硬粒小麥主要農(nóng)藝性狀的關(guān)聯(lián)分析及低分子麥谷蛋白亞基的組成鑒定.pdf

1、硬粒小麥（Triticum durum，AABB，2n=4x=28）是四倍體栽培小麥，其播種面積約占世界小麥總面積的10％，是世界重要的糧食作物之一。硬粒小麥是由野生二粒小麥（Triticum dicoccoidesL.，AABB，2n=4x=28）馴化而來，在其起源和馴化的過程中經(jīng)歷了長期復(fù)雜的環(huán)境演變條件，在很多性狀上具有豐富的變異，同時具有良好的環(huán)境適應(yīng)性，是普通小麥次級基因源庫。因此，對硬粒小麥進行遺傳評價及主要農(nóng)藝性狀的研究，

2、對于發(fā)掘優(yōu)異的種質(zhì)資源，用于硬粒小麥及普通小麥的遺傳改良具有重要的意義。本文首先對來自世界各地的150份硬粒小麥材料的10個主要的農(nóng)藝性狀進行了4年3個重復(fù)的表型鑒定;其次利用基于EST序列開發(fā)的1366個SNP標記對150份硬粒小麥材料的遺傳多樣性，群體結(jié)構(gòu)研究以及連鎖不平衡(LD)進行了研究;并利用1366個SNP標記基于混合線性模型(MLM)對其10個主要的農(nóng)藝性狀進行了關(guān)聯(lián)分析;另外，利用MALDI-TOF-MS技術(shù)，對150份

3、硬粒小麥材料的低分子量麥谷蛋白亞基組成進行了鑒定。主要結(jié)果如下:
　　1.硬粒小麥主要農(nóng)藝性狀的表型鑒定:硬粒小麥10個主要的農(nóng)藝性狀間都存在豐富的變異，都呈連續(xù)性分布，表現(xiàn)為典型的數(shù)量性狀。大部分性狀間存在顯著的相關(guān)關(guān)系。廣義遺傳率的結(jié)果也表明考察的所有性狀都有較高的遺傳率（H2＞80％）。因此這些農(nóng)藝性狀的表型數(shù)據(jù)可以用于后續(xù)研究。另外鑒定了一些農(nóng)藝性狀優(yōu)異的材料可進一步驗證加以利用。
　　2.硬粒小麥遺傳多樣性研究:利

4、用1366個單核甘酸多態(tài)性(SNP)標記對硬粒小麥進行了遺傳多樣性研究，硬粒小麥表現(xiàn)出較高的遺傳多樣性，平均Nei's遺傳多樣性和PIC值分別是0.2395和0.1950。B基因組相對A基因組具有更高的遺傳多樣性。不同生態(tài)地理區(qū)域的硬粒小麥群體的遺傳多樣性也表現(xiàn)出較大差異。
　　3.硬粒小麥群體結(jié)構(gòu)分析:群體結(jié)構(gòu)分析表明，供試硬粒小麥材料主要被分為兩個明顯類群。硬粒小麥不同類群并沒有表現(xiàn)基于國家和地區(qū)上一致規(guī)律性，而部分生態(tài)地理區(qū)

5、域的材料有一定的關(guān)聯(lián)，不同時間段的材料的聚類也表現(xiàn)出一定的一致性。
　　4.硬粒小麥連鎖不平衡分析:硬粒小麥基因組中表現(xiàn)出較高的LD水平，不同的基因組和染色體的平均LD程度不同，A基因組的LD程度總體上要高于B基因組。極顯著的LD的成對位點的比率范圍從1A的2.4％到2B的7.4％(R2＞0.1，p＜0.001)，14條染色體上平均R2值變化范圍從1B的0.043到4A的0.113。結(jié)合EST標記的最新物理位置，在染色體和基因組水

6、平，對其LD衰減水平進行評估，不同的染色體內(nèi)LD衰減距離各異，總體上A基因組衰減距離大于B基因組。
　　5.硬粒小麥10個主要農(nóng)藝性狀的關(guān)聯(lián)分析:在四年數(shù)據(jù)中，基于混合線性模型(MLM)對10個主要農(nóng)藝性狀進行了關(guān)聯(lián)分析，共檢測到165個顯著關(guān)聯(lián)結(jié)果，不同性狀的關(guān)聯(lián)標記的數(shù)目從1個到54個不等，這些標記解釋了5.0％-26.1％的表型變異。單個性狀可能與多個標記相關(guān)聯(lián)，同時單個標記也可能與多個性狀相關(guān)聯(lián)。一些關(guān)聯(lián)標記與已報道的數(shù)量

7、性狀位點(QTL)研究相一致。共有7個顯著的關(guān)聯(lián)結(jié)果在四年的關(guān)聯(lián)分析中被重復(fù)檢測到（主穗長（LMS）和株高(PH)分別有4和3個），同時2個關(guān)聯(lián)結(jié)果在3年數(shù)據(jù)中被重復(fù)檢測到，11個關(guān)聯(lián)結(jié)果在兩年數(shù)據(jù)中都有檢測到，這些重復(fù)性的關(guān)聯(lián)結(jié)果多是顯著且可靠的。通過對關(guān)聯(lián)標記對應(yīng)的EST序列進行同源性序列比對，共確定了多個可能控制相關(guān)農(nóng)藝性狀的主效候選基因。同時我們在2A、5A、6A、7A、1B和6B染色體特殊區(qū)域發(fā)現(xiàn)了一些與農(nóng)藝性狀顯著關(guān)聯(lián)的標記

8、聚集形成的QTL簇。
　　6.硬粒小麥低分子量麥谷蛋白亞基組成鑒定:在Glu-A3和Glu-B3兩個位點，一共鑒定出了12個低分子量麥谷蛋白亞基基因的等位變異，其中有2個先前沒有報道的新的變異。Glu-A3和Glu-B3位點各有5個先前報道過的亞基被鑒定出來，其中Glu-A3位點Glu-A3e、Glu-A3a/c、Glu-A3d、Glu-A3f和Glu-A3b分別占43.0％、16.1％、10.1％、12.8％和7.4％;Glu-