斯卑爾脫小麥種質(zhì)資源遺傳評價及育種利用研究.pdf

1、斯卑爾脫小麥(TriticumspeltaL.,AABBDD)是小麥屬中的六倍體帶皮栽培種之一，是改良普通小麥(TriticumaestivumL.,AABBDD)產(chǎn)量、品質(zhì)、抗病性和抗逆性的重要基因資源，對其種質(zhì)資源進(jìn)行遺傳評價有助于普通小麥育種利用。本文的主要結(jié)果如下： 1.對151份斯卑爾脫小麥主要農(nóng)藝性狀進(jìn)行考察與分析的結(jié)果表明，供試材料具有植株高大、分蘗力強(qiáng)、小穗數(shù)多和千粒重偏低等特點，但也可從中篩選到植株偏矮、千粒重

2、較高的材料供育種利用。多分蘗及多小穗是斯卑爾脫小麥最具利用價值的農(nóng)藝性狀。相關(guān)分析表明，千粒重與穗長、小穗數(shù)和穗粒重等多個性狀存在復(fù)雜的相關(guān)關(guān)系。基于農(nóng)藝性狀表現(xiàn)供試材料可聚為四類，聚類結(jié)果與其地理來源并不完全一致。對農(nóng)藝性狀的綜合分析后篩選出5份優(yōu)異材料，可供育種利用。 2.測定了142份斯卑爾脫小麥12個品質(zhì)指標(biāo)，并根據(jù)國家現(xiàn)行強(qiáng)筋小麥品種品質(zhì)標(biāo)準(zhǔn)和專用小麥品種品質(zhì)標(biāo)準(zhǔn)對所測品質(zhì)指標(biāo)進(jìn)行了分析和評價。結(jié)果表明：供試材料中11

3、3份為軟質(zhì)，25份為中軟質(zhì)，4份為硬質(zhì)。除2份材料外，其余140份材料均為角質(zhì)。平均蛋白質(zhì)含量高于16％，變幅為12.04％-21.67％；104份材料的濕面筋含量>28％，達(dá)到中筋小麥要求；沉降值大于50ml的材料占總數(shù)的56.82％。粉質(zhì)參數(shù)測試表明供試材料面團(tuán)吸水率高于70％的材料有73份，形成時間大于7.5min的材料有3份；供試材料的淀粉含量低、延展性弱、面包體積偏小。從供試材料中篩選到高蛋白(大于20％)資源材料3份，高沉降

4、值(大于75ml)材料10份，可利用這些優(yōu)異種質(zhì)資源改良普通小麥品質(zhì)。 3.對162份斯卑爾脫小麥貯藏蛋白的遺傳多樣性進(jìn)行了評價。結(jié)果表明，利用A-PAGE技術(shù)共檢測出121種醇溶蛋白帶型，未發(fā)現(xiàn)共有條帶，說明斯卑爾脫小麥具有豐富的醇溶蛋白等位變異，且ω/γ-區(qū)的變異較α/β-區(qū)豐富。利用SDS-PAGE技術(shù)，共分離出9種高分子量麥谷蛋白亞基，組成8種亞基組合。其中1、6+8、2+12亞基組合為優(yōu)勢亞基組合，占供試材料的83.0

5、0％，高分子量谷蛋白亞基具有物種特異性。在供試材料中，篩選到含有與烘烤品質(zhì)正相關(guān)的7+8、5+10等亞基的材料供育種利用。 4.根據(jù)已知的普通小麥α-醇溶蛋白基因序列設(shè)計引物，采用PCR方法首次從斯卑爾脫小麥材料NGB5149中克隆得到兩個α-醇溶蛋白基因序列Gli-Spelt-1和Gli-Spelt-2(GenBank登錄號分別為DQ234066和DQ234067)。它們具有α-醇溶蛋白基因的典型結(jié)構(gòu)特征，但Gli-Spelt

6、-1是一個假基因。Gli-Spelt-2編碼區(qū)全長849bp，編碼263個氨基酸。氨基酸序列比對顯示，Gli-SPelt-1和Gli-Spelt-2與已報道的其他小麥族物種中的α-醇溶蛋白序列有較高的一致性，并與小麥氨基酸組分的含量變化趨勢一致。斯卑爾脫小麥推測氨基酸序列包含有對腹瀉病人的毒性序列，第一次從分子水平證實了對小麥谷蛋白易感人群仍要謹(jǐn)慎食用斯卑爾脫小麥面粉制品。 5.根據(jù)已經(jīng)發(fā)布的ARF基因序列設(shè)計了一對ARF引物，

7、在斯卑爾脫小麥中能擴(kuò)增到約1200bp的DNA片斷。通過測序首次發(fā)現(xiàn)該基因存在內(nèi)含子，且內(nèi)含子可能存在獨特的剪接方式。氨基酸序列分析表明，斯卑爾脫小麥的ARF同其它物種一樣也具有保守的GTP結(jié)合區(qū)域，即P(GLDAAGKT)、G(NKQD)以及G’(DVGGQ)。利用生物信息學(xué)技術(shù)對ARF基因進(jìn)行多序列比對分析后發(fā)現(xiàn)該基因在DNA序列上存在大量潛在的SNP位點。本研究根據(jù)SNP位點開發(fā)了染色體組特異性標(biāo)記，并利用中國春缺體-四體，第一次

8、將來源于A染色體組和D染色體組的SNP特異性標(biāo)記定位在2AL和3DL上。首次利用半定量RT-PCR技術(shù)對ARF基因在斯卑爾脫小麥中的定向表達(dá)進(jìn)行了分析，發(fā)現(xiàn)該基因在根和幼胚中的表達(dá)量較莖和旗葉高。 6.利用普通小麥品種川農(nóng)16與6個斯卑爾脫小麥材料進(jìn)行雜交。雜種F1能夠正常結(jié)實，各考察性狀均介于雙親之間。對6個雜種的F2-F4代品質(zhì)性狀的測試結(jié)果表明，各組合的品質(zhì)性狀較母本川農(nóng)16均有較大改善，其中組合CN16/PI355625