在6P的长臂和短臂上都含有控制小麦的小穗粒数以及穗粒数的基因。