黃河中游地區(qū)粗山羊草遺傳多樣性、高分子量谷蛋白亞基基因的克隆及紋枯病抗性分析.pdf

1、粗山羊草(Aegilops tauschii，2N=2x＝14，DD)是六倍體普通小麥D基因組的供體種，由于僅有特定區(qū)域的少數(shù)粗山羊草基因型參與了普通小麥的起源，其遺傳變異類型遠(yuǎn)比普通小麥D染色體組豐富。我國黃河中游地區(qū)自然分布著粗山羊草，但對(duì)其系統(tǒng)收集及規(guī)模性深入研究尚未見報(bào)導(dǎo)。本研究利用SSR標(biāo)記比較了我國黃河中游(河南、陜西)粗山羊草與新疆、中東粗山羊草的多樣性及遺傳分化狀況，并針對(duì)黃河中游居群粗山羊草的高分子量谷蛋白亞基(hig

2、h molecular weight glutenin subunit，HMW-GS)的組成、克隆及紋枯病抗性進(jìn)行了系統(tǒng)研究。 (1)選用分布在粗山羊草14條染色體上的32對(duì)SSR引物，對(duì)來自中國河南、陜西、新疆和中東地區(qū)共147份粗山羊草材料進(jìn)行遺傳分化及多樣性分析，結(jié)果表明在26個(gè)多態(tài)性位點(diǎn)中，等位基因數(shù)平均為4.15，Nei基因多樣性指數(shù)(He)平均為0.243，多態(tài)性信息含量指數(shù)(PIC)平均為0.226；居群間遺傳變異

3、差異明顯，中東粗山羊草居群具有豐富的遺傳變異(He=0.607，PIC=0.551)，而來自陜西和河南的粗山羊草資源遺傳多樣性較低(He=0.055，PIC=0.047)和(He=0.024，PIC＝0.021)。AMOVA分子變異分析顯示，居群間遺傳變異占總變異的52％，達(dá)到顯著水平；河南粗山羊草和陜西粗山羊草間發(fā)生了一定的遺傳分化(Fst=0.210)，為研究黃河中游粗山羊草資源的起源與分化問題提供了有用的信息與證據(jù)，并為小麥品質(zhì)改

4、良育種提供豐富的遺傳資源。 (2)利用十二烷基硫酸鈉聚丙烯酰胺凝膠電泳(SDS-PAGE)技術(shù)分析了黃河中游地區(qū)161份粗山羊草的HMW-GS，發(fā)現(xiàn)3種編碼序列未知的y-型亞基，即Dy10.5t、Dy10.4t和Dy10.5*t亞基。通過AS—PCR擴(kuò)增、克隆、測(cè)序和氨基酸序列推導(dǎo)，發(fā)現(xiàn)3種未知序列均具有典型HMW-GS的序列結(jié)構(gòu)特征且較為相似，僅Dy10.4t與Dy10.5t亞基存在一個(gè)氨基酸重復(fù)單元的缺失，Dy10.5t與D

5、y10.5*t亞基在信號(hào)肽部位有一個(gè)氨基酸的替換(L-F)。通過對(duì)這3種HMW-GS體外表達(dá)及與32個(gè)已知氨基酸序列的HMW-GS多序列比對(duì)和系統(tǒng)進(jìn)化關(guān)系分析，證實(shí)Dy10.5t、Dy10.4t和Dy10.5*t3個(gè)亞基是D基因組編碼的高分子量谷蛋白y-型亞基家族的新成員，同時(shí)為研究小麥族的起源和進(jìn)化提供有用的信息和證據(jù)。深入研究黃河中游地區(qū)粗山羊草HMW-GS，特別是對(duì)其編碼基因的測(cè)序，對(duì)于進(jìn)一步研究其結(jié)構(gòu)功能以及在小麥品質(zhì)改良中的應(yīng)

6、用具有非常重要的意義。 (3)利用改進(jìn)的紋枯病菌接種法，于2007-2008年兩個(gè)小麥種植年度，對(duì)我國黃河流96份粗山羊草材料紋枯病抗性進(jìn)行田間鑒定，結(jié)果顯示，穩(wěn)定表現(xiàn)近免疫(I)的材料28個(gè)，高抗(HR)材料37個(gè)，中抗(MR)材料30個(gè)，僅SX-6表現(xiàn)中感(MS)。并根據(jù)所有供試材料在不同生長期和不同年份的相對(duì)抗病指數(shù)，對(duì)所調(diào)查的材料進(jìn)行抗性多樣性聚類分析，綜合分析得出共有76份材料表現(xiàn)為較強(qiáng)的紋枯病抗性，是我國小麥改良育種