小麥抗白粉病新材料和矮桿突變體的研究.pdf

1、第一部分：
　　小麥白粉病是由禾本科布氏白粉菌小麥?；?Erysiphe graminis f.sp.tritici)引起的一種氣傳病害，具有適應(yīng)范圍廣、傳播速度快和變異快等特點(diǎn)，對(duì)世界范圍的小麥生產(chǎn)危害嚴(yán)重。在我國(guó)各主要產(chǎn)麥區(qū)，白粉病普遍發(fā)生，嚴(yán)重威脅著我國(guó)小麥的安全生產(chǎn)。培育抗性品種是解決小麥白粉病威脅的重要措施，而抗白粉病新種質(zhì)的鑒定和遺傳基礎(chǔ)研究是培育突破性小麥抗病新品種的關(guān)鍵環(huán)節(jié)，也是長(zhǎng)期而緊迫的任務(wù)。
　　小麥

2、品系1002是作者所在實(shí)驗(yàn)室經(jīng)多年自交繁衍形成的穩(wěn)定品系，對(duì)當(dāng)前生產(chǎn)流行的白粉菌生理小種表現(xiàn)苗期和成株期免疫抗性。為深入了解1002白粉病抗性的遺傳機(jī)制，為該材料的進(jìn)一步研究和利用奠定基礎(chǔ)，本研究對(duì)其遺傳特性和抗性來(lái)源等進(jìn)行了分析，獲得如下研究結(jié)果:
　　1.選用田間混合白粉菌接種，對(duì)1002與感病小麥品種綿陽(yáng)11(MY11)雜交F1、F2，F(xiàn)2∶3家系，BC1F1,BC2F1代進(jìn)行了抗白粉病遺傳分析，結(jié)果表明1002的白粉病抗性

3、來(lái)源于單顯性基因控制的細(xì)胞核遺傳;與其他6個(gè)高感白粉病小麥雜交F1代表現(xiàn)高抗白粉病特性，表明1002攜帶的抗性基因能有效在感病小麥背景中表達(dá)。
　　2.用A-PAGE分析、熒光原位雜交技術(shù)(FISH)和黑麥基因組特異性分子標(biāo)記鑒定1002中的黑麥遺傳物質(zhì)，及其與抗病性的關(guān)系，發(fā)現(xiàn)1002是一個(gè)黑麥堿基因Sec-1表達(dá)缺失的1BL/1RS易位系，但其白粉病抗性與1BL/1RS染色體無(wú)關(guān)。
　　3.使用26對(duì)中間偃麥草和12對(duì)簇

4、毛麥的種族特異性引物對(duì)1002進(jìn)行鑒定，發(fā)現(xiàn)1002沒(méi)有中間偃麥草和簇毛麥的遺傳背景。
　　4.將1002攜帶的抗白粉病基因與當(dāng)前有效抗白粉病基因進(jìn)行了等位性分析及分子標(biāo)記鑒定，排除了1002的抗性基因與Pm37、Pm40、Pm43、PmCN17、PmL962等已經(jīng)發(fā)現(xiàn)的抗性基因?yàn)橥换虻目赡堋?br>　　5.綜上結(jié)果推斷1002攜帶一個(gè)可能來(lái)自于普通小麥的抗白粉病新基因。
　　第二部分：
　　矮桿是小麥高產(chǎn)育種中一

5、個(gè)重要的育種指標(biāo)，適宜高度的小麥品種不僅可以減輕收獲期不利環(huán)境引起的倒伏而帶來(lái)的減產(chǎn)，而且可以改善產(chǎn)量構(gòu)成因素，提高收獲指數(shù)，促進(jìn)小麥的穩(wěn)產(chǎn)和高產(chǎn)。現(xiàn)代小麥品種株高趨于增高的趨勢(shì)，存在倒伏的潛在威脅;特別是在西南麥區(qū)收獲季節(jié)，常遭遇暴雨或陰雨大風(fēng)的襲擊，致使大面積的倒伏減產(chǎn)和品質(zhì)降低。目前在小麥中發(fā)掘的矮桿基因共有25個(gè)，但在育種中能有效應(yīng)用的只有少數(shù)幾個(gè)，且至矮作用有限。因此，創(chuàng)制和鑒定新的矮桿材料對(duì)小麥高產(chǎn)穩(wěn)產(chǎn)育種具有重要意義。誘變

6、技術(shù)對(duì)矮桿基因的發(fā)掘發(fā)揮了舉足輕重的作用。在目前發(fā)現(xiàn)的25個(gè)矮稈基因中有13個(gè)來(lái)自于誘變體?？臻g誘變技術(shù)是近些年來(lái)發(fā)展起來(lái)的新興技術(shù)，通過(guò)該技術(shù)的應(yīng)用已獲得了不同類型的突變體，其中包括小麥矮桿突變，但是對(duì)空間環(huán)境導(dǎo)致的矮化機(jī)理的研究卻很少，而弄清楚矮化的機(jī)理對(duì)定向改造性狀，培育理想株型品種具有重要意義。
　　DMR88-1是2006年經(jīng)“實(shí)踐八號(hào)”衛(wèi)星搭載小麥品種R88處理后，經(jīng)過(guò)8年選擇和自交繁育獲得一個(gè)表型穩(wěn)定的矮稈突變株系。

7、本研究以該矮稈突變株為研究材料，從植株發(fā)育、解剖學(xué)特征及分子生物學(xué)的角度對(duì)其矮化原因進(jìn)行了探究，取得了如下研究結(jié)果:
　　1.以地面小麥R88CK為對(duì)照，對(duì)DMR88-1進(jìn)行了株高發(fā)育動(dòng)態(tài)的調(diào)查，結(jié)果表明拔節(jié)期至開花期是DMR88-1株高發(fā)育變異的關(guān)鍵時(shí)期。對(duì)成株株高構(gòu)成分析發(fā)現(xiàn)相比R88CK，DMR88-1除穗長(zhǎng)有所增長(zhǎng)外，其余的5個(gè)節(jié)間長(zhǎng)度均明顯縮短，其中倒一節(jié)縮短了7.80cm，節(jié)間縮短達(dá)到了27.46％，對(duì)株高降低的貢獻(xiàn)最

8、大，貢獻(xiàn)率為42.48％。
　　2.應(yīng)用石蠟切片技術(shù)，對(duì)倒一節(jié)莖的解剖結(jié)構(gòu)進(jìn)行了觀察，結(jié)果表明: DMR88-1的倒一節(jié)間細(xì)胞平均長(zhǎng)度為143.55um比對(duì)照縮短16.85％，細(xì)胞數(shù)目為1436個(gè)比對(duì)照減少12.71％，均達(dá)到極顯著水平。DMR88-1株高的降低是細(xì)胞長(zhǎng)度和細(xì)胞數(shù)目共同減少作用的結(jié)果，其中細(xì)胞長(zhǎng)度減小起主要作用。
　　3.以小麥品種中廣泛存在的矮桿基因Rht-B1b、Rht-D1b、Rht4、Rht5、Rht

9、9、Rht12和Rht13的特異性標(biāo)記引物對(duì)R88CK進(jìn)行鑒定，發(fā)現(xiàn)R88CK不含有這7個(gè)基因，由此證明DMR88-1的矮變與以上矮桿基因無(wú)關(guān)。赤霉素過(guò)敏反應(yīng)類型檢測(cè)表明，DMR88-1和R88CK均為赤霉素非敏感類型。
　　4.對(duì)R88CK、矮桿池和高桿池進(jìn)行SSR分子標(biāo)記多態(tài)性分析，篩選出26對(duì)多態(tài)性引物，對(duì)它們的擴(kuò)增特異帶進(jìn)行了回收，測(cè)序。對(duì)其中18條序列進(jìn)行了BLAST功能注釋，為進(jìn)一步發(fā)掘DMR88-1中攜帶的控制株高的