论文部分内容阅读
黑麦6R染色体携带的优良基因可以应用于普通小麦品种改良。利用普通小麦品种绵阳11（MY11）和栽培黑麦Kustro进行远缘杂交,从杂交后代中鉴定出了抗白粉病的小麦-黑麦6RL单端体附加系并对其进行辐射,再从辐射后代中鉴定出抗白粉病的新型小麦-黑麦6BS.6BL-6RL小片段易位系。本实验调查了该易位系的农艺性状,并利用非变性荧光原位杂交（ND-FISH）、全基因组重测序、荧光定量PCR和生物信息学方法对该易位染色体的结构、遗传稳定性以及6RL区段携带的籽粒发育相关基因的表达进行了研究,获得如下结果:1.新型抗白粉病的小麦-黑麦6BS.6BL-6RL小片段易位系中,黑麦6RL区段带有白粉病抗性基因。该易位染色体的细胞学特征为:小麦6B染色体的断点位于6BL近亚端部区域的两条Oligo-p Sc119.2-1信号带之间;参与易位的6RL区段约占6RL臂总长度的1/4,包含6RL近端部和端部的Oligo-p Sc119.2-1信号带以及端部的一条Oligo-p Sc200和Oligo-p Sc250信号带。此外,将已报道的80对6RL特异分子标记定位到该6RL区段上。2.6BS.6BL-6RL易位染色体在后代中能稳定遗传:杂合6BS.6BL-6RL小片段易位系的自交后代中,无易位、杂合易位和纯合易位的植株分离比符合1:2:1;纯合易位系的后代中,随机调查的180粒种子全部为纯合6BS.6BL-6RL小片段易位系。3.田间调查表明纯合和杂合6BS.6BL-6RL小片段易位系高抗白粉病,而无易位姊妹系和亲本小麦高感白粉病。纯合、杂合易位系和无易位姊妹系在株高、分蘖数、成穗率、穗长、小穗数、结实率和粒厚等方面无明显差异;纯合、杂合易位系的粒长、粒宽以及千粒重显著高于无易位姊妹系,并且纯合6BS.6BL-6RL小片段易位系材料的粒长和千粒重显著高于杂合6BS.6BL-6RL小片段易位系材料。这说明参与易位的6RL片段不仅携带了抗白粉病基因,还携带了有利于增产的基因,这些研究结果也说明所得小麦-黑麦6BS.6BL-6RL小片段易位系具有良好补偿性。4.基因组重测序结果表明6BS.6BL-6RL小片段易位染色体断裂位点在6B染色体的末尾715.5M bp附近,缺失的6BL区段大约5.2Mbp,约包含262个基因。推测参与易位的黑麦6RL区段约含268个高可信度基因和151个低可信度基因。5.开发出3对6BL缺失区段特异引物:6B-DEL-4（来源于Traes CS6B02G463100.1基因序列）、6B-DEL-9（来源于Traes CS6B02G463700.1基因序列）、6B-DEL-18（来源于Traes CS6B02G464400.2基因序列）。这3对引物结合已报道的6RL特异标记,可以检测纯合和杂合的6BS.6BL-6RL易位系。6.参与易位的6RL区段包含9个与种子生长发育相关的高可信度基因:Sc6Loc00146258.2（Seed-1,细胞间糖转运蛋白）、Sc6Loc00168410.1（Seed-2,响应调节器接收域）、Sc6Loc00179465.2（Seed-3,α-淀粉酶）、Sc6Loc01399728.2（Seed-4,蔗糖合成蛋白）、Sc6Loc00774724.2（Seed-5,含有NB-ARC抗病结构域）、Sc0Loc01956376.1（Seed-6,TRAF-锌指蛋白）、Sc6Loc00269105.2（Seed-7,负责干细胞分化和生殖细胞分化）、Sc6Loc00151329.5（Seed-8,蔗糖合成蛋白）和Sc6Loc01507576.1（Seed-9,泛素-戊烯转移酶家族）,并根据这9个基因的部分序列开发出了6RL特异的荧光定量PCR引物。7.荧光定量PCR结果表明:6RL携带的9个基因在籽粒发育阶段中,6个基因为6RL特异表达,Seed-4、Seed-7和Seed-9基因可能存在同源表达。开花后8天,基因Seed-1和Seed-2在纯合易位系中的表达量显著高于杂合易位系。开花后16天Seed-3基因在纯合易位系中的表达量显著高于杂合易位系,Seed-9基因在纯合和杂合易位系中的表达量显著高于无易位姊妹系。因此,基因Seed-1、Seed-2、Seed-3和Seed-9可能与易位系种子的千粒重增加有关。本研究创制了一个遗传相对稳定的、补偿性较好的新型抗白粉病小麦-黑麦6BS.6BL-6RL小片段易位系,与种子发育相关基因表达的研究结果,为促进黑麦6RL染色体区段有利基因的快速利用奠定了一定基础。