【摘 要】
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簇毛麦属（Dasypyrum）是小麦的近缘物种之一,主要分布于地中海沿岸以及高加索地区。簇毛麦属下包括一年生簇毛麦（D.villosum）和多年生簇毛麦（D.breviaristatum）。目前为止,对一年生簇毛麦研究比较多,研究发现其具有抗小麦白粉病基因Pm21,并且具有抗旱、抗寒、耐盐以及抗胁迫等优良性状,所以簇毛麦是小麦优异的遗传资源库。对多年生簇毛麦的研究相比一年生簇毛麦来说较少,主要因为
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簇毛麦属（Dasypyrum）是小麦的近缘物种之一,主要分布于地中海沿岸以及高加索地区。簇毛麦属下包括一年生簇毛麦（D.villosum）和多年生簇毛麦（D.breviaristatum）。目前为止,对一年生簇毛麦研究比较多,研究发现其具有抗小麦白粉病基因Pm21,并且具有抗旱、抗寒、耐盐以及抗胁迫等优良性状,所以簇毛麦是小麦优异的遗传资源库。对多年生簇毛麦的研究相比一年生簇毛麦来说较少,主要因为材料的稀缺以及杂交难度比较高。本实验室从小麦-簇毛麦部分双二倍体杂交后代中选育出了TDH-2（2n=42,AABBVbVb）,然后将TDH-2与普通小麦ML-19、绵阳11进行杂交得到了此次实验材料亲本D2138,它的核型为2n=44,在小麦背景中附加一对6VbS.2VbL染色体。将D2138与三个不同小麦（川麦62、绵阳11、济麦22）进行杂交,构建了三个F2-F3杂交群体。本研究利用了这三个群体开展了多年生簇毛麦染色体精确鉴定、遗传传递与相关基因的性状分析,主要研究结果如下:1.通过荧光原位杂交,利用探针Oligo-pSc119.2、Oligo-p Ta535以及Oligo-（GAA）7对亲本D2138与三个普通小麦进行核型分析,发现不同的小麦背景下,共有6条染色体的ND-FISH信号的分布有明显的多态性。对四倍体多年生簇毛麦进行多重荧光原位杂交,结合染色体涂染（Oligo-FISH painting）分析,建立28条多年生簇毛麦染色体核型,发现同源染色体间的FISH信号存在大量的变异,表明多年生簇毛麦基因组具有较大的杂合性。2.通过多重荧光原位杂交（MC-FISH）对群体D2138/川麦62、群体D2138/绵阳11、群体D2138/济麦22进行细胞学分析,结果发现三个杂交群体都有不同程度的染色体结构变异,数量分别占比5.5%、12.2%以及18.8%,说明多年生簇毛麦染色体的导入对不同小麦背景的染色体的结构变异的影响有差异,其中变异最大的是群体D2138/济麦22。在D2138与川麦62、绵阳11和济麦22的3个群体中,6VbS的传递率分别为21.5-45.5%,2VbL的传递率分别为25.6-35.6%。其中在川麦62背景下,6VbS的传递率要高于2VbL,在绵阳11与济麦22背景下,6VbS的传递率要低于2VbL。并且外源染色体的总传递率在群体D2138/川麦62中最高,其次是群体D2138/绵阳11,最低的是群体D2138/济麦22。3.筛选出了60对6VbS特异性分子标记。同时比较了6VbS与二倍体一年生簇毛麦6V染色体的差异,发现其中39对有特异性的引物在6VbS与6V存在多态性。结合分子标记与非变性荧光原位杂交鉴定出了4个6VbS.2VbL染色体断裂系,并且准确鉴定了断点的位置。4.通过α-醇溶蛋白基因的特异PCR分析,确定多年生簇毛麦的α-醇溶蛋白基因位于D2138中的6VbS,并进行了物理区段定位。并且运用A-PAGE技术,从D2138和衍生后代中鉴定出6VbS上编码的α-醇溶蛋白。对α-醇溶蛋白进行克隆测序和进化分析,发现序列中存在78%的假基因,比较分析发现D2138中6VbS的α-醇溶蛋白的假基因频率高于四倍体多年生簇毛麦中的其他α-醇溶蛋白编码基因。5.通过D2138衍生群体的田间性状调查,发现含有6VbS的植株比较无外源植株的株高和千粒重有明显提高。同时对群体的种子品质数据分析,发现含有6VbS后代在蛋白含量、形成时间、硬度等方面有显著提升,可能受到6VbS上α-醇溶蛋白的影响。综上,本研究完成了多年生簇毛麦染色体在小麦背景中易位、缺失等精确鉴定,比较多年生簇毛麦6VbS与一年生簇毛麦6VS的差异,进行了6VbS特异α-醇溶蛋白基因克隆与农艺性状相关研究,对簇毛麦基因组进化研究和多年生簇毛麦优异基因导入小麦的育种应用均具有重要的参考价值。
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