小麥籽粒主要有益礦質(zhì)元素的含量及其QTL定位.pdf

1、小麥?zhǔn)鞘澜缟系诙蠹Z食作物，像其它主要糧食作物一樣，有益礦質(zhì)元素含量不高，無(wú)法滿(mǎn)足人體的需要。增加糧食作物中可被利用的礦物質(zhì)含量是公認(rèn)的解決礦質(zhì)營(yíng)養(yǎng)缺乏的有效辦法。本文利用小麥親緣種、不同粒色的姊妹系、若干普通小麥及其DH群體研究了籽粒Fe、Zn、Cu、Mn含量的差異及其相關(guān)因素，對(duì)比分析了不同品種間籽粒動(dòng)態(tài)發(fā)育過(guò)程中Fe、Zn、Cu、Mn含量的變化趨勢(shì)，探討了影響小麥制粉及其饅頭加工過(guò)程中Fe、Zn、Cu、Mn含量變化的因素，并利用D

2、H群體進(jìn)行了Fe、Zn、Cu、Mn含量的QTL分子標(biāo)記定位和效應(yīng)分析。主要研究結(jié)果如下： 1. 小麥主要親緣種籽粒的Fe、zn、Cu、Mn含量及其聚類(lèi)分析以19份小麥親緣種及普通小麥中國(guó)春為材料，利用原子分光光度法，測(cè)定比較了籽粒的Fe、Zn、Cu、Mn.含量，并進(jìn)行了聚類(lèi)分析。結(jié)果表明，F(xiàn)e、Zn、Cu、Mn含量的平均值分別為50.94、34.89、6.96、33.21μg·g-1，其改良潛力分別為121.94％、40.46％

3、、41.17％、73.03％。根據(jù)Fe、Zn、Cu、Mn含量將供試材料分為高、中、低3類(lèi)，其中塔城高拉山小麥為富Fe材料，F(xiàn)e含量高達(dá)124.32ug·g-1，比平均值高92.26％；富Zn材料有野生一粒小麥、野生二粒小麥等6個(gè)品種(系)，均值為49.91 ug·g-1，比平均值高43.05％；富Cu材料有分枝小麥和小黑麥(8X)，均值為8.66ug·g-1，比平均值高24.43％；富Mn材料為斯卑爾脫小麥，含量高達(dá)63.85ug·g-

4、1，比平均值高92.26％。不同倍性染色體材料間，F(xiàn)e、zn和Mn含量均以四倍體小麥最高，Cu含量以八倍體小麥最高。不同染色體組間，AABB染色體組材料的Fe、Zn和Mn含量最高，其次是AA染色體組材料，Cu以AABBDDRR染色體組最高。這些結(jié)果可為小麥營(yíng)養(yǎng)品質(zhì)育種的親本選擇和有利基因的發(fā)掘和利用提供參考依據(jù)。 2. 不同粒色小麥籽粒中Fe、Zn、Cu、Mn含量及其與種皮色素的相關(guān)分析以小麥黑76(黑種皮)和VICTO(白種皮

5、)兩個(gè)品種(系)及其雜交產(chǎn)生的9個(gè)不同粒色的姊妹系為材料，研究了太原和泰安兩地小麥籽粒中Fe、Zn、Cu、Mn含量及其與種皮色素含量的相關(guān)性。結(jié)果表明：小麥籽粒中4種元素的含量都受到遺傳和環(huán)境條件的共同調(diào)控；雜交后代姊妹系間4種元素含量的差異性都達(dá)到了顯著水平，存在基因型的差異；而在不同地利條件下，除Fe含量的差異性達(dá)到顯著水平以外，其它3種元素的差異都不顯著；此外，彩色小麥的種皮色素含量顯著高于白色籽粒小麥。相關(guān)分析結(jié)果表明，種皮色素

6、含量與籽粒中Mn含量達(dá)到顯著水平，而與Fe、Zn、Cu這三種主要有益礦質(zhì)元素含量均未達(dá)到顯著水平，因此，粒色不能成為判斷小麥籽粒是否富含F(xiàn)e、Zn、Cu等主要有益礦質(zhì)元素的指標(biāo)；此外，F(xiàn)e與Cu含量達(dá)到顯著水平，其他各元素間相關(guān)性均不顯著。 3. 小麥籽粒發(fā)育過(guò)程中籽粒和旗葉Fe、Zn、Cu、Mn含量的變化以01-35和山農(nóng)12兩個(gè)小麥品種為材料，自開(kāi)花6天至成熟期，分期取樣，分別測(cè)定籽粒和旗葉中Fe、Zn、Cu、Mn含量的變化

7、并進(jìn)行了相關(guān)分析。結(jié)果表明，籽粒中的Fe元素含量變化較復(fù)雜，呈“波浪”型，Zn、Cu、Mn元素含量變化趨勢(shì)相似，總體呈“N”型。旗葉中Fe元素含量變化出現(xiàn)先上升后下降的趨勢(shì)，Zn元素含量在灌漿前期較平穩(wěn)，自灌漿中期開(kāi)始出現(xiàn)下降至最低，又出現(xiàn)較小的上升趨勢(shì)，Cu元素在整個(gè)灌漿期一直處于下降趨勢(shì)，與Fe元素變化趨勢(shì)相似，Mn元素出現(xiàn)先上升，后逐漸下降的趨勢(shì)。品種間，在灌漿過(guò)程中，大粒品種01-35的千粒重及其單粒4種礦質(zhì)元素含量均高于中粒品

8、種山農(nóng)12。籽粒與旗葉中4種元素相關(guān)分析的結(jié)果表明，在小麥籽粒發(fā)育過(guò)程中，籽粒中Zn與Mn元素含量變化呈極顯著正相關(guān)，且Zn和Mn元素含量變化與千粒重成極顯著負(fù)相關(guān)。旗葉中，F(xiàn)e與Mn元素含量變化呈極顯著正相關(guān)，Zn與Cu元素呈極顯著正相關(guān)，且Fe、Zn、Cu元素含量的變化與千粒重成極顯著負(fù)相關(guān)。在灌漿中期，籽粒與旗葉中Fe元素元素間含量變化達(dá)到了極顯著負(fù)相關(guān)，而Zn元素間達(dá)到了顯著正相關(guān)水平。這些結(jié)果可為小麥籽粒發(fā)育過(guò)程中Fe、Zn、

9、Cu、Mn元素運(yùn)輸與利用機(jī)理的深入研究提供依據(jù)。 4. 不同硬度小麥制粉及其饅頭加工過(guò)程中Fe、zn、Cu、Mn含量的變化以山農(nóng)11(軟麥)和山農(nóng)12(硬麥)兩個(gè)小麥品種為材料，分別測(cè)定并比較了其在磨粉和饅頭加工過(guò)程中Fe、Zn、Cu、Mn含量的變化。結(jié)果表明，這4種元素的含量在磨粉過(guò)程中損失均較大，其中Fe元素(70.17％)在磨粉過(guò)程中損失最高，Mn(66.35％)、Cu(62.74％)及Zn(61.40％)次之。其中，軟質(zhì)

10、小麥山農(nóng)11的Fe、Zn、Cu、Mn含量損失率都高于硬質(zhì)小麥山農(nóng)12。在饅頭加工過(guò)程中，除山農(nóng)12的Fe含量變化顯著增加外，兩份供試品種的其它各元素變化都未達(dá)到顯著水平。研磨為小麥礦質(zhì)營(yíng)養(yǎng)損失的主要因素。 5. 小麥籽粒Fe、Zn、Cu、Mn含量的QTL定位利用以小麥品種花培3號(hào)與豫麥57號(hào)雜交獲得的含有168個(gè)株系的DH群體為材料，測(cè)定了3個(gè)環(huán)境下DH群體的Fe、Zn、Cu、Mn含量，并利用小麥遺傳圖譜，進(jìn)行QTL分子標(biāo)記定位

11、和效應(yīng)分析。主要的結(jié)果如下： 1.用2005-2006年泰安正常水肥環(huán)境下測(cè)量結(jié)果表明，小麥籽粒Fe、Zn、Cu、Mn含量的遺傳力分別為：38.68％、30.26％、12.95％和11.01％，其DH群體進(jìn)行表現(xiàn)型分布分析，各個(gè)性狀的表現(xiàn)型基本符合正態(tài)分布。 2.利用基于混合線(xiàn)性模型的QTLNetwork2.0軟件進(jìn)行QTL定位和效應(yīng)估計(jì)，小麥籽粒Fe、Zn、Cu.、Mn四種元素共檢測(cè)到10個(gè)加性QTL位點(diǎn)，每個(gè)性狀檢測(cè)

12、到1-3個(gè)位點(diǎn)，分布在10條染色體上。小麥籽粒Fe含量共檢測(cè)到4個(gè)QTL位點(diǎn)，分布在1B、2A和5D 3條染色體上；Zn元素共檢測(cè)到3個(gè)QTL位點(diǎn)，分布在3D、5A和5B染色體上；Cu元素共檢測(cè)到3個(gè)QTL位點(diǎn)，分布在1D、2B和4D染色體上；Mn元素只檢測(cè)到1個(gè)QTL位點(diǎn)，位于染色體3A上。對(duì)在三個(gè)環(huán)境種植的籽粒Fe、Zn、Cu、Mn含量進(jìn)行了上位性互作效應(yīng)分析，共檢測(cè)到23對(duì)QTL位點(diǎn)間的上位效應(yīng)，每一性狀檢測(cè)到4-7對(duì)QTL位點(diǎn)間