夏繁用于構(gòu)建小麥遺傳群體的可行性及1BL-1RS易位系影響高分子量谷蛋白亞基遺傳的研究.pdf

1、上世紀(jì)70年代以來，在我國北方南溫帶北部和中溫帶南部的高緯度和高海拔冷涼地區(qū)，為了充分利用夏秋的雨水條件和云貴高原輪作倒茬的空閑季節(jié)，華南地區(qū)為克服春麥冬播生長后期低溫的不利影響，而在夏季高溫條件下種植小麥，稱夏播小麥。有小麥育種工作者為了縮短育種時(shí)間曾用“連續(xù)追肥法”成功地在成都平原進(jìn)行了夏季繁殖小麥，實(shí)現(xiàn)了一年兩代種植小麥，大大縮短了育種時(shí)間。 自從小麥一黑麥1BL/lRS易位系于20世紀(jì)70年代初被發(fā)現(xiàn)，它已在世界范圍內(nèi)被

2、廣泛地利用于小麥育種。主要是因?yàn)樗形挥趌RS上抗條銹、葉銹、稈銹和白粉病的基因Yr9、Lr26、Sr3和Pm8，同時(shí)具有較好的豐產(chǎn)性和適應(yīng)性，使得lBL/1RS易位系在抗病、抗逆、增產(chǎn)方面顯示出了獨(dú)特的優(yōu)越性。然而，黑麥染色體片段引入普通小麥后，卻導(dǎo)致重要醇溶蛋白和低分子量谷蛋白亞基的減少，或者被品質(zhì)較差的黑麥堿取代，引起小麥品質(zhì)性狀變劣。 盡管高分子量谷蛋白(HMW-Gs)只占小麥儲(chǔ)藏蛋白的10％，但在很大程度上決定了面包

3、的烘烤品質(zhì)。HMW-GS對小麥品質(zhì)的重要作用已得到普遍認(rèn)可，亞基構(gòu)成已成為品質(zhì)育種的主要依據(jù)。因此，HM-GS組成和1BL/1RS易位是決定小麥加工品質(zhì)的關(guān)鍵因素。本研究選用農(nóng)藝性狀及產(chǎn)量差別較大的川農(nóng)18×川農(nóng)19、川農(nóng)2l×川農(nóng)22兩個(gè)組合雜交，在雅安一年繁殖兩代小麥，構(gòu)建重組近交系和高代回交群體，以評價(jià)成都平原夏繁用于構(gòu)建遺傳群體的可行性。以1BL/1RS易位系小麥川農(nóng)18分別作母本和父本與川農(nóng)19雜交，統(tǒng)計(jì)正反交F2單株后代中1

4、BL/1RS易位染色體所占的比例及HMW-GS的遺傳規(guī)律，研究1BL/1RS易位染色體在普通小麥中的傳遞及其對HMW-GS遺傳的影響。取得的主要結(jié)果如下： 1.2005年4月初做雜交獲得川農(nóng)18×川農(nóng)19、川農(nóng)19×川農(nóng)18、川農(nóng)21×川農(nóng)22雜種F1。用連續(xù)追肥法首次在雅安當(dāng)?shù)爻晒ο姆?，?shí)現(xiàn)了一年兩代的小麥繁種，通過一粒傳的方法在雅安大田及當(dāng)?shù)叵姆奔哟?，分別獲得136和174株川農(nóng)18×川農(nóng)19，川農(nóng)21×川農(nóng)22 F5代群體

5、。 2.用連續(xù)追肥法夏繁的小麥在生物學(xué)上的表現(xiàn)為，種子經(jīng)2-4℃48 h處理后，出苗整齊；分蘗多，多達(dá)24個(gè)；幼苗習(xí)性為匍伏和半直立的均能正常抽穗結(jié)實(shí)；生育期短，只有100 d左右。在植物學(xué)上表現(xiàn)為，植株較矮，不足40 cm；穗小，但小穗數(shù)仍可達(dá)21-22個(gè)，籽粒大多不飽滿。抽穗期與正季播種不完全一致。冬性較強(qiáng)的材料夏繁不易成功，經(jīng)夏繁選出的材料對溫度變得不敏感。夏繁不影響對白粉病和赤霉病抗性的調(diào)查。但是，在夏播條件下進(jìn)行小麥加

6、代，對多數(shù)遺傳性狀的選擇難以提高準(zhǔn)確性，用夏繁構(gòu)建的作圖群體進(jìn)行QTL定位是不準(zhǔn)確的。若用夏繁加速育種進(jìn)程，凡需要選擇的關(guān)鍵世代，應(yīng)在原地正季播種，而夏繁只進(jìn)行加速世代增加種子數(shù)量。 3.1BL/1RS染色體在F2代的分離明顯偏離了1(1B:1B)：3(1BL/1RS)的理論值，1BL/1RS所占的比例都低于75％，說明攜帶1BL/1RS染色體的配子在從F1傳遞到F2代的過程中與攜帶1B染色體的配子在受精過程中存在選擇，且通過雄

7、配子傳遞的頻率比通過雌配子傳遞的頻率更低。這可能是由于1RS與1BS染色體的同源性相對較低，基因組間會(huì)在一定程度上產(chǎn)生遺傳上的不平衡，因此傳遞率降低。 4.HMW-GS在正反交F<,1>代中呈共顯性遺傳。而在F2代中， Glu-A1位點(diǎn)上的亞基在正反交中均呈3：1的比例分離；Glu-B1位點(diǎn)上的亞基在川農(nóng)18作父本時(shí)不呈1：2：1的比例分離；Glu-A1與Glu-B1位點(diǎn)之間的組合在川農(nóng)18作母本時(shí)與理論值(N，7+8)：(N，

8、7+9)：(1，7+8)：(1，7+9)：(N，7+8+9)：(1，7+8+9)=1：1：3：3：2：6不符，這進(jìn)一步說明了在Fl自交過程中確實(shí)存在對1BL/1RS負(fù)選擇壓。從而導(dǎo)致位于該易位染色體上的HMW-GS呈偏分離現(xiàn)象。 5．川農(nóng)19×川農(nóng)18雜交F<,1>代中的一粒還產(chǎn)生了兩個(gè)親本中都沒有的HMW-GS。為確認(rèn)這粒雜種的真實(shí)性，本實(shí)驗(yàn)分別檢測了其F2代的HMW-GS和醇溶蛋白亞基組成，發(fā)現(xiàn)變異的HMW-GS的確存在，一

9、些后代中含有與父本相同的1BL/1RS易位染色體，進(jìn)一步用SSR分子標(biāo)記分析了變異株和非變異株，結(jié)果表明這粒變異的F<,1>雜種確系兩個(gè)親本的后代。其HMW-GS組成為(1，7+8，x+9，2+12)，變異的亞基在SDS-PAGE電泳圖上位于1Dx5和1Bx7亞基之間，遷移率與lBx6相似。推測這變異可能與1BL/1RS有關(guān)。 6．用1Bx特異引物對變異株及兩個(gè)親本進(jìn)行PCR擴(kuò)增，均擴(kuò)增出2500 bp的片段。變異株并沒有出現(xiàn)與