蘇麥3號(hào)矮稈密穗突變體NAUH164的遺傳分析及突變座位的分子標(biāo)記定位.pdf

1、NAUH164是普通小麥品種蘇麥3號(hào)經(jīng)化學(xué)誘變劑甲基磺酸乙酯(EMS)誘變得到的一個(gè)突變體，與野生型相比，突變體NAUH164的莖稈節(jié)間長度和穗節(jié)間長度均變短，植株整體表現(xiàn)為矮稈和密穗。普通小麥株高和穗粒數(shù)是遺傳改良的重要性狀，突變體NAUH164為研究控制株高和穗粒數(shù)基因的分子遺傳機(jī)理提供了寶貴的遺傳材料，利用分子標(biāo)記定位突變體NAUH164的突變基因座位是進(jìn)一步克隆控制株高和穗密度基因的前提基礎(chǔ)。
　　 赤霉酸(GA)與植物

2、株高性狀關(guān)系密切。根據(jù)小麥矮稈基因?qū)ν庠闯嗝顾崽幚淼牟煌磻?yīng)，把矮稈基因分為赤霉酸反應(yīng)敏感型(合成型)和不敏感型(應(yīng)答型)兩種。外源激素處理和內(nèi)源激素測定結(jié)果表明，野生型蘇麥3號(hào)與其突變體苗期均對外源赤霉酸敏感，但突變體拔節(jié)期葉片中內(nèi)源赤霉酸含量明顯低于野生型。本實(shí)驗(yàn)利用I2-KI溶液顯色法對突變體和野生型種子胚乳α-淀粉酶活性進(jìn)行了定性檢測，發(fā)現(xiàn)突變體和野生型在外施1μM GA處理后都能誘導(dǎo)α-淀粉酶的合成，推測突變體和野生型都是赤霉

3、酸反應(yīng)敏感型(合成型)。
　　 利用(NAUH164×蘇麥3號(hào))F2群體，對矮稈和穗密度性狀進(jìn)行遺傳分析，結(jié)果發(fā)現(xiàn)株高受一對不完全顯性基因控制；穗密度性狀受一對顯性基因控制。相關(guān)分析結(jié)果表明矮稈和密穗之間的Pearson相關(guān)性系數(shù)為-0.939，而且在群體中未發(fā)現(xiàn)矮化和密穗性狀之間的交換單株，因此初步推斷兩個(gè)基因是緊密連鎖的或者是一因多效。
　　 依據(jù)130個(gè)多態(tài)性分子標(biāo)記(包括115對SSR引物和15對EST引物)在(

4、NAUH164×Alondra's)F2群體中的擴(kuò)增結(jié)果，利用遺傳作圖軟件JoinMap4.0進(jìn)行連鎖作圖，構(gòu)建了覆蓋小麥21條染色體、含有30個(gè)連鎖群、112個(gè)分子標(biāo)記的遺傳連鎖圖譜。圖譜全長950.5cM，標(biāo)記間的平均遺傳距離為8.80cM。對這112個(gè)多態(tài)性標(biāo)記進(jìn)行卡方測驗(yàn)，在顯著性水平0.05的標(biāo)準(zhǔn)下，有14個(gè)標(biāo)記位點(diǎn)表現(xiàn)為偏分離，偏分離比率為10.7％。
　　 根據(jù)本研究已經(jīng)建立的分子標(biāo)記連鎖圖譜和調(diào)查獲得的穗密度資料

5、，對穗密度進(jìn)行遺傳分析，結(jié)果發(fā)現(xiàn)在(NAUH164×Alondra's)F2群體中，穗密度受一對顯性基因控制，密穗對非密穗為顯性，符合3:1的分離比例(x2=2.67<3.84)。暫把該基因命名為DCS1(DWARF AND COMPACT SPIKE1)，通過Joinmap4.0連鎖分析把DCS1定位在5DL，位于標(biāo)記Xgm565的遠(yuǎn)端。分別選取12株純合的密穗和非密穗單株，構(gòu)建了一對密穗和非密穗混合池。選擇位于Xgm565附近的44

6、對SSR引物篩選混合池，結(jié)果發(fā)現(xiàn)標(biāo)記Xgdm63能夠在池間擴(kuò)增出與親本一致的帶型，另外，其附近的3個(gè)標(biāo)記Xgdm116、Xwmc97和Wwmc215也能夠在親本之間擴(kuò)增出多態(tài)性。最終把DCS1定位在Xgdm63附近，二者的遺傳距離為5.4cM。
　　 利用已建立的分子標(biāo)記連鎖圖譜和調(diào)查獲得的株高資料，采用Windows QTLCartographer2.5分析軟件，運(yùn)用復(fù)合區(qū)間作圖法在LOD閾值為2.5時(shí)，共檢測到6個(gè)株高相關(guān)Q

7、TL，涉及到5D、4D、2D3條染色體。2009年株高在5D上定位到的QTL的貢獻(xiàn)率最大，為60.42％；2008年同樣檢測到了該位點(diǎn)，貢獻(xiàn)率為43.58％，推測為主效QTL。且該QTL與DCS1位點(diǎn)重合，結(jié)合連鎖分析的結(jié)果，推測該位點(diǎn)具有“一因多效”的作用。2008、2009年均在4D和2D上檢測到株高相關(guān)的QTL，貢獻(xiàn)率分別為6.44％、6.70％和11.61％、5.81％。采用Rht-D16和Rht8兩個(gè)位點(diǎn)的特異標(biāo)記分析了(NA