文献类型： 学位论文
年份： 2016
导师姓名： 张艳
作者： 董艳
出版单位： 中国农业科学院
关键词： 普通小麦;水溶性碳水化合物;基因特异性标记;QTL分析;关联分析
研究方向： 作物遗传育种
摘要： 小麦茎秆水溶性碳水化合物(Water soluble carbohydrate,WSC)贮积量对提高粒重和产量具有重要贡献。果聚糖是WSC的主要成分,主要由蔗糖:蔗糖-1-果糖基转移酶(Sucrose:sucrose-1-fructosyltransferase,1-SST)调节,发掘该调控酶基因不同等位变异,开发并验证其特异性分子标记,对培育高产品种具有重要价值。本研究选用166份中国黄淮麦区的主栽品种,克隆TaSST基因,同时,结合90K基因芯片对石4185/豆麦重组自交系(Recombinant inbred lines,RIL)群体和166份品种的自然群体进行WSC含量的QTL(Quantitative trait loci)分析和关联分析。主要结果如下:1.克隆了普通小麦果聚糖合成酶TaSST基因,该基因位于小麦4A,7A和7D染色体上,分别命名为TaSST-A1、TaSST-A2和TaSST-D1,其编码区(Coding sequence,CDS)长度分别为1,992 bp、1,989bp和1,989 bp。TaSST-A1、TaSST-A2和TaSST-D1都含有4个外显子和3个内含子,与大麦1-SST基因一致。通过对不同小麦品种TaSST基因序列进行多态性分析,发现TaSST-A2两个等位基因在第一外显子区存在1个单核苷酸多态性(Single nucleotide polymorphism,SNP),第一个内含子存在4个SNP、1个1 bp的插入/缺失(Insertion/Deletion,InDel),第3外显子区存在8个SNP,第3内含子区存在1个13 bp的InDel。TaSST-D1两个等位基因在第3外显子区存在15个SNP。不同小麦品种TaSST-A1基因序列没有多态性。2.根据TaSST-D1基因1,216位点的SNP,开发了酶切扩增多态性序列(Cleaved amplification polymorphism sequence,CAPS)标记WSC7D,TaSST-D1a基因型产生633/137 bp特征条带,与高WSC含量有关;TaSST-D1b基因型产生770 bp特征条带,与低WSC含量有关。利用一套中国春缺体-四体系、7DS双端体系将WSC7D定位在小麦7DS染色体上。用此标记检测166份小麦材料,不同基因型的WSC含量差异达到1%显著水平。此外,还利用石4185/豆麦RIL群体的192个品系对标记进行了验证,2个环境下不同基因型的WSC含量差异也达到1%显著水平。3.利用石4185/豆麦RIL群体的192个重组自交系,7,412个SNP标记和一个新开发的CAPS标记对普通小麦WSC含量进行QTL分析。共检测到3个QTL,QWSC.caas-4BS、QWSC.caas-7AS和QWSC.caas-7DS,分别位于4BS、7AS和7DS染色体上。QWSC.caas-4BS位于SNP标记Excalibur_c18318_665和Tdurum_contig31139_143之间;QWSC.caas-7AS位于SNP标记Kukri_c107638_253和Excalibur_c7538_2718之间;QWSC.caas-7DS位于标记WSC7D(TaSST-D1)和BS00108793_51之间。QWSC.caas-4BS、QWSC.caas-7AS和QWSC.caas-7DS在不同环境下分别解释7.1-9.3%、4.6-5.4%和8.8-11.3%的表型变异。4.采用分布于小麦基因组的18,207个高质量SNP标记,通过TASSEL软件的混合线性模型(Mixed-linear model,MLM)对166份品种进行全基因组关联分析(Genome-wide association study,GWAS)。MLM检测到52个分布于23个染色体区域(-log10(P)≥3.0)与WSC含量显著相关的SNP,单个SNP可以解释6.8-15.2%的表型变异。在显著相关的SNP位点区域内发现8个候选基因,即SDP6、Hgsnat、CBL7、PPR-repeat、RPD8L3、RPM1、TaMPK21-1和WAK3。
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