小麥TaERF5基因多樣性與功能分析.pdf

1、小麥作為全世界廣泛種植的禾本科作物，具有悠久的種植栽培歷史，是世界上最主要的糧食作物之一。人口的持續(xù)增長加大了對糧食需求的壓力。在當(dāng)前全球可耕地面積不斷減少的情況下，只有提高小麥的產(chǎn)量和質(zhì)量，才能滿足日益增長的人口需求。然而，近幾十年來極端氣候時有發(fā)生，對小麥穩(wěn)產(chǎn)提出了更高要求。因此，迫切需要發(fā)掘小麥種質(zhì)資源中蘊(yùn)藏的優(yōu)異的基因，培育高產(chǎn)穩(wěn)產(chǎn)的小麥新品種。
　　TaERF5是一個ERF類轉(zhuǎn)錄因子家族成員基因。前期工作已經(jīng)對該基因CD

2、S區(qū)和5'UTR區(qū)進(jìn)行了分析，發(fā)現(xiàn)該基因非常保守。因此，本研究擬克隆TaERF5基因的3'UTR區(qū)的序列，通過單倍型鑒定和關(guān)聯(lián)分析研究其與小麥農(nóng)藝性狀的關(guān)系;對TaERF5-A、TaERF5-B、TaERF5-D基因進(jìn)行組織特異性表達(dá)分析，明確同源基因的功能;將TaERF5-B基因轉(zhuǎn)入日本特早熟粳稻品種Kitaake中和小麥品種Fielder進(jìn)行功能驗證。
　　主要研究結(jié)果如下:
　　1.TaERF5的單倍型分類。獲得TaE

3、RF53'UTR序列。在二倍體、缺四體和親本材料擴(kuò)增與測序分析，發(fā)現(xiàn)在TaERF5-A的3'UTR區(qū)存在1個SNP，該SNP可將檢測的18份六倍體小麥材料分成2種單倍型;在TaERF5-B的3'UTR與5'UTR區(qū)共檢測到3個SNP和1個InDel，利用這些SNP可將TaERF5-B分成4種單倍型。TaERF5-D3'UTR在六倍體中沒有多態(tài)性。依據(jù)TaERF-A、TaERF-B基因3'UTR區(qū)的多態(tài)性位點(diǎn)開發(fā)了3個AS-PCR分子標(biāo)記

4、，并對自然群體（包括野生材料、地方品種和現(xiàn)代育成品種）和導(dǎo)入系材料進(jìn)行基因分型。
　　2.TaERF5不同單倍型的功能分析。TaERF5單倍型與重要農(nóng)藝性狀的關(guān)聯(lián)分析發(fā)現(xiàn)，TaERF5-A與小麥拔節(jié)期、抽穗期和成熟期顯著相關(guān)，其中單倍型Hapl1在小麥野生群體中是優(yōu)勢單倍型;而Hapl2在小麥馴化后頻率提高，推測與農(nóng)藝性狀相關(guān)。TaERF5-B與小麥株高、穗粒數(shù)、千粒重和產(chǎn)量性狀極顯著相關(guān)，其中Hapl2表現(xiàn)為植株較矮、穗粒數(shù)和千

5、粒重高、產(chǎn)量高的特點(diǎn)，偃展1號導(dǎo)入系群體證明Hapl2與高產(chǎn)顯著相關(guān)，證明該單倍型為優(yōu)異單倍型。
　　3.TaERF5的轉(zhuǎn)錄表達(dá)分析。TaERF5-A、TaERF5-B、TaERF5-D三個同源基因在中國春小麥幼苗的根、莖節(jié)、莖、葉鞘、旗葉、幼穗及偃展1號和復(fù)壯30小麥材料的穗發(fā)育不同時期表達(dá)分析發(fā)現(xiàn)，TaERF5-A在根中表達(dá)最高;TaERF5-B在旗葉和幼穗中的表達(dá)量最高;TaERF5-D在葉鞘中的表達(dá)量最高?，F(xiàn)代育成品種偃展