论文部分内容阅读
培育优质高产、高抗广适性品种是我国小麦育种的重要目标,也是满足人们不断增长粮食需求的重要保证,分子标记是提高小麦育种效率的重要手段。随着分子生物学和测序技术的快速发展,基因特异性功能标记应运而生,它是小麦品种改良的理想工具。开发高通量、低成本的功能标记对小麦品种改良具有重要意义。本研究利用基因测序技术建立了一套实用的高通量、低成本的小麦STARP(Semi-thermal asymmetric reverse PCR)标记检测体系;根据已克隆基因不同等位基因序列间的SNP或InDel,开发了56个基因特异性STARP标记,并利用已知基因型的40份小麦品种对STARP标记与相应的STS或CAPS标记进行比较,验证了STARP标记的准确性;同时使用STARP标记检测了305份小麦品种(系)和3个重组自交系(Recombinant inbred line,RIL)群体,进一步对STARP标记的可靠性进行了验证。主要结果如下:(1)已克隆基因的不同等位基因间特异性SNP或InDel的获取根据已克隆基因的序列信息设计PCR引物,对已知基因型的小麦品种进行PCR扩增,通过对PCR产物测序,获得46个目标区段内的基因特异性SNP或InDel。(2)基于多态性SNP或InDel构建了小麦STARP标记检测体系根据SNP或InDel在品种间的多态性,设计基因特异性STARP标记,通过多次试验对检测体系进行调整优化,获得与测序结果一致的STARP标记荧光分型,建立小麦STARP标记检测方法。(3)小麦品质、产量、抗性和适应性相关基因特异性STARP标记的开发利用已获得的小麦品质、产量、抗性和适应性相关基因的多态性SNP或InDel,结合建立的STARP标记检测方法,开发了56个小麦基因特异性STARP标记,包括30个与小麦PPO(Polyphenol oxidase)活性、黄色素含量(Yellow pigment content,YPC)、籽粒硬度、面筋强度等品质性状相关的基因特异性STARP标记,7个小麦抗穗发芽、抗锈病等抗性基因STARP标记,19个小麦粒重、株高、春化等产量和适应性相关性状的STARP标记。(4)基因特异性STARP标记的应用利用开发的基因特异性STARP标记及已报道的相应基因的STS或CAPS标记同时检测40份已知基因型的小麦品种,结果显示,STARP标记与相应STS或CAPS标记的检测结果一致性达95%以上。同时,利用这56个基因特异性STARP标记检测305份国内外小麦品种(系)及3个来自洋小麦/中优9507、藁城8901/周麦16和周8425B/中国春的RIL群体,并结合表型数据分析各位点等位基因的效应。结果显示,在305份小麦品种(系)及藁城8901/周麦16 RIL群体中,Ppo-A1b表现较低的多酚氧化酶活性(P<0.05),Psy-D1g和Zds-A1b表现较高的黄色素含量(P<0.05),Pina-D1b、Pinb-D1b和Pinb-B2b基因型表现较高的籽粒硬度(P<0.05),携带Ax2*、Dx5+Dy10亚基的品种表现较高的面筋强度(P<0.05);在305份小麦品种(系)中,Ppo-D1a表现较低的PPO活性(P<0.05),Psy-A1a、Psy-B1c基因型表现较高的YPC(P<0.05),TaLcy-A1a、TaLcy-B1a和Pds-B1a基因型表现较高的面粉黄度(b*值)(P<0.05),Pod-A1b表现较高的过氧化物酶(Peroxidase,POD)活性(P<0.05);在洋小麦/中优9507的RIL群体中,TaSdr-B1b、TaVP-B1a、CS-type基因型表现较低的穗发芽指数(Germination index,GI)(P<0.05);在305份小麦品种(系)中,TaTPP-6AL1、TaCWI-2A、TaGS-D1、TaGS2-A1、TaGS2-B1、TaMOC1-A1、TaTEF-7A、TaGASR-A1、Vrn-A1和Vrn-D1等位点的不同基因型间也存在显著差异(P<0.05);在305份小麦品种(系)及周8425B/中国春RIL群体中,Rht-B1a和Rht-D1a基因型表现较高的株高(P<0.05)。结果表明,这些STARP标记可以有效地用于小麦分子标记辅助育种。