小麥LMW-GS基因類群品質(zhì)效應(yīng)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(guó)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(yīng)性廣、耐瘠、抗逆性強(qiáng)等生育生理特點(diǎn)，且用途廣泛，集經(jīng)濟(jì)作物、糧食作物和飼料作物于一體。雖然前人圍繞著加強(qiáng)抗性、提高產(chǎn)量和改

2、善品質(zhì)開(kāi)展了卓有成效的工作，但是隨著全球人口增長(zhǎng)與氣候變化，對(duì)小麥和大麥的抗性、產(chǎn)量和品質(zhì)提出了新的要求。本論文主要圍繞改善小麥加工品質(zhì)，加強(qiáng)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(zhì)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(duì)品質(zhì)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(jī)理，并對(duì)大麥種質(zhì)資源的莖基腐病抗性進(jìn)行了評(píng)價(jià)和篩選；同時(shí)，對(duì)小麥莖基腐病抗性機(jī)制進(jìn)行了探索。取得了

3、以下主要研究結(jié)果：
　　 1.利用分子標(biāo)記技術(shù)，對(duì)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(diǎn)進(jìn)行了鑒定，結(jié)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(diǎn)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(diǎn)的優(yōu)勢(shì)類型。通過(guò)對(duì)低分子量谷蛋白亞基等位基因變異對(duì)品質(zhì)相關(guān)指標(biāo)影響的分析，在Glu-A3位點(diǎn)，發(fā)現(xiàn)第二類群的LMW-GS基因?qū)π←湹鞍踪|(zhì)含量、沉降值、濕面筋含量和穩(wěn)定時(shí)間均具有負(fù)效應(yīng)；在Glu-B3位點(diǎn)，發(fā)現(xiàn)第四類群的LMW-GS基因小麥面粉的面團(tuán)穩(wěn)定時(shí)間具有正效應(yīng)；在Glu-D3位點(diǎn)，發(fā)現(xiàn)第五類群的LMW-GS基因?qū)π←湞衩娼詈烤哂姓?yīng)，而第七類群的LMW-GS基因?qū)π←湞衩娼詈烤哂胸?fù)效應(yīng)。
　　 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(guān)性，發(fā)現(xiàn)在全部12對(duì)近等基因系中，矮稈基因型均比相對(duì)應(yīng)的高稈基因型表現(xiàn)更好的莖基腐病抗性。同時(shí)，對(duì)12對(duì)近等基因系的赤霉素處理實(shí)驗(yàn)發(fā)現(xiàn)，赤霉素處理后導(dǎo)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(zhǎng)變幅呈負(fù)相關(guān)。因此，證實(shí)了矮稈基因增強(qiáng)莖基腐病抗性，外源赤霉素負(fù)向調(diào)節(jié)莖基腐病抗性，并推測(cè)細(xì)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(shù)測(cè)定了4對(duì)小麥株高近等基因系中9個(gè)防衛(wèi)相關(guān)基因在不同生長(zhǎng)發(fā)育時(shí)期被莖基腐病病原菌誘導(dǎo)的表達(dá)模式。結(jié)果發(fā)現(xiàn)PR3和PR4基因在不同生長(zhǎng)發(fā)育時(shí)期和不同基因型中均被莖基腐病病原菌顯著誘導(dǎo)上調(diào)表達(dá)，表明PR3和PR4基因是小麥莖基腐病病原菌侵染過(guò)程中的關(guān)鍵防衛(wèi)反應(yīng)基因。同時(shí)，分析了防衛(wèi)相關(guān)基因分別在矮稈基因型和相對(duì)應(yīng)的高稈基因型中的表達(dá)模式，沒(méi)有發(fā)現(xiàn)在全部矮桿基因型中都一致被強(qiáng)誘導(dǎo)上調(diào)表達(dá)的防衛(wèi)相關(guān)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(diào)控防衛(wèi)反應(yīng)基因造成的，這對(duì)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(cè)定了不同時(shí)期莖基腐病病原菌在三個(gè)小麥品種（Kennedy、Sunco和Wolloroi）和六個(gè)大麥品種(Commander、Dash、Franklin、Gairdner、Lockyer和Mundah)莖基部的相對(duì)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(gè)明顯的階段：1）品種莖基腐病病原菌相對(duì)含量顯著上升的階段：2)品種莖基腐病病原菌相對(duì)含量顯著下降的階段；3)品種莖基腐病病原菌相對(duì)含量再次顯著上升的階段。同時(shí)，通過(guò)比較大麥與小麥的相對(duì)莖基腐病病原菌含量，發(fā)現(xiàn)大麥相對(duì)菌含量明顯高于小麥相對(duì)菌含量，表明大麥比小麥更易感莖基腐病。
　　 5.對(duì)1047份大麥種質(zhì)資源進(jìn)行了莖基腐病抗性鑒定，結(jié)果表明：當(dāng)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