【摘 要】
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株高是小麦重要的农艺性状,直接影响小麦的抗倒伏性,与产量密切相关。目前小麦中已克隆的矮秆基因仅有少数几个,定位和克隆小麦株高相关基因具有重要的研究意义。本研究以京411（WT）及其EMS诱变的稳定矮秆突变体je0105为材料,通过构建遗传分离群体,结合BSA-外显子捕获测序、全基因组重测序和遗传连锁分析精细定位矮秆基因。同时,通过外源赤霉素处理和内源赤霉素含量检测,探究je0105中赤霉素的作用机
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株高是小麦重要的农艺性状,直接影响小麦的抗倒伏性,与产量密切相关。目前小麦中已克隆的矮秆基因仅有少数几个,定位和克隆小麦株高相关基因具有重要的研究意义。本研究以京411（WT）及其EMS诱变的稳定矮秆突变体je0105为材料,通过构建遗传分离群体,结合BSA-外显子捕获测序、全基因组重测序和遗传连锁分析精细定位矮秆基因。同时,通过外源赤霉素处理和内源赤霉素含量检测,探究je0105中赤霉素的作用机制。主要研究结果如下:1、野生型和突变体田间株高测量结果表明WT的株高为93 cm,je0105的株高为73 cm,je0105与WT相比株高降低21.5%。统计产量数据发现,在昌平和中圃场两个试验点,je0105与WT相比千粒重没有变化,穗粒数显著增加。综上表明,je0105是一个综合性状优良的矮秆突变体。2、BSA-外显子捕获测序结果显示,je0105定位在2D染色体11.59-81.96 Mb区间。通过在2D染色体前端开发7个KASP分子标记,将je0105初定位在13.6-29.5 Mb区间内。利用全基因组重测序筛选的SNP加密分子标记,通过扩大的F2分离群体,结合基因型和表型数据,将je0105精细定位至标记dw14和dw15之间,物理距离约173 kb。3、以Chinese Spring V1.0为参考基因组,发现定位区间内没有注释基因。结合京411和Fielder参考基因组,在定位区间发现1个多拷贝候选矮秆基因Traes CSU03G0022100。克隆测序发现,该基因在距起始密码子第201个碱基处发生突变,碱基G突变为A导致提前形成终止密码子。根据定位区段和基因序列分析发现该矮秆基因为Rht8的新等位变异。4、对温室种植的WT和je0105分别喷施赤霉素（GA3）和赤霉素合成抑制剂多效唑(PP333)发现,喷施GA3后WT和je0105株高分别增加24.2%和30.9%,喷施PP333后株高分别降低25.3%和25.7%。在田间喷施GA3后发现,WT和je0105株高分别增加20.9%和32.2%。赤霉素合成基因表达分析和内源赤霉素检测结果显示,je0105中GA13ox的表达量显著下调,活性GA3含量显著下降。综上表明,je0105是一个赤霉素敏感型矮秆突变体,je0105的矮化表型可能是由于赤霉素合成通路中GA13ox表达量下降,引起的活性GA3含量下降所致。本研究通过基因精细定位和序列分析鉴定到一个导致突变体株高降低的候选基因,利用外源赤霉素喷施、内源赤霉素含量测定及基因表达分析揭示了je0105的矮化可能由活性GA3含量下降所致。研究结果为调控株高的分子机制研究奠定基础,有助于适宜株高小麦新品种培育。
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