誘變小麥貯藏蛋白及基因組的變異分析.pdf

1、小麥?zhǔn)鞘澜缟系乃拇蠹Z食作物之一，全球大約35％的人口以之為主食。由于中國小麥育種長期的定向選擇，使得栽培小麥的遺傳基礎(chǔ)狹窄，對于新的育種方法和新的遺傳材料的需要已經(jīng)非常迫切。而甲基磺酸乙酯（EMS）誘變在小麥育種中已成為了一種常用育種方法。此外遠(yuǎn)緣嫁接誘變育種技術(shù)在農(nóng)作物中的應(yīng)用是作物育種領(lǐng)域的一個創(chuàng)新，它可以利用砧穗廣泛來源與砧穗嫁接技術(shù)的優(yōu)點，大大的擴(kuò)大了遺傳基礎(chǔ)。但是現(xiàn)在嫁接誘導(dǎo)引起的遺傳機理等還不甚明了，對嫁接誘導(dǎo)技術(shù)在育種中的

2、應(yīng)用有一定的阻礙。因此，研究嫁接體與其嫁接后代之間的關(guān)系，揭示嫁接遺傳變異的分子機理與產(chǎn)生機制，對于嫁接誘變技術(shù)在植物育種中的合理利用與理論基礎(chǔ)提供參考依據(jù)。本研究通過利用SSR分子標(biāo)記檢測突變類型與親本對照之間的DNA片段差異，并通過A-PAGE與 SDS-PAGE蛋白質(zhì)凝膠電泳檢測突變體類型麥醇溶蛋白與高分子量麥谷蛋白亞基的變異，在蛋白質(zhì)水平和分子水平上為 EMS誘變育種和遠(yuǎn)緣嫁接育種產(chǎn)生的突變以及遠(yuǎn)緣誘變技術(shù)在小麥上的應(yīng)用提供證據(jù)

3、。并觀察和分析兩種育種技術(shù)誘變產(chǎn)生的突變體后代之間的品質(zhì)差異與遺傳多樣性。本研究主要內(nèi)容包括：
　?、挪煌←溒贩NEMS誘變?nèi)后w材料間和嫁接誘變?nèi)后w材料間彼此都存在著較為廣泛的醇溶蛋白遺傳變異。周麥22EMS誘變?nèi)后w41份材料與親本間醇溶蛋白都出現(xiàn)變異，共分離38種醇溶蛋白帶型，親本與后代材料間遺傳距離為0.0213~0.4762，在相似系數(shù)為0.51時聚為2大支；周麥27 EMS誘變?nèi)后w29份材料與親本間醇溶蛋白都出現(xiàn)變異，共分

4、離27種醇溶蛋白帶型，親本與后代材料間遺傳距離為0.0476~0.3143，在相似系數(shù)為0.65時聚為2大支；百農(nóng)207 EMS誘變?nèi)后w16份材料與親本間醇溶蛋白都出現(xiàn)變異，共分離29種醇溶蛋白帶型，親本與后代材料間遺傳距離為0.0303~0.5238，在相似系數(shù)為0.33時聚為3大支；鄭麥7698 EMS誘變?nèi)后w11份材料與親本間醇溶蛋白都出現(xiàn)變異，共分離29種醇溶蛋白帶型，親本與后代材料間遺傳距離為0.0769~0.5333，在相似

5、系數(shù)為0.59時聚為3大支。嫁接誘變6個群體23份材料與親本間醇溶蛋白都出現(xiàn)變異，彼此間帶型均不相同，共分離38種醇溶蛋白帶型。其親本與后代材料間遺傳距離分別為：溫麥19與溫麥19嫁接誘變后代（0.4545）；豫麥14與長義14號（0.5556）；矮抗58與長義9號（0.3333）；周麥18與周麥18嫁接誘變（0.0769）；豫麥18與豫麥18嫁接誘變后代（0.1538~0.5758），平均值為0.2889；豫麥34與豫麥34嫁接誘變（

6、0.5000）。其群體材料聚類結(jié)果發(fā)現(xiàn)，周麥18與其嫁接誘變后代之間醇溶蛋白差異較?。辉?8嫁接誘變后代長義5號與豫麥18-5誘變的6個不同單株間的醇溶蛋白遺傳變異不顯著，但與其親本豫麥18醇溶蛋白變異相對明顯。其余嫁接誘變?nèi)后w材料之間醇溶蛋白遺傳變異均存在較高的多態(tài)性。
　?、仆ㄟ^對EMS誘變與嫁接誘變?nèi)后w與各自親本間的HMW-GS分析表明，兩種不同的誘變方法都導(dǎo)致產(chǎn)生了大量HMW-GS亞基類型的變異。周麥22 EMS誘變后代

7、41份材料中共有24份相對于親本1、7+9、5+12組合類型發(fā)生變異，其亞基變異類型及突變頻率為：Null（36.59%）、7+8（19.51%）、17+18（2.44%）、2+12（34.15%）、5+10（4.88%）；周麥27 EMS誘變后代29份材料中共有9份相對于親本1、7+8、5+12組合類型發(fā)生變異，其亞基變異類型及突變頻率為：Null（13.79%）、7+9（10.34%）、5+10（17.24%）、2+12（10.34

8、%）、2+10（3.45%）；百農(nóng)207 EMS誘變后代16份材料中共有7份相對于親本1、7+9、5+12組合類型發(fā)生變異，其亞基變異類型及突變頻率為：Null（37.50%）、7+8（6.25%）、2+12（37.50%）；鄭麥7698 EMS誘變后代11份材料中共有9份相對于親本1、7+9、5+10組合類型發(fā)生變異，其亞基變異類型及突變頻率為：Null（18.19%）、7+8（54.55%）、5+12（63.64%）、2+12（35

9、.29%）。溫麥19、豫麥14與周麥18三個嫁接誘變材料后代與親本間未發(fā)生HMW-GS的變異，其余群體間均發(fā)生了不同亞基類型的變異。其中長義9號嫁接誘變后代材料的亞基組合類型由1、7+8、5+10變異為Null、7+9、2/5+12亞基組合類型。而豫麥18-64（Null、14+15、5+12）亞基變異類型及突變頻率為：7+8（8.33%）、7+9（91.67%）、2+12（100.00%）。豫麥34號嫁接誘變后代材料的亞基組合類型由1

10、、7+8、5+10變異為Null、7+9、2+12亞基組合類型。
　　⑶經(jīng)過對EMS小麥誘變?nèi)后w材料與嫁接誘變?nèi)后w材料基因型進(jìn)行PCR擴(kuò)增多態(tài)性檢測分析表明：EMS誘變?nèi)后w中，多態(tài)性的引物57對，共檢測出519個等位變異。其中每對引物可擴(kuò)增出2.00~20.00個等位變異，每對引物平均等位變異為9.11個。而其多態(tài)性位點的Nei’s基因多樣性指數(shù)（He）不同位點的變異范圍為0.0997~0.9377，平均為0.7311；遺傳多態(tài)性

11、信息含量指數(shù)PIC值變異范圍為0.0948~0.9341，平均為0.7044。聚類分析結(jié)果表明，SSR標(biāo)記能夠準(zhǔn)確的反映出周麥22、周麥27、百農(nóng)207和鄭麥7698四個小麥 EMS誘變材料之間的遺傳多樣性，并將EMS誘變的4個群體均獨自各聚類為一支。嫁接誘變?nèi)后w中，多態(tài)性的引物69對，總共檢測出1041個等位變異。其中每對引物可擴(kuò)增出9.00~21.00個等位變異，每對引物平均等位變異為13.52個。而其多態(tài)性位點的Nei’s基因多樣

12、性指數(shù)（He）不同位點的變異范圍為0.4896~0.9273，平均為0.8426；遺傳多態(tài)性信息含量指數(shù)PIC值變異范圍為0.4774~0.9226，平均為0.8292。聚類分析結(jié)果表明，10個普通小麥品種之間雖然沒聚類到一個單獨的分支上，但也沒單獨與其它嫁接材料聚類到一起說明這些嫁接后代并不是來源于這些普通小麥親本。小麥親本溫麥19、豫麥14、矮抗58、周麥18和豫麥34均與其嫁接后代聚類為一個組；豫麥18與其嫁接后代長義1號聚類為一