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普通小麦和粗山羊草Glu-1位点遗传多样性研究

刘勇

   高分子量麦谷蛋白是小麦籽粒贮藏蛋白的重要组分,它的组成和数量可以直接影响和决定小麦的加工品质。分析小麦高分子量麦谷蛋白亚基的组成,发掘优异HMW等位基因,在品质育种上有重要应用价值;同时也是评价种质资源遗传多样性的有用工具之一。本文以湖北小麦栽培品种、中国特有小麦(西藏半野生小麦、云南小麦和新疆小麦)及粗山羊草为材料,分析它们的高分子量麦谷蛋白亚基组成,并对Glu-1位点遗传多样性进行研究。主要结果如下: 1.普通小麦高分子量麦谷蛋白新等位基因的发掘 在391份湖北小麦品种(系)的Glu-1位点,发现6个新的高分子量麦谷蛋白等位基因,Glu-B1位点有3个:(1Bx7*+1By8*)、(1Bx6+1By8**)和(1Bx7+1By8**),Glu-D1位点3个:(1Dx4+1Dy null)、(1Dx4+1Dy9.5)和(1Dx5*+1Dy12)。 2.普通小麦Glu-1位点高分子量麦谷蛋白组成 等位基因1Ax null、7+8和2+12是湖北小麦地方品种、育成品种(系)和新品种(系)Glu-1位点等位基因频率最高的变异类型,但群体间的基因频率存在较大差异。在Glu-A1位点,新品种(系)中1Ax null的频率与育成品种(系)和地方品种的相比,分别下降12.77%和23.85%;而1Ax1亚基则分别提高9.61%和20.31%。Glu-B1位点上,新品种(系)中14+15和7+9亚基的频率,比育成品种(系)和地方品种的都有所提高,14+15亚基提高4.53%和7.7%,7+9亚基提高5.01%和20.95%;而7+8和17+18亚基则有所降低,7+8亚基下降4.92%和23.13%,17+18下降1.1%和4.95%。新品种(系)Glu-D1位点上2+12亚基的频率,比育成品种(系)和地方品种下降了32.38%和20.3%,而优质亚基5+10的频率则提高32.6%和20.86%。 新品种(系)的HMW-GS组成与育成品种(系)和地方品种相比,在总体上有了明显的改善。含优质亚基5+10的材料在新品种(系)中,比育成品种(系)和地方品种提高17.35%和32.01%,而含2+12的材料分别下降33.62%和14.36%。 3.地方品种的遗传多样性和遗传分化 地方品种群体Glu-1位点上遗传多样性较高(A=5.33,P=1.00,Ae=1.352,H=0.2381),但遗传多样性在湖北6个麦区有所变化。第3麦区的多样性(A=3.67,P=1.00,Ae=1.451,H=1.2787)最高,而第2麦区的多样性最低(A=1.33,P=0.33,Ae=1.123,H=0.0896)。各麦区内的基因多样度平均值(HS=0.1941)远远大于麦区间的平均值(DST=0.0439),说明地方品种Glu-1位点6个麦区内的基因多样度高于麦区之间的基因多样度。Glu-1位点的基因分化系数(GST)的平均值为0.1846,表明总遗传多样性的18.46%存在于各麦区之间,而81.54%存在于各麦区之内。 4.新品种(系)、育成品种(系)和地方品种遗传多样性比较 地方品种和育成品种(系)里蕴藏着比较丰富的HMW等位基因变异类型。新品种(系)Glu-1位点上检测到的HMW-GS等位变异数(14种),少于育成品种(系)(15种)和地方品种(16种)。然而,Glu-1位点上的等位基因在新品种(系)中的分布更趋于均衡,新品种(系)的遗传多样性指数(H=0.5340)高于育成品种(系)(H=0.4169)和地方品种(H=0.2442)。 5.中国特有小麦高分子量麦谷蛋白的遗传多样性 在50份西藏半野生小麦Glu-1位点,检测到10种HMW-GS等位变异,并发现了新等位基因(7**+8)和罕见等位基因(2+12*),然而群体的Glu-1位点遗传多样性水平较低(A=3.33,P=1.00,Ae=1.220,H=0.1646)。西藏半野生小麦共有7种亚基组合类型,(null,7+8,2+12)是出现比例最高的(69.64%)。 10份云南小麦有4种HMW亚基组合类型:(null,7,2+12)、(null,7+8,2+12)、(null,17+18,5+10)和(null,7+8,2+12*)。 2份新疆小麦的HMW亚基组合都是(null,7+8,2+12)。 6.粗山羊草高分子量麦谷蛋白组成 47份粗山羊草的Glu-Dt1位点有5个x-型亚基和4个y-型亚基。1Dtx1.1是1个新的x-型亚基,迁移率比普通小麦的1Ax1亚基稍慢,这是目前在粗山羊草中发现的分子量最大的亚基。 粗山羊草中有8个等位基因:1.1~t + 11~t、1~t + 11~t、1.5~t + 12~t、2~t + 10.1~t、2~t + 11~t、2~t + 12~t、2~t + 12.4~t、3~t + 11~t。其中有2个等位基因1.1t + 11t和2t + 12.4t未见有过报道。 本文的研究结果为普通小麦品种的品质改良及其遗传基础研究,提供了新的材料和参考。……   
[关键词]:小麦;粗山羊草;高分子量麦谷蛋白;Glu-1位点;新等位基因;品质改良;遗传多样性
[文献类型]:博士论文
[文献出处]:华中科技大学2006年