【摘 要】
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叶片衰老是植物生长发育的最后阶段,涉及能量的转化及养分回运,影响作物的产量和品质。适宜的衰老起始和进程能够有效提高作物产量,增强作物对环境的适应性。因此,发掘衰老相关基因的优异等位变异、开发功能标记、解析其作用机理,不仅能为小麦高产育种提供新的基因资源,而且对分子标记辅助选择高产小麦品种具有重要意义。课题组前期通过转录组数据筛选到一个衰老相关基因TaSAG39,克隆了该基因编码区序列。在此基础上,
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叶片衰老是植物生长发育的最后阶段,涉及能量的转化及养分回运,影响作物的产量和品质。适宜的衰老起始和进程能够有效提高作物产量,增强作物对环境的适应性。因此,发掘衰老相关基因的优异等位变异、开发功能标记、解析其作用机理,不仅能为小麦高产育种提供新的基因资源,而且对分子标记辅助选择高产小麦品种具有重要意义。课题组前期通过转录组数据筛选到一个衰老相关基因TaSAG39,克隆了该基因编码区序列。在此基础上,本研究通过表达模式分析和病毒诱导的基因沉默（VIGS）研究TaSAG39基因的功能;此外克隆了TaSAG39基因组序列,通过基因序列多态性分析,开发功能标记并进行关联分析,发掘小麦衰老相关基因TaSAG39的优异等位变异,为小麦分子标记辅助育种提供理论依据。主要结果如下:1.小麦自然衰老过程中TaSAG39基因诱导表达,在衰老后期表达量显著上升。2.TaSAG39启动子中存在大量顺式作用元件,其表达受黑暗、干旱、高温、脱落酸、水杨酸、茉莉酸甲酯、生长素诱导上调表达,高盐胁迫下调表达,表明TaSAG39基因可能在植物激素和非生物胁迫应答中起重要作用。3.利用BSMV-VIGS技术沉默TaSAG39基因,对获得的沉默植株进行黑暗处理并鉴定其叶片表型,发现与对照相比沉默植株的叶片更绿,叶绿素含量更高。表明TaSAG39的沉默延缓了小麦叶片的衰老。4.从小麦中克隆得到TaSAG39的三个等位基因TaSAG39-5A、TaSAG39-5B和TaSAG39-5D,均含两个外显子和一个内含子。其中,TaSAG39-5A的基因组序列长1455 bp,TaSAG39-5B长1435 bp,TaSAG39-5D长1439 bp。三个基因组序列相似性较高,达95.40%。5.利用小麦32份多态性材料检测TaSAG39-5A的多态性位点,在编码区发现4个SNP位点且相互连锁,分别位于128 bp（T/C）、453 bp（G/C）、1380 bp（C/T）和1401bp（G/C）,其中128 bp为非同义突变,T到C的碱基变化会引起缬氨酸到丙氨酸的变化。根据128 bp的变异位点开发了d CAPS标记SNP-5A,关联分析结果显示标记SNP-5A与生物产量和经济产量显著关联,单倍型Hap-5A-1产量较高。6.在TaSAG39-5B的编码区发现2个SNP位点和2个大片段插入/缺失且这些多态性位点相互连锁,分别位于205 bp（G/T）、240～285 bp、294 bp（G/A）和295～402 bp,这些SNP和大片段缺失的变异位点导致TaSAG39-5B保守结构域组织蛋白酶前体抑制结构域I29（Inhibitor＿I29）的缺失。根据TaSAG39-5B基因组上的大片段插入/缺失,开发标记InDel-5B,关联分析结果显示标记InDel-5B与株高、分蘖、生物产量和经济产量显著关联,单倍型Hap-5B-1为多分蘖、高生物产量和经济产量的优异单倍型,在中国小麦育种过程中受到正向选择。7.在TaSAG39-5D的编码区发现2个SNP位点和1个大片段插入/缺失,分别位于112 bp（G/A）、230 bp（C/A）和1162～1183 bp,这些SNP和大片段插入/缺失均会引起氨基酸的变化,为非同义突变。根据112 bp和230 bp的变异位点,开发CAPS分子标记SNP-5D-112和SNP-5D-230;根据1162～1183 bp的大片段插入/缺失,开发标记InDel-5D。关联分析结果显示标记SNP-5D-112和InDel-5D均与株高和分蘖显著相关,单倍型Hap-5D-4为矮杆、多蘖、高产的优异单倍型。
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