小麥抗穗發(fā)芽分子標記的發(fā)掘與驗證.pdf

1、穗發(fā)芽(Pre-harvestsprouting，簡稱PHS)是指小麥在收獲前的穗上發(fā)芽。小麥收獲前穗發(fā)芽不但影響產(chǎn)量，而且嚴重影響加工品質(zhì)，造成不同程度經(jīng)濟損失。穗發(fā)芽是國內(nèi)許多地區(qū)面臨的主要問題，培育抗穗發(fā)芽品種是主要育種目標之一。小麥對穗發(fā)芽的抗性是多種機制、多基因控制的綜合性狀，種子休眠性是其主要機制之一。ABA在穗發(fā)芽抗性機制中起重要作用，它在成熟期分解代謝過程中的關(guān)鍵步驟是在ABA-8'羥化酶的作用下形成PA(Phaseic

2、acid)，CYP707A1及其家族中的其他基因在這一過程中起到重要作用。 本研究克隆了小麥ABA-8'羥化酶基因TaCYP707A1，發(fā)掘且驗證了一個與穗發(fā)芽抗性密切相關(guān)的STS標記Dorm-1，并利用該標記對國內(nèi)外618份小麥品種(系)的穗發(fā)芽抗性進行了篩選。同時，本研究還利用光周期、PPO活性及黃色素含量的相關(guān)基因標記對黑龍江省95份小麥品種進行了檢測。 主要結(jié)果如下： 1.以大麥ABA-8'羥化酶基因Hv

3、CYP707A的cDNA序列(GenBank登錄號AB239299)為探針進行BLAST檢索，獲得相似性很高的小麥EST序列，并將其拼接成1個跨疊群。根據(jù)跨疊群序列設(shè)計引物，擴增小麥ABA-8'羥化酶基因TaCYP707A1全長。TaCYP707A1的基因組DNA序列由2225個堿基對組成，包括5個外顯子和4個內(nèi)含子，以及部分5'和3'非翻譯區(qū)。TaCYP707A1的cDNA全長為1737bp，包含一個1431bp的開放讀碼框，一個42

4、bp的5'非翻譯區(qū)和264bp的3'非翻譯區(qū)。它與大麥HvCYP707A1基因(AB239299)的cDNA序列具有94.9％的一致性。系統(tǒng)發(fā)育樹表明該基因的推導(dǎo)氨基酸序列與大麥和水稻具有很高的相似性。利用一套中國春缺體-四體系以及雙端體DT6BS將該基因定位于6BL染色體。 2.在克隆小麥ABA-8'羥化酶基因TaCYP707A1全長時發(fā)現(xiàn)一個與休眠有關(guān)的新基因，命名為Dorm-B1，根據(jù)該基因在穗發(fā)芽抗、感品種間的差異，開發(fā)

5、出一個與抗穗發(fā)芽相關(guān)的共顯性STS標記，命名為Dorm-1。該標記在大多數(shù)抗穗發(fā)芽品種中擴增出606bp片段，而在絕大多數(shù)感穗發(fā)芽品種中擴增出468bp片段。利用一套中國春缺體-四體系以及雙端體DT7BL將該標記定位于7BL染色體。利用104份白粒小麥材料對該標記進行了驗證，表明GI×100值大于31.00的66份材料全部擴增出468bp的片段；GI×100值小于11.00的17份材料全部擴增出606bp片段；GI×100值介于11.0

6、0～31.00的21份材料中有13份擴增出468bp片段，8份擴增出606bp片段。以Dorm-1標記的606bp和468bp兩類擴增條帶作為分類依據(jù)，擴增出468bp的材料GI×100平均值為43.79±15.42，而擴增出606bp的材料GI×100平均值為11.91±7.92，差異達1％顯著水平(F=498.96，P<0.0001)。表明該標記可以應(yīng)用于抗穗發(fā)芽分子標記輔助育種。 3.利用Dorm－1標記對國內(nèi)外618份小

7、麥資源的穗發(fā)芽抗性進行了分子檢測。表明Dorm-1標記在國內(nèi)外材料中均表現(xiàn)出多態(tài)性，且606bp抗性特異條帶所占比例基本相同，分別為8.5％和7.9％。這說明當(dāng)前小麥品種及種質(zhì)資源穗發(fā)芽抗性水平偏低。本研究還證明Dorm-1標記在紅粒小麥品種中也存在多態(tài)性，其檢測結(jié)果與生產(chǎn)實踐相吻合。 4.對黑龍江省95份歷史品種和目前主栽品種的光周期、PPO活性及黃色素含量進行了分子檢測，表明73.7％的供試品種具備光敏感特性，這主要是由該地

8、區(qū)特定的生態(tài)條件所決定； 黑龍江省小麥品種的PPO-2A及PPO-2D位點高PPO活性條帶頻率偏高，分別為51.8％和42.2％，兩個位點都出現(xiàn)高PPO活性條帶的品種有19份，占23.8％； 都出現(xiàn)低PPO活性條帶的品種有23份，占28.8％。有6份品種在PPO-2A位點出現(xiàn)雜合現(xiàn)象，這可能與育種中沒有施加相應(yīng)性狀選擇壓力有關(guān)；在Psy-Al位點控制低黃色素含量的等位基因Psy-Alb的材料在黑龍江省小麥中的分布頻率為5