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穗发芽严重影响小麦产量和品质,导致大量经济损失。影响穗发芽最重要的内因是种子休眠性,而以脱落酸(ABA)为代表的植物激素在调控种子休眠程度上具有重要作用。本研究分别从性状到基因(正向)和基因到性状(反向)的遗传学研究方法对小麦种子休眠、穗发芽调控机制进行解析:利用感穗发芽小麦品种Lang和抗穗发芽斯卑尔托小麦CSCR6构建的高代重组自交系中定位到一个主效抗穗发芽QTL,并成功开发出SCAR标记用于分子辅助选择;构建了小麦ABA信号途径相关调控网络,基于基因表达数据发掘小麦种子休眠特异基因(TaABI4等)进行分子鉴定,并在重组自交系CM32(感穗发芽)/SHW-L1(抗穗发芽)中对TaABI4进行了eQTL定位。本研究获得的主要研究结果如下:1)鉴定出源于CSCR6的抗穗发芽位点Qphs.sicau.3B.1,该QTL能解释14.5%-14.9%的表型变异,与DArT标记wPt-6187紧密连锁。成功开发两个SCAR标记Ph3B.1和Ph3B.2,分别在抗性材料中表型阳性(400bp条带)和易感材料中表现阳性(1000bp条带),可用于该抗穗发芽QTL的分子辅助筛选。2)成功将穗发芽抗性位点Qphs.sicau.3B.1导入四倍体感穗发芽小麦Bellaroi后代中,并利用开发的Ph3B.1和Ph3B.2标记结合表型数据筛选出具有穗发芽抗性的四倍体株系,可用于四倍体小麦穗发芽抗性育种。3)比较297个拟南芥、水稻、小麦ABA信号相关基因同源序列与表达信息,发现小麦中编码调控蛋白的基因(尤其是转录因子和蛋白激酶相关基因)数量高于编码结构蛋白的基因;基于不同器官组织、发育阶段小麦转录组数据发现多数来自同一家族的成员基因在组织表达特异性上具有很高的一致性,其中物种间普遍在种子特异表达基因12个。4)在拟南芥ABA信号相关基因调控网络基础上,构建了小麦基因共表达网络并进行层级分析,剖析特定基因在调控通路中的作用,发现小麦基因间的调控关系远比拟南芥中复杂。小麦ABA信号途径被划分为四个层级,第一层级为ABA信号途径的关键蛋白,包括ABA受体,蛋白激酶SnRK2以及PP2C蛋白;第二层级主要为能被ABA信号途径关键蛋白成员基因直接或间接调控的转录因子,其中也包含与调控种子休眠相关的部分重要基因;第三层级则为由转录因子调控表达的效应因子(编码结构蛋白的基因较多);第四层级包含与蛋白修饰相关的基因,如蛋白磷酸化,乙酰化和氧化等过程相关基因。5)通过RT-PCR鉴定到小麦与拟南芥间具有相反表达模式的种子休眠调控基因TaABI4、TaKEG等。利用抗/易穗发芽小麦CM32/SHW-L1构建的重组自交系,在2B和7A鉴定出2个调控TaABI4基因表达的eQTL位点。其中2B位点区间为1.8Mb,来自CM32,对TaABI4基因表达为正效应;7A位点区间为108Mb,来自SHW-L1,对TaABI4基因表达为负效应。eQTL区间共10个候选基因可能参与TaABI4的表达调控。