【摘 要】
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叶绿素是植物捕获光能、进行光合作用的关键色素分子,叶绿素的降解是植物叶片在衰老过程中最明显的标志。衰老是作物生长发育的必然过程,而作物衰老引起的叶片同化功能的衰退会严重影响作物的产量。前人研究发现在不同作物中或在同一作物的不同品种中叶绿素酶基因在衰老过程中的作用不尽相同。课题组前期已经克隆了小麦叶绿素酶1（TaCLH1）基因,并且开发了分子标记。在此基础上,本研究对该基因的单倍型进行检测,并对单倍
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叶绿素是植物捕获光能、进行光合作用的关键色素分子,叶绿素的降解是植物叶片在衰老过程中最明显的标志。衰老是作物生长发育的必然过程,而作物衰老引起的叶片同化功能的衰退会严重影响作物的产量。前人研究发现在不同作物中或在同一作物的不同品种中叶绿素酶基因在衰老过程中的作用不尽相同。课题组前期已经克隆了小麦叶绿素酶1（TaCLH1）基因,并且开发了分子标记。在此基础上,本研究对该基因的单倍型进行检测,并对单倍型与农艺性状进行关联分析,挖掘TaCLH1的优异单倍型,为标记辅助育种提供依据;对小麦叶绿素酶1进行亚细胞定位,初步判断其作用部位;通过验证TaCLH1在小麦衰老时期和病毒诱导基因沉默后的相对表达量与叶绿素含量、CLAD和荧光参数之间的关系,对TaCLH1的功能进行分析,明确小麦TaCLH1的功能,为小麦叶绿素相关基因的应用提供理论基础。主要研究结果如下:1.利用分子标记与323份材料进行关联分析,结果显示标记TaCLH1-6BSacⅡ-CAPS与株高和每穗小穗数显著关联,单倍型TaCLH1-6B-Hap2是能够增加每穗小穗数的优异单倍型,主要分布于我国低纬度或低海拔地区,且通过检测不同基因型的年代分布发现单倍型TaCLH1-6B-Hap2小麦品种没有得到正向选择。2.本试验成功构建小麦瞬时表达载体pJIT163-TaCLH1-6D和烟草瞬时表达载体p CAMBIA1302-TaCLH1-6D,并且分别在小麦和烟草中瞬时表达,结果显示TaCLH1均在细胞质、细胞膜和细胞核中表达。3.分析10个春性小麦品种中TaCLH1的相对表达量与叶绿素含量、GLAD和荧光参数之间的关系,发现随着花后籽粒灌浆过程的进行,旗叶叶绿素含量、GLAD和荧光参数整体均呈先平缓波动后快速下降的趋势,后期下降的快慢存在品种间差异。在小麦花后旗叶不断衰老的过程中,荧光参数Y（II）、Fv/Fm、ETR之间以及它们与叶绿素含量和GLAD之间都具有极显著的相关性。TaCLH1相对表达量与GLAD和荧光参数之间相关性不显著,但其与叶绿素含量之间的相关性却达到显著水平,表明TaCLH1的表达会影响花后小麦旗叶的叶绿素降解。4.对中国春小麦接种BSMV-PDS病毒,以沉默小麦叶片中的PDS基因,结果中国春小麦叶片出现白化现象,表明本试验所用BSMV-VIGS沉默体系可以有效沉默小麦基因。对TaCLH1基因沉默后小麦叶片表型进行鉴定,发现接种BSMV:TaCLH1-1as和BSMV:TaCLH1-2as病毒的小麦在黑暗处理7天后的叶片明显比对照更绿。利用q RT-PCR技术检测感染VIGS病毒的中国春叶片,检测黑暗处理后0d,1d,2d,5d,7d,10d,14d叶片中的TaCLH1基因的表达水平,发现与对照相比,在感染BSMV:TaCLH1-6D病毒的BSMV:TaCLH1-6D-1as和BSMV:TaCLH1-6D-2as小麦植株中TaCLH1基因的表达水平均显著降低。5.黑暗处理下对TaCLH1基因沉默后小麦叶片叶绿素含量进行测定,发现小麦对照植株的叶绿素含量极显著低于TaCLH1基因沉默后的小麦叶片叶绿素含量,并且黑暗处理的时间越长,差异会越明显。对基因沉默后的小麦叶片TaCLH1相对表达量与荧光参数和叶绿素含量进行相关性分析,发现叶绿素荧光参数Y（II）、ETR、Fv/Fm之间具有显著或极显著的相关性,TaCLH1相对表达量与叶绿素含量之间具有显著的相关性,但TaCLH1的相对表达量与荧光参数之间相关性不显著,表明TaCLH1的表达会影响小麦衰老叶片中叶绿素的降解。
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