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小麦(Triticum aestivum L.)是世界上种植面积最广的粮食作物,其生产与人类粮食安全密切相关。然而干旱、极端温度等逆境条件严重制约了小麦的生产。蛋白质的可逆磷酸化是植物在逆境下体内能量代谢和信号转导的重要途径,受蛋白激酶和蛋白磷酸酶共同调节。蔗糖非发酵相关蛋白激酶(sucrose non-fermenting 1-related protein kinase,Sn RK)是一类丝氨酸/苏氨酸蛋白激酶,其中Sn RK2参与多种逆境信号的转导,在植物抗逆、根系发育等方面起关键作用。从农作物种质资源中发掘Sn RK2优异等位基因,为种质创新和分子育种提供基因和功能标记,在小麦育种过程中具有十分重要的作用。本研究分析了小麦TaSnRK2.3和TaSnRK2.4的序列多态性,根据变异位点开发功能标记,探讨TaSnRK2.3和TaSnRK2.4与小麦农艺性状的相关性,发掘优异单倍型。主要研究结果如下:(1)以强抗旱品种旱选10号为材料克隆了TaSnRK2.3s基因,基于变异位点开发了功能标记。根据基因组来源,TaSnRK2.3位于A、B和D基因组的编码区序列分别命名为TaSnRK2.3-1A、TaSnRK2.3-1B和TaSnRK2.3-1D,其序列长度依次为2999、2862和2817 bp。以32份小麦种质资源组成的多态性群体为材料,在TaSnRK2.3-1A上检测到4个SNP变异位点,分别位于内含子和3’UTR区域;TaSnRK2.3-1B有10个多态性位点,包括2个1 bp的Indel和8个SNP,分别位于外显子和内含子区,其中位于928 bp处(C/T)的变异引起脯氨酸→丝氨酸的改变。在TaSnRK2.3-1D序列中没有检测到多态性位点。基于TaSnRK2.3-1A中第1898、2905 bp处的SNP位点,分别开发了功能标记AM1和AM2;基于TaSnRK2.3-1B中第2153、2638 bp处的SNP位点,分别开发了功能标记BM1和BM2;这四个位点依次记为2.3A-SNP1、2.3A-SNP2和2.3B-SNP1、2.3B-SNP2。(2)利用功能标记检测262份材料组成的自然群体的基因型,并与干旱(雨养)和灌溉条件下的表型性状进行关联分析。自然群体中TaSnRK2.3-1A存在三种单倍型:Hap-1A-1、Hap-1A-2和Hap-1A-3,它们均与株高和千粒重显著关联,其中Hap-1A-1是降低株高和提高千粒重的优异单倍型。TaSnRK2.3-1A的多态性位点2.3A-SNP1和2.3A-SNP2均与株高显著关联,其中2.3A-SNP1-C和2.3A-SNP2-A均为降低株高的优异位点,其组合即为优异单倍型Hap-1A-1。TaSnRK2.3-1B主要有两种单倍型:Hap-1B-1和Hap-1B-2,与株高、千粒重和茎秆可溶性糖含量显著关联。其中,Hap-1B-1是降低株高、提高茎秆可溶性糖含量和千粒重的优异单倍型。TaSnRK2.3-1B的多态性位点2.3B-SNP1和2.3B-SNP2均与株高、千粒重和茎秆可溶性糖含量显著关联,其中2.3B-SNP1-C和2.3B-SNP2-G均为降低株高、增加茎秆可溶性糖含量和千粒重的优异位点,其组合即为优异单倍型Hap-1B-1。(3)以157份地方品种和348份现代育成品种为材料,分析基因单倍型的地理和年代分布。从地方品种到现代育成品种,TaSnRK2.3优异单倍型Hap-1A-1和Hap-1B-1在我国十大麦区的分布范围更加广泛,在每个麦区中的频率也大都增加。随着育种年代的推进,这两种优异单倍型的频率总体呈上升趋势。(4)以自然群体中的极端株高品种为材料,在茎秆的第四节点基本可见时取样节间组织,对TaSnRK2.3-1B单倍型表达量进行定量分析,发现Hap-1B-1在穗下节中的表达量最高。(5)对TaSnRK2.3-1B的启动子序列进行了元件分析。在自然群体的株高极端材料中克隆了TaSnRK2.3-1B两种单倍型的启动子序列,长度分别是2031、2024 bp,两种单倍型Hap-1B-1和Hap-1B-2之间的多态性位点共有14处。利用Plant CARE数据库预测Hap-1B-1、Hap-1B-2这两种启动子序列的元件,其发现均存在多个响应逆境的顺式作用元件,进一步证明参与逆境胁迫应答反应。此外,Hap-1B-2存在地上部特异表达的元件as-2-box,而Hap-1B-1启动子区无该元件。(6)以旱选10号为材料克隆了TaSnRK2.4s基因,并基于变异位点开发了功能标记,开展关联分析。TaSnRK2.4在基因组A、B和D中的编码区序列长度依次为4257、4457和4200bp。利用中国春缺-四体材料将TaSnRK2.4定位于第三染色体同源群,分别命名为TaSnRK2.4-3A、TaSnRK2.4-3B和TaSnRK2.4-3D。多态性检测发现,TaSnRK2.4-3A在2478 bp处存在A/G的SNP变异,使得第173位氨基酸由精氨酸变为半胱氨酸,基于该位点开发了功能标记4AM1。小麦自然群体中的TaSnRK2.4-3A分为两种单倍型:Hap-3A-1和Hap-3A-2。TaSnRK2.4-3A单倍型与茎秆可溶性糖含量、千粒重显著关联,Hap-3A-2是提高茎秆可溶性糖含量和千粒重的优异单倍型。从地方品种到现代育成品种,优异单倍型Hap-3A-2在我国十大麦区分布的范围更加广泛,频率也更高。借助关联分析等手段,完成了蔗糖非发酵相关蛋白激酶基因小麦TaSnRK2.3和TaSnRK2.4优异单倍型及优异等位变异的挖掘,可与传统杂交和分子标记辅助选择相结合并加以利用,对小麦高产抗逆新品种的培育具有重要意义。