小麥LMW-GS基因類群品質效應及莖基腐病遺傳特性研究.pdf

1、麥類作物包括小麥、大麥、燕麥、黑麥和小黑麥。其中小麥（TriticumaestivumL.）是我國乃至全世界最重要的糧食作物之一，和水稻、玉米一起并稱世界三大糧食作物，其種植面積和產(chǎn)量均居禾谷類作物之首，在農(nóng)業(yè)生產(chǎn)中占有十分重要的地位。大麥(HordeumvulgareL.)是全球第四大禾谷類作物，具有生育期短、適應性廣、耐瘠、抗逆性強等生育生理特點，且用途廣泛，集經(jīng)濟作物、糧食作物和飼料作物于一體。雖然前人圍繞著加強抗性、提高產(chǎn)量和改

2、善品質開展了卓有成效的工作，但是隨著全球人口增長與氣候變化，對小麥和大麥的抗性、產(chǎn)量和品質提出了新的要求。本論文主要圍繞改善小麥加工品質，加強小麥和大麥莖基腐病抗性兩方面做一些研究。在改善小麥加工品質方面主要研究了四川小麥地方品種低分子量谷蛋白亞基等位基因變異及其對品質的影響；在小麥和大麥莖基腐病抗性研究方面，系統(tǒng)解析了莖基腐病病原菌侵染機理，并對大麥種質資源的莖基腐病抗性進行了評價和篩選；同時，對小麥莖基腐病抗性機制進行了探索。取得了

3、以下主要研究結果：
　　 1.利用分子標記技術，對67份四川小麥地方品種的低分子量谷蛋白亞基等位基因位點進行了鑒定，結果表明低分子量谷蛋白亞基等位基因變異較大，在Glu-3位點發(fā)現(xiàn)13種不同類群LMW-GS基因組合的類型，其中a組合類型（包括第一、第二和第八類群的LMW-GS基因）、f組合類型（包括第三和第四類群的LMW-GS基因）和i組合類型（包括第五、第六、第七和第九類群的LMW-GS基因）分別為Glu-A3、Glu-B3和

4、Glu-D3位點的優(yōu)勢類型。通過對低分子量谷蛋白亞基等位基因變異對品質相關指標影響的分析，在Glu-A3位點，發(fā)現(xiàn)第二類群的LMW-GS基因對小麥蛋白質含量、沉降值、濕面筋含量和穩(wěn)定時間均具有負效應；在Glu-B3位點，發(fā)現(xiàn)第四類群的LMW-GS基因小麥面粉的面團穩(wěn)定時間具有正效應；在Glu-D3位點，發(fā)現(xiàn)第五類群的LMW-GS基因對小麥濕面筋含量具有正效應，而第七類群的LMW-GS基因對小麥濕面筋含量具有負效應。
　　 2.利

5、用小麥株高近等基因系，研究了小麥株高與莖基腐病抗性的相關性，發(fā)現(xiàn)在全部12對近等基因系中，矮稈基因型均比相對應的高稈基因型表現(xiàn)更好的莖基腐病抗性。同時，對12對近等基因系的赤霉素處理實驗發(fā)現(xiàn)，赤霉素處理后導致所有基因型莖基腐病抗性下降，并且莖基腐病抗性變幅與苗長變幅呈負相關。因此，證實了矮稈基因增強莖基腐病抗性，外源赤霉素負向調節(jié)莖基腐病抗性，并推測細胞密度是造成高矮稈基因型莖基腐病抗性差異的重要因素之一。
　　 3.利用RT-

6、qPCR技術測定了4對小麥株高近等基因系中9個防衛(wèi)相關基因在不同生長發(fā)育時期被莖基腐病病原菌誘導的表達模式。結果發(fā)現(xiàn)PR3和PR4基因在不同生長發(fā)育時期和不同基因型中均被莖基腐病病原菌顯著誘導上調表達，表明PR3和PR4基因是小麥莖基腐病病原菌侵染過程中的關鍵防衛(wèi)反應基因。同時，分析了防衛(wèi)相關基因分別在矮稈基因型和相對應的高稈基因型中的表達模式，沒有發(fā)現(xiàn)在全部矮桿基因型中都一致被強誘導上調表達的防衛(wèi)相關基因，表明矮稈基因型比高稈基因型具

7、有更好莖基腐病抗性的原因可能不是由于矮稈基因調控防衛(wèi)反應基因造成的，這對下一步尋找小麥株高近等基因系中高矮稈基因型莖基腐病抗性差異的原因提供了線索。
　　 4.利用RT-qPCR測定了不同時期莖基腐病病原菌在三個小麥品種（Kennedy、Sunco和Wolloroi）和六個大麥品種(Commander、Dash、Franklin、Gairdner、Lockyer和Mundah)莖基部的相對含量。發(fā)現(xiàn)莖基腐病病原菌侵染小麥及大麥莖

8、基部有三個明顯的階段：1）品種莖基腐病病原菌相對含量顯著上升的階段：2)品種莖基腐病病原菌相對含量顯著下降的階段；3)品種莖基腐病病原菌相對含量再次顯著上升的階段。同時，通過比較大麥與小麥的相對莖基腐病病原菌含量，發(fā)現(xiàn)大麥相對菌含量明顯高于小麥相對菌含量，表明大麥比小麥更易感莖基腐病。
　　 5.對1047份大麥種質資源進行了莖基腐病抗性鑒定，結果表明：當今大麥主栽品種抗性較差，全部高感莖基腐病，因此挖掘具有莖基腐病抗性的大麥資