【摘 要】
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荆州黑麦染色体2R含有抗白粉病、叶锈病、黄花叶病相关基因,同时2RS编码75kγ-secalins（Sec-2）,可增加蛋白质含量,在小麦改良中具有重要应用潜力。南京农业大学细胞遗传研究所前期研究选育出小麦-黑麦易位系T5DL·5DS-2RS,具有增加籽粒硬度和蛋白含量的效应,但是对于其易位断点及其遗传效应尚未精确确定。本研究拟在此基础上,综合分子标记分析、寡核苷酸探针FISH、性状调查和分离群体
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荆州黑麦染色体2R含有抗白粉病、叶锈病、黄花叶病相关基因,同时2RS编码75kγ-secalins（Sec-2）,可增加蛋白质含量,在小麦改良中具有重要应用潜力。南京农业大学细胞遗传研究所前期研究选育出小麦-黑麦易位系T5DL·5DS-2RS,具有增加籽粒硬度和蛋白含量的效应,但是对于其易位断点及其遗传效应尚未精确确定。本研究拟在此基础上,综合分子标记分析、寡核苷酸探针FISH、性状调查和分离群体分析,对T5DL·5DS-2RS易位断点及品质效应进行了鉴定,取得的主要结果如下:1.采用寡核苷酸探针套FISH分析,构建了高清晰的T5DL-5DS-2RS核型,根据2RS的特异信号,将黑麦上的断点定位于2RS FL 0.6,5D上的断点位于5DS顶端AFA家族信号区,但具体大小难以识别;利用中国春5DS 1 bp～5 Mb区域的参考基因组序列,设计11对IT（intron targeted）引物,通过扩增分析,发现8对可以特异扩增5D位点,并将5D断点定位于标记Xlfz7979和Xlfz7980之间,相当于参考序列约0.56Mb区域内,据此推测T5DL·5DS-2RS中的5D缺失了 3.8 Mb,该缺失区间包含基因96个,其中控制籽粒硬度基因Pina和Pinb均发生了丢失。进一步利用前人设计的Pin基因特异引物进行扩增分析发现,T5DL·5DS-2RS确实缺失了基因Pina和Pinb基因。同时,根据前人设计的2RS上的特异γ-Secalin蛋白基因标记扩增发现,T5DL·5DS-2RS含有Secalin基因。通过组配烟农19、扬麦158、郑麦9023分别和T5DL·5DS-2RS的杂交组合,并对杂种F2～F3代进行连续鉴定。利用本研究开发的2RS引物Xlfz7772与5DS缺失区段引物Xlfz7979的引物组合对衍生自48个F2单株的407个F3单株进行分子标记分析,共获得了 78个纯合易位单株。发现这两个标记组成的标记组合可以通过一次扩增同时区分纯合、杂合和无易位单株,为快速准确识别后代群体的染色体身份提供了便利。同时在F2杂合单株自交后代分离群体中,纯合易位类型出现频率低于期望值,但纯合易位单株自交后代染色体组成稳定,说明T5DL·5DS-2RS虽然传递率降低,但在纯合后代中易位染色体能够稳定遗传。进一步对2个F3混合分离群体内的纯合易位和无易位类群性状比较表明,T5DL·5DS-2RS纯合易位类群平均籽粒硬度显著高于无易位类群,平均蛋白含量也高于无易位类群,但只在一个群体内达到显著水平;农艺性状比较发现,纯合易位与无易位类群的株高、小穗数、穗粒数和千粒重等性状差异不显著,但在一个群体中,单株成穗率显著下降。2.对易位系T1BL·1BS-2RL#1进行鉴定,发现1B断点位于1BS次缢痕上方,其中2RL顶端区段代替了 1B随体大部区段,2R易位断点位于2RL FL 0.3处;另外,该易位系还涉及小麦6A与6B相互易位,形成RT 6AS.6AL-6BL/6BS.6BL-6AL。用中国春1BS的基因序列设计了 21对IT标记,其中5对在易位系中有扩增,1BS易位断点定位在标记lfz7997和lfz7984之间,1B部分缺失了约70Mb。该易位系主要农艺性状与亲本辉县红相比无显著差异,并已经转移进栽培品种烟农19背景。3.利用已发表的黑麦基因组序列,设计了 230对2R染色体IT标记。其中,74对为荆州黑麦特异性标记,约占总数的32.2%。利用这74个标记对本研究涉及2R的结构变异进行了分析,74个2R标记定位于2R 7个不同区段,命名为2RS-1～3和2RL-1～4,结合外源区段大小和着丝粒位置,绘制了 2R缺失物理图谱,每个区段分别包含特异标记11、27、2、4、12、17和1个。4.为转移和利用小麦-荆州黑麦2R染色体易位系,选择含抗白粉病和黑麦蛋白基因的4个易位系分别与栽培品种杂交和回交,目前已经选育性状明显改良株系8个,涉及 T5DL·5DS-2RS、T1BL.1BS-2RL#1、T7BS·2RL 和 T5BL·5BS-2RL,为进一步转移和利用这些易位系提供了新资源。
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