一种分析小麦‑簇毛麦T6VS/6AL对小麦品质影响的方法及应用与流程

文档序号:11464789阅读:399来源:国知局
本发明属于农业生物基因工程领域。涉及一种分析小麦-簇毛麦t6vs/6al(也可写成t6vs·6al,以下同)对小麦品质影响的方法及应用。
背景技术
::簇毛麦分布于地中海沿岸和近东的外高加索地区,为一年生二倍体异花授粉草本植物,2n=14,染色体组vv,它的突出特性是抗病性好,品质优良,对白粉病免疫、抗叶锈病和秆锈病、籽粒蛋白质和赖氨酸含量高,还兼有抗寒耐旱、密穗多花等特性,对全蚀病、眼斑病、小麦条斑病毒(wsmv)的传媒瘿螨、叶枯病和大麦黄矮病(bydv)也具有较高的抗性,特别是对绝大多数白粉病生理小种表现免疫和高抗,使它成为目前世界上小麦品种改良不可多得的优良基因源和研究较多的野生植物种。研究人员现已鉴定出11个簇毛麦基因,并进行了染色体定位。pm21和pchdv基因已经成功地转移到小麦遗传背景中,成为小麦育种中的重要抗源。陈孝的研究(1997)表明,簇毛麦及其衍生系对84个来自美国、德国、中国的小麦白粉病菌菌系表现免疫和抗病,比供试的18个已知基因的小麦品种抗性强,抗谱广;抗性基因在1086a、d311、墨75、陕7859、宛7107、冀麦30等小麦品种的遗传背景下均能很好地表达,呈显性遗传,其抗性基因pm21被定位于6v染色体短臂fl0.45~0.58区段(chenetal.,2006),cao等(2011)利用分子和细胞技术,成功克隆并鉴定出pm21基因的关键成员stpk-v。簇毛麦的抗性基因多是以附加和代换的方式转移到普通小麦中的,其中有价值的包括抗白粉病(陈孝等,1997)、根腐病(smithetal,2003)和小麦梭条花叶病(zhangetal.,2005)等,都主要是通过普通小麦与双二倍体材料杂交、回交实现的。王秋英等(1999)利用硬粒小麦-簇毛麦双倍体与阿勃6b缺体小麦杂交和回交,选育出了抗白粉病的小麦-簇毛麦6v(6b)异代换系。小麦-簇毛麦染色体异附加系或异代换系,以及涉及簇毛麦染色体端体异附加系或异代换系的育成(陈军方,1999),为簇毛麦基因定位,研究小麦及其亲缘种属间的进化关系和转育簇毛麦的有益基因奠定了基础。但是附加系存在细胞学不稳定性,表现型上也有许多簇毛麦的野生特性,创造易位系对于小麦品种改良更加实用一些。选育小麦-簇毛麦易位系可以把簇毛麦的一些优良基因导入小麦中去,而不携带簇毛麦的其他不利基因,对于小麦品种改良会更加实用。chen等(1995)通过杂交与辐射相结合,并利用分子细胞遗传学技术,在6v代换系与扬麦5号的杂交后代中选育出抗小麦白粉病的t6vs·6al(92r089、92r090、92r091、92r137、92r149、92r178)。经国内外几十个遗传育种单位多年多点试种鉴定,来自簇毛麦的抗白粉病基因不同于已有的小麦白粉病抗性基因,1994年被国际小麦基因命名委员会正式定名为pm21,该基因不仅对目前国内出现的所有白粉菌生理小种均表现免疫,对120个欧洲病理小种也表现出较高的抗性。该易位系在条锈病新小种大流行情况下高度抗病,经陕西农科院植保所、四川农科院植保所和中国农科院植保所人工接种鉴定,兼抗条中30、条中31、水源11-3、11-5和杂46-ⅲ等新强致病力小种。以t6vs·6al易位系为亲本,国内各大麦区的育种单位相继育成南农9918、扬麦18、石麦14、石麦15、内麦8~11、远丰175、中育9号、蜀麦373、兰天24、中梁29、川麦54、云麦52等20个抗病高产品种(李桂萍,2011),累计推广面积6223万亩,并有大量小麦品系正在参加各类区域试验,可以预见t6vs·6al易位系及其衍生系将在我国小麦抗病育种和生产中发挥重要作用(何中虎,2011)。为了在生产上更好地利用小麦-簇毛麦易位系t6vs·6al,刘金元等(1999)分别以分子标记技术和用不同菌株测定抗性的方法,分析了t6vs·6al与“扬麦158”杂种f2,进一步阐明了t6vs·6al及其所携pm21基因的传递率与遗传稳定性。结果表明,t6vs·6al在向“扬麦158”基因型中转移时,其通过雌、雄配子的传递基本正常(自交传递率为69.5%)。刘萍(2004)利用t6vs·6al与不同生态地区的小麦品种杂交,对其杂种后代进行鉴定,发现其抗性在不同遗传背景下可以正常表达。李桂萍(2007)为了更加全面地考察t6vs·6al的遗传稳定性,选用更多生态类型的小麦品种,并用这些品种分别与杂种f1进行正反回交,发现易位系中的t6vs·6al能够正常地参与配对和分离,并且t6vs·6al能够正常地通过雌雄配子进行传递。为了分析t6vs·6al对小麦农艺性状和品质性状的影响,li等(2007,2011)选用6组21份含有纯合t6vs·6al的高代品系和新品种及其轮回(杂交)亲本,以及3份含有杂合t6vs·6al的高代品系和5个用t6vs·6al作亲本组配的杂交f2群体为试验材料,研究了t6vs·6al在不同小麦遗传背景中对小麦农艺性状和品质性状的影响。结果发现,在农艺性状方面,利用t6vs·6al做抗源亲本选育高代品系时,t6vs·6al对后代品系的农艺性状诸如产量性状、小穗数、穗粒数和穗粒重等没有表现出明显的影响,对旗叶面积和千粒重表现出了一定的正向效应。多数t6vs·6al后代品系的株高与亲本相比有所增加,但在同一组合的不同品系之间表现出了一定的差异。在品质性状方面,t6vs·6al对籽粒硬度、籽粒蛋白质含量、和面特性以及粉质参数不产生明显的影响。在淀粉糊化特性上,含t6vs·6al的高代品系与其亲本相比大多数品系的各项指标有所下降,但在不同遗传背景与环境之间有一定的变异。xu等(2011)从小麦生理角度分析了在小麦籽粒灌浆期间,t6vs·6al对gmp含量的动态变化,研究发现,t6vs·6al对小麦籽粒hmw-gs和gmp积累没有显著影响。天津麦区位于北部冬麦区的北缘,东北春麦区的南缘,常年冬、春小麦播种总面积在160万亩以上。近年来由于高水肥、大播量等栽培方式的普遍应用,使得小麦白粉病跃升为该地区最主要的小麦病害。本区历史上推广的包含小麦-簇毛麦t6vs·6al的小麦品种仅有2010年通过天津市审定的冬小麦品种石麦15,该品种在天津地区对白粉病表现高抗,但由于其籽粒颜色为白粒,易穗发芽,导致目前在天津地区种植面积很小。目前我市主推冬小麦品种主要为轮选987,但该品种虽然对白粉病有一定的抗性,但其白粉病抗源来自发挥部分抗性的pm8(李洪杰,2011),如遇发病严重年份,很可能造成大幅度减产;主推春小麦品种主要为我所选育的津强5号,该品种虽品质较好,但高感白粉病,导致在产量上很难有更大的提升。技术实现要素:本发明以t6vs·6al易位系92r137和地方品种辉县红构建的一套f8重组自交系(recombinantinbredlines,rils)为试材,通过在南京和郑州两点三年的重复实验研究发现,t6vs·6al对株高、倒二节间长度、穗长、千粒重、面团吸水量、稳定时间、最大抗延阻力和50mm处阻力表现正向效应,对容重、降落值、峰值粘度和弱化度表现负向效应,而对蛋白质含量、干面筋、湿面筋、面筋指数、出粉率、沉淀值、形成时间、拉伸面积和延伸度等则没有显著影响。研究表明,t6vs·6al引入栽培小麦背景中,除显著提高抗性外,其6vs染色体上编码的醇溶蛋白可能还通过与其他蛋白的互作影响小麦的加工品质,其中在混合分离群体的研究结果证明:在含有高分子量麦谷蛋白亚基1,7+8,7+9,5+10和4+12的混合群体中表现对面团强度有正向影响,而对面团降落值等有负向影响。为实现上述目的,本发明公开了如下的技术内容:本发明公开了一种分析小麦-簇毛麦t6vs·6al对小麦品质影响的方法,其特征在于按如下的步骤进行:(1)以92r137为母本,以辉县红为父本,采用单粒传法构建一套包含200个家系的重组自交家系群体;其中所述的92r137是一个包含普通小麦-簇毛麦t6vs·6al的小麦品系,对小麦白粉病表现免疫;辉县红是河南辉县地方品种,不包含普通小麦-簇毛麦t6vs·6al,对小麦白粉病表现高感;所述的单粒传法指的是:利用92r137为母本,辉县红为父本配制杂交组合各世代用一穗只选一粒的方法进行加代获得的稳定、性状差异较大200个家系,这200个家系组成一套重组自交系群体;(2)结合多年白粉病抗性鉴定和分子标记分析,从本套重组自交系群体筛选出包含纯合t6vs·6al易位系的家系85个;(3)对这85个家系进行高分子量麦谷蛋白亚基组成分析;(4)根据步骤(3)的结果,将85个家系分成三对混合分离分析(bsa)群体及8个亚群体;(5)对3对bsa群体及8个亚群体进行高分子量麦谷蛋白亚基的平衡性分析;(6)对8个亚群体体中各家系种子等量混合后,进行品质分析,结合两年两点鉴定,分析普通小麦-簇毛麦t6vs·6al在特定高分子量亚基组合背景下对小麦品质的影响;(7)将3对bsa群体中各家系种子等量混合后,进行品质分析,结合两年两点鉴定,通过回归分析,阐明普通小麦-簇毛麦t6vs·6al在特定单个亚基背景下对小麦品质的影响;所述的8个亚群体体指的是高分子量麦谷蛋白亚基的组成“1,7+8,5+10”、“1,7+9,5+10”、“1,7+8,4+12”、“1,7+9,4+12”、“n,7+8,5+10”、“n,7+9,5+10”、“n,7+8,4+12”、“n,7+9,4+12”;所述的3对bsa群体指的是高分子量麦谷蛋白亚基的组成:1vsn;7+8vs7+9;5+10vs4+12。本发明进一步公开了采用上述分析方法获得的8个亚群体体在用于小麦基因遗传多样性和选育小麦新品种方面的应用。8个亚群体体构建,为分析普通小麦-簇毛麦t6vs·6al在这8种高分子量麦谷蛋白亚基组合背景下对小麦品质的影响提供物质基础,对选育抗病优质小麦新品种具有指导意义。本发明更进一步公开了采用所述分析方法获得的3对bsa群体在用于选育本地抗病优质小麦新品种方面的应用。3对bsa群体构建,有利于更好地分析普通小麦-簇毛麦t6vs·6al在单个高分子量麦谷蛋白亚基(1,n,7+8,7+9,5+10,4+12)背景下对小麦品质的影响,有助于亚基评分的进一步完善,对选育抗病优质小麦新品种具有指导意义。本发明将其与天津主栽品种组配杂交组合,通过分子标记技术,将t6vs·6al携带的抗病和优质基因转移进天津主栽小麦品种,选育适合本地应用的抗病优质小麦新种质。经过分析最后选出来的是创造出抗病小麦新种质17份,其中抗白粉病的新种质13份、抗小麦条锈病新种质3份。经天津市植物保护研究所鉴定,13份抗白粉病种质抗病水平均达中抗,3份抗条锈病种质抗病水平达抗;创造出优质强筋小麦新种质3份,达强筋小麦国标(gb/t17892-1999)二级标准。本发明更加详细的描述如下:1、背景情况本发明所利用的ril群体于2009年从南京农业大学引入本地,经过连续3年的表型及抗病鉴定发现,在田间白粉病大面积发病的情况下,群体中包含t6vs·6al的家系均表现出较高的抗性,其中t6vs·6al家系ril63和ril89抗病、优质且综合农艺性状较好,本发明拟将其与天津主栽品种组配杂交组合,通过分子标记技术,将t6vs·6al携带的抗病和优质基因转移进天津主栽小麦品种,选育适合本地应用的抗病优质小麦新种质,对于拓宽本区小麦基因遗传多样性和选育小麦新品种具有较大的利用价值。2技术路线和研究方法2.1技术路线:见图6。2.2研究方法2.2.1实验材料2.2.1.1材料本研究利用t6vs·6al易位系92r137和地方品种辉县红构建的一套f9重组自交家系中85个t6vs·6al家系为试材,展开t6vs·6al在不同麦谷蛋白亚基组合背景中品质效应的研究,试验材料为南京农业大学作物遗传与种质创新国家重点实验室提供。材料于分别于2012年3月和2014年3月分别种植于天津市武清区和河北省邢台市,每家系1.5米行长,双行区,3个重复。为了把t6vs·6al携带的抗病和优质基因导入本区小麦背景中,本研究选用的供体亲本为包含t6vs·6al且农艺性状良好的ril63和ril89;轮回亲本为天津主栽品种轮选987和津强5号。2.2.1.2试剂提取dna、pcr反应、电泳等所用试剂为进口或国产分析纯产品,其中taq聚合酶购自华美公司,dntps为oharmacia公司产品,华美公司分装。引物由上海生工生物工程技术服务有限公司合成。2.2.2实验方法2.2.2.1高分子量麦谷蛋白亚基组成分析选取一粒种子,磨碎后置于1.5ml离心管中,加入200μlddh2o涡旋混匀,30min后12000rpm离心10min,弃上清液;加入200μl70%乙醇涡旋混匀,30min后12000rpm离心10min,弃上清液。重复2次上述流程,加入10μlβ-巯基乙醇处理10min,然后加入190μl样品提取液[0.0625mol·l-1tris-hclph6.8,20%(v/v)sds,10%(v/v)丙三醇,0.002%(v/v)溴酚蓝]。sds-page程序采用sds不连续缓冲系统,分离胶浓度为10%(ph8.5),浓缩胶浓度为5%(ph6.8),交联度2.6%。电极缓冲液为0.025mol/ltris-hcl,0.192mol·l-1甘氨酸,0.001%(v/v)sdsph8.3,每板15ma稳流电泳过夜;凝胶用含有12.5%三氯乙酸,0.05%考马斯亮蓝的染色液染色过夜,蒸馏水脱色至背景清晰,照相。2.2.2.2三对混合分离分析(bsa)群体及8个亚群体的构建及平衡性分析根据85个家系高分子量麦谷蛋白亚基的异同把供试材料分成3对混合分离群体(bsa),第1对群体为亚基1vs0,第2对群体为亚基7+8vs7+9,第3对群体为亚基5+10vs4+12,8个亚群体分别为1,7+8,5+10、1,7+9,5+10、1,7+8,4+12、1,7+9,4+12、n,7+8,5+10、n,7+9,5+10、n,7+8,4+12、n,7+9,4+12。通过卡方检验的方法对glu-a1、glu-b1和glu-d1三对基因在三对混合分离分析(bsa)群体和8个亚群体的分离平衡性进行分析。2.2.2.3品质分析2012年品质测定方法如下:利用瑞士da7200型近红外谷物成分分析仪按aacc08-21对进行测定。2014年品质测定方法如下:根据籽粒含水量确定润麦加水量,润麦时间为16-18h,把籽粒含水量调成14%湿基后用buhler实验磨磨粉,制粉参照aacc方法26-20。千粒重为每个混合样品数500粒,3次重复,取其平均值。面粉蛋白、干湿面筋含量、沉淀值等用瑞士perten公司生产的da7200型近红外谷物成分分析仪测定。容重用上海衡器总厂东衡厂产的hgt-1000型容重器,按照gb/t5498-1985的方法测定。伸特性由美国national公司生产的揉混仪采用10g揉面钵按aacc54-40a方法测试品质快速测定技术利用瑞士da7200型近红外谷物成分分析仪按aacc08-21进行测定。2.2.2.4ril群体抗病、优质亲本的筛选对ril群体各家系进行白粉病、条锈病抗病鉴定,结合品质分析结果,从中筛选抗病、优质家系。具体方法如下:白粉病抗性鉴定:将供试材料第二个重复种植在温室大棚的盆钵里,每个材料种30粒种子。在三叶期,用白粉病混合菌种抖落孢子法接种。接种后,保持适宜的湿度和温度条件,当感病亲本辉县红充分发病时调查参试材料发病情况。采用6级标准调查第一片叶的反应型(it),其中0级植株无病,0;级有过敏性坏死斑,1、2、3和4级分别代表高抗、抗、感和高感4种类型:0-2级为抗病,3-4级为感病。条绣病抗性鉴定:在温室大棚中,对供试材料播种第二个重复,在小麦幼叶第一片叶充分展开,第二片露尖(播种后6~8d)时,用消毒的接种针沾取少量条锈菌夏孢子悬浮液轻轻涂在麦苗上。接种后将麦苗置温室中培养,保持适宜的湿度和温度条件,待其发病。当感病亲本辉县红充分发病时调查参试材料发病情况。反应型按传统的6级分类标准(0,0;,1,2,3,4),以0~2型为抗病,3~4为感病。抗感之间的划分界限主要是依据受侵染部位的组织周围有无枯死反应,如果组织周围出现枯死反应现象,即为抗病;反之,组织周围没有枯死反应,即为感病。2.2.2.5抗病优质种质创新利用筛选出的抗病优质家系作为供体亲本,选择本地主栽品种轮选987、津强5号为轮回亲本,有性杂交后,利用分子标记检测并结合抗性鉴定结果,筛选优良f1株系进行回交,连续回交4次,然后自交纯化至bc4f3,再利用品质分析及分子标记辅助选择从中筛选抗病优质品系。分子标记辅助选择:按文献检阅获得的与抗白粉病基因pm21和抗条锈病基因yr26的pcr分子标记序列(如下表)。于3叶期逐株取叶采用微量法提取dna。合成的引物用于pcr扩增,扩增条件采用20ul体系,其中包含10mmtris-hcl,10mm的(nh4)2so4,10mm的kcl,1%的tritonx-100,2mm的mgcl2,0.5μm的特异引物及随机引物,200mm的dntp,2u的taq酶(鼎国),1μl的模板dna。pcr产物在5%的聚丙烯酰胺上进行电泳。表1分子标记序列table1thesequenceofmole-mark2.2.2.6统计分析方法利用sas8.0统计软件进行计算分析。3试验数据和结果3.1t6vs·6al在不同麦谷蛋白亚基背景下的品质效应分析3.1.1ril群体亲本及85个家系高分子量谷蛋白亚基组成3.1.1.1ril群体亲本辉县红和92r137高分子量谷蛋白亚基组成(见图1)本研究通过分子标记分析结合在天津点的田间调查结果,从最初ril群体的110个家系中筛选出85个包含t6vs·6al且正常成熟家系,sds-page分析表明,92r137和辉县红在glu-a1、glu-b1和glu-d1三个位点上编码的高分子量谷蛋白亚基明显不同,92r137分别编码0,7+9和5+10亚基,辉县红分别编码1,7+8和4+12亚基(图1)。3.1.1.2ril群体85个家系高分子量谷蛋白亚基组成利用上述方法,对供试85个家系的的亚基组成进行了鉴定,结果见图2和表2。表2ril群体各家系组成table2hmw-gsconstitutionoftherilpopulation3.1.23对混合分离分析群体、8个亚群体的组建及平衡性分析3.1.2.13对混合分离分析群体和8个亚群体的构建根据表2中85个家系的亚基组成,将这些家系分别混合形成1vsn,5+10vs4+12和7+8vs7+9三对混合分离分析(bsa)群体及8个亚群体(见表3,4,5,6)。表31vsn混合分离分析(bsa)群体家系组成table3theconstitutionoflinesofthebsaof1vsn表55+10vs4+12混合分离分析(bsa)群体家系组成table5theconstitutionoflinesofthebsaof5+10vs4+12表68个亚群体的家系组成table6theconstitutionof8sub-groups3.1.2.2利用高分子量麦谷蛋白亚基进行群体平衡性分析高分子量麦谷蛋白亚基分析结果表明,glu-a1、glu-b1和glu-d1三对基因在ril群体中均完全符合1:1分离,在3对混合分离分析群体中也均分别符合1:1分离,表明这8个亚群体及其构建的3对混合分离分析群体在这三个位点分离平衡,(表7)。表7ril群体和3对混合分离分析群体间hmw-gs亚基分布table7distributionofhmw-gsintherilpopulationand3bsas3.1.3t6vs·6al在不同高分子量麦谷蛋白亚基背景下对品质性状的影响为分析t6vs·6al在不同高分子量麦谷蛋白亚基背景下对品质性状的遗传效应,本研究分别对天津和邢台两点各三个重复收获的种子进行了初步的品质分析,分析指标主要有:容重、千粒重、蛋白质含量、湿面筋含量、干面筋含量、面筋指数、揉混最佳时间、最高峰值、峰值宽度、峰值面积、夹角、衰减角、8分钟带宽、8分钟带高等15个品质指标。同一位点不同亚基对小麦品质性状的效应值列入表8。由表8可知,glu-1的3个位点不同亚基在容重、干面筋含量这2个性状上差异均没有达到显著水平。而对干、湿面筋含量,glu-a1位点n亚基比1亚基高1.17,glu-b1位点7+9亚基比7+8亚基高2.19,glu-d1位点4+12亚基比5+10亚基高1.75,且这3个位点差异均达到显著水平;此外,glu-a1位点n亚基比1亚基在千粒重性状上高1.58,在面筋指数和沉降值表8glu-1位点不同等位基因对小麦理化特性的影响table8theeffectsofdifferentallelesatglu-1locifortraitsofwheatphysicochemicalproperty这2性状上分别低27.10和1.14,差异均达显著水平;glu-b1位点7+9亚基比7+8亚基在蛋白质含量性状上高2.19,且差异显著;glu-d1位点5+10亚基比4+12亚基在面筋指数性高18.80,差异显著。揉混仪参数的效应值受glu-1等位变异影响较大。在glu-a1位点1亚基对衰减角的效应值显著低于n亚基2.64外,对最佳时间、最高峰值、峰值宽度、峰值面积、夹角、8分钟带宽和8分钟带高均显著高于n亚基,其差值分别为0.79、1.68、2.46、37.29、6.35、1.56和3.79;在glu-b1位点,7+9亚基和7+8亚基对所有参数均没有显著影响;在glu-d1位点,5+10亚基比4+12亚基对最佳时间、峰值面积、夹角、8分钟带宽和8分钟带高均显著高于n亚基,其差值分别为1.20、52.74、11.10、2.15和3.19,对衰减角显著低于n亚基,差值为3.52,对其余参数的效应值没有显著差异。表9不同亚基组合对小麦理化特性的效应table9theeffectsofdifferentsubunitcombinationsfortraitsofwheatphysicochemicalproperty各个亚基组合对小麦品质的效应及其差异分析列入表9,由表9可见:各亚基组合对干面筋含量的效应无显著差异。对容重,(n,7+8,5+10)亚基组合最高,(n,7+8,4+12)、(n,7+9,5+10)亚基组合较低,(1,7+8,5+10)亚基组合最低,三者间差异显著;对千粒重,(n,7+8,4+12)亚基组合最高,(1,7+8,5+10)、(1,7+8,4+12)和(1,7+9,5+10)亚基组合较低,两者间差异显著;对蛋白质,(n,7+9,5+10)、(1,7+9,4+12)亚基组合最高,(n,7+8,4+12)、(1,7+8,4+12)亚基组合较低,(1,7+8,5+10)亚基组合最低,三者间差异显著;对湿面筋含量,(n,7+9,4+12)、(1,7+9,4+12)亚基组合最高,(1,7+8,5+10)亚基组合最低,两者间差异显著;对于面筋指数,(1,7+8,5+10)、(1,7+8,5+10)亚基组合最高,(1,7+8,4+12)次之,(0,7+9,4+12)亚基组合最低,三者间差异达显著水平;对于沉降值,(1,7+9,4+12)亚基组合最高,(n,7+8,4+12)、(n,7+8,5+10)、(n,7+9,4+12)和(n,7+9,5+10)亚基组合最低,两者间差异显著;对于除衰减角外的其余揉混仪参数均对亚基组合(n,7+9,4+12)的效应值最低、其衰减角则最高,且都与其余组合间差异达显著水平;最佳时间、峰值面积、夹角、8分钟带宽、8分钟带高这5个参数均对亚基组合(1,7+8,5+10)和(1,7+9,5+10)的效应值最高或次高,两者间差异不显,但与其他亚基组合差异显著;而峰值高度和峰值面积这2个参数,都在(1,7+9,4+12)亚基组合的效应值最高,仅与亚基组合(n,7+9,4+12)差异达显著水平,与其他亚基组合差异不显著。上述结果表明,在籽粒特性方面,t6vs·6al在(n,7+8,5+10)亚基组合背景下对小麦容重具有最大正向效应,在(n,7+8,4+12)亚基组合背景下对小麦的千粒重表现最大的正向效应。在蛋白质特性方面,t6vs·6al分别在(n,7+9,5+10)、(n,7+9,4+12)亚基组合背景下对小麦的蛋白质含量和湿面筋含量表现最大的正向效应,在(1,7+8,5+10)和(1,7+9,5+10)亚基背景下对面筋指数表现最大的正向效应,在(1,7+9,4+12)亚基背景下对沉降值表现最大的正向效应。在面团流变学特性方面,t6vs·6al在(1,7+9,4+12)亚基组合背景下对最高峰值、峰值宽度表现最大的正向效应,在(1,7+8,5+10)、(1,7+9,5+10)亚基组合背景下对揉混最佳时间、峰值面积、夹角、8分钟带宽和8分钟带高表现最大的正向效应,在(1,7+9,5+10)亚基组合背景下对衰减角表现最小的负向效应。3.2t6vs·6al向天津栽培小麦中的转移及其抗病优质种质创新3.2.1亲本材料的组配普通小麦-簇毛麦t6vs·6al易位系携有目前抗性最强抗谱最广的抗白粉病基因pm21和抗条锈病基因yr26,被广泛用于小麦抗病育种,为了将普通小麦-簇毛麦t6vs·6al中的抗白粉病基因、抗条锈病基因转移到天津主栽品种中去,本研究组配了ril63,89与津强5,轮选987的杂交组合,具体亲本情况见表10。表10:亲本主要特征table10themaintraitsofparents3.2.2杂交后代分子标记及品质辅助选择3.2.2.1抗白粉病基因分子标记检测利用t6vs·6al的sts标记cinau15对15bc4f3代的19个优良单株进行分析,发现15bc4f3-2-1、15bc4f3-2-2、15bc4f3-2-3、15bc4f3-4-2、15bc4f3-4-3、15bc4f3-4-5、15bc4f3-13-1、15bc4f3-13-2、15bc4f3-16-1、15bc4f3-16-3、15bc4f3-16-4、15bc4f3-16-5、15bc4f3-16-7等13个株系可扩增出簇毛麦6vs上相同的条带(如图3),与发病后田间调查的结果完全一致,具体数据见表(12)。抗条锈病基因分子标记检测利用共显性标记we171对这19个优良单株进行抗条锈病基因yr26检测,发现15bc4f3-2-4等6个株系可扩增出650bp的目标片段(如图6)。其中,15bc4f3-2-2等3个单株为杂合体,田间调查的结果均为抗病,即纯和抗病单株共3株,分别是15bc4f3-4-1,15bc4f3-13-3,15bc4f3-13-4,具体数据见表(12)。3.2.2.3优质基因及品质筛选利用sds-page技术对这19个优良单株进行优质亚基5+10基因的检测(图5)。研究发现,19个单株中共发现15bc4f3-2-1、15bc4f3-2-2、15bc4f3-4-3、15bc4f3-16-1、15bc4f3-16-2、15bc4f3-16-3、15bc4f3-16-6、15bc4f3-16-7等8个单株glu-d1位点亚基组成为5+10优质亚基。表1115bc4f3代单株籽粒品质分析结果table11theresultsofqualityof15bc4f3本研究又利用da7200型近红外谷物成分分析仪对这19个单株进行品质分析,结果见表11,分析发15bc4f3-16-1、15bc4f3-16-2、15bc4f3-16-4等3个单株在蛋白质含量、湿面筋含量和稳定时间等主要指标上均达到强筋小麦国标(gb/t17892-1999)二级标准(见表11)。3.2.2.4创新新种质综上所述,本研究共创新种质资源17份,如下表(12)所示。表12抗病优质小麦新种质汇总表table12theresultsofnewmaterialswithresistanceandhighquality3.3结论3.3.1小麦-簇毛麦t6vs·6al在不同麦谷蛋白背景下对品质性状的影响普通小麦-簇毛麦t6vs·6al易位系92r137由南京农业大学细胞遗传研究所培育,携有抗白粉病基因pm21和抗条锈病基因yr26,正在小麦育种中广泛应用。迄今已经衍生出10多个商业品种,并有大量小麦品系正在参加各类区域试验。本研究利用普通小麦-簇毛麦易位系92r137和地方品种辉县红构建的一套小麦f9重组近交家系(ril)群体,通过白粉病抗性鉴定和分子标记分析,筛选出85个包含t6vs·6al的纯合家系,在利用sds-page技术,分析各个家系的高分子量麦谷蛋白亚基组成后,将这些家系分别混合形成1vsn,5+10vs4+12和7+8vs7+9三对混合分离分析(bsa)群体及“1,7+8,5+10”、“1,7+9,5+10”、“1,7+8,4+12”、“1,7+9,4+12”、“n,7+8,5+10”、“n,7+9,5+10”、“n,7+8,4+12”、“n,7+9,4+12”共8个亚群体。利用3个麦谷蛋白标记证明3对bsa群体和8个亚群体具有很好遗传平衡性的基础上,于2012年和2014年分别在天津武清和河北邢台通过随机区组设计(各3个重复)进行了品质性状的差异比较。方差分析表明,在籽粒特性方面,t6vs·6al在(n,7+8,5+10)亚基组合背景下对小麦容重重具有最大正向效应,在(n,7+8,4+12)亚基组合背景下对小麦的千粒重表现最大的正向效应;在蛋白质特性方面,t6vs·6al分别在(n,7+9,5+10)、(n,7+9,4+12)亚基组合背景下对小麦的蛋白质含量和湿面筋含量表现最大的正向效应,在(1,7+8,5+10)和(1,7+9,5+10)亚基背景下对面筋指数表现最大的正向效应;在面团流变学特性方面,t6vs·6al在(1,7+9,4+12)亚基组合背景下对最高峰值、峰值宽度表现最大的正向效应,在(1,7+8,5+10)、(1,7+9,5+10)亚基组合背景下对揉混最佳时间、峰值面积、夹角、8分钟带宽和8分钟带高表现最大的正向效应,在(1,7+9,5+10)亚基组合背景下对衰减角表现最小的负向效应。3.3.2分子标记及品质快速测定技术培育小麦抗病优质新种质小麦白粉病和小麦条锈病是广泛流行的世界性小麦病害,培育抗病品种是最经济有效且利于环境安全的措施。然而,小麦条锈菌和白粉菌都具有高度的变异性,随着新致病小种的出现许多抗病品种相继“丧失”了抗性。普通小麦-簇毛麦t6vs·6al易位系不仅携带能抵抗目前流行的多个条锈菌生理小种的yr26基因,同时还包含目前世界公认的白粉病抗性最强、抗谱最广的白粉病抗性基因pm21。本研究选用与yr26紧密连锁的分子标记we171及与pm21紧密连锁的分子标记cinau15,对bc4f3代的19个优良单株进行筛选,筛选结果发现15bc4f3-2-2的6个单株可扩增出抗条锈病基因yr26的目标片段,其中3个单株为杂合体,3个单株为纯和体,说明这6个单株都包含抗条锈病基因yr26,并且有3个单株在该基因位点是纯和的,是稳定的抗病材料;发现15bc4f3-2-1等14个单株可扩增出簇毛麦6vs上相同的条带,都为稳定纯和的抗病材料,利用分子标记检测的结果与苗期条锈病、白粉病的抗性鉴定结果完全一致,进一步说明了分子标记辅助选择的准确性。品质快速测定技术具有快速、准确、操作简便、费用低、适用范围广等特点,其中以快速、准确最为重要,尤其进行低世代的筛选,将大大提高品质测试效率,同时又使小麦种子免遭破坏。本研究采用该技术对bc4f3代的19个优良单株分析测定了蛋白质含量、湿面筋含量、吸水率、稳定时间、沉降值、最大抗延阻力、拉伸面积等7个主要品质指标。分析发现,15bc4f3-16-1等3个单株在蛋白质含量、湿面筋含量和稳定时间等主要指标上均达到强筋小麦国标(gb/t17892-1999)二级标准。同时利用sds-page技术也发现,这3个单株的高分子量谷蛋白亚基包含5+10优质亚基,本研究筛选出的这3个单株为优质强筋小麦材料且包含优质基因,为进一步地高世代选择及亲本组配提供优质资源。4创新点及取得的主要成果4.1创新点本发明利用的材料为t6vs·6al易位系92r137和地方品种辉县红构建的一套永久作图群体,其中筛选出的85个包含纯合t6vs·6al的家系均高抗小麦白粉病,且包含8种不同的亚基组合,同时可以排除白粉病对产量和品质性状的影响,非常适合研究t6vs·6al在不同亚基背景中的效应,且还未见关于利用ril群体分析t6vs·6al易位系在不同麦谷蛋白亚基背景下效应的相关报道。4.2取得的主要成果4.2.1探明了小麦-簇毛麦t6vs·6al在“1,7+8,5+10”、“1,7+9,5+10”、“1,7+8,4+12”、“1,7+9,4+12”、“n,7+8,5+10”、“n,7+9,5+10”、“n,7+8,4+12”、“n,7+9,4+12”等8个高分子量麦谷蛋白亚基背景下的品质效应。4.2.2创造出抗病小麦新种质17份,其中抗白粉病的新种质13份、抗小麦条锈病新种质3份。经天津市植物保护研究所鉴定,13份抗白粉病种质抗病水平均达中抗(见有抗病报告,图7),3份抗条锈病种质抗病水平达中抗(见抗病报告,图7);创造出优质强筋小麦新种质3份(见品质分析报告,图8),达强筋小麦国标(gb/t17892-1999)二级标准。附图说明图1为小麦高分子量麦谷蛋白sds-page图谱;从左向右依次为中国春,扬麦5号,辉县红,92r137;图2为ril群体部分家系的高分子量麦谷蛋白sds-page图谱;从左至右依次为中国春,ril19,23,28,67,78,86,97,107,55,11,14;图3为sts标记cinau15在杂交后代中的扩增带型;从左到右依次为marker、h.villosa、辉县红,92r13715bc4f32-1,-2-2,-2-3,-4-1,-4-2,-4-3,-4-4,-4-5,-13-1,-13-2,-13-3,-13-4,-16-1,-16-2,-16-3,-16-4,-16-5,-16-6,-16-7;图4为sts标记we171在杂交后代中的扩增带型;从左到右依次为marker、15bc4f3-2-1,-2-2,-2-3,-4-1,-4-2,-4-3,-4-4,-4-5,-13-1,-13-2,-13-3,-13-4;图5为杂交后代的高分子量麦谷蛋白sds-page图谱;从左至右依次为15bc4f32-1,-2-2,-2-3,-4-1,-4-2,-4-3,-4-4,-16-1,-16-2,-16-3,-16-4,-16-5,-16-6;图6为分析小麦-簇毛麦t6vs/6al对小麦品质影响的技术路线图;图7为13份抗白粉病及3份抗条锈病小麦新种质的抗病报告;图8为3份优质强筋小麦新种质的品质分析报告。具体实施方式下面通过具体的实施方案叙述本发明。除非特别说明,本发明中所用的技术手段均为本领域技术人员所公知的方法。另外,实施方案应理解为说明性的,而非限制本发明的范围,本发明的实质和范围仅由权利要求书所限定。对于本领域技术人员而言,在不背离本发明实质和范围的前提下,对这些实施方案中的物料成分和用量进行的各种改变或改动也属于本发明的保护范围。本发明所用原料及试剂均有市售。实施例1一种分析小麦-簇毛麦t6vs/6al对小麦品质影响的方法,按如下的步骤进行:(1)以92r137为母本,以辉县红为父本,采用单粒传法构建一套包含200个家系的重组自交家系群体;其中所述的92r137是一个包含普通小麦-簇毛麦t6vs·6al的小麦品系,携带抗白粉病基因pm21、抗条锈基因yr26和优质亚基5+10;辉县红是河南辉县地方品种,不包含普通小麦-簇毛麦t6vs/6al,对小麦白粉病表现高感;所述的单粒传法指的是:利用92r137为母本,辉县红为父本配制杂交组合各世代用一穗只选一粒的方法进行加代获得的稳定、性状差异较大200个家系,这200个家系组成一套重组自交系群体;(2)结合白粉病抗性鉴定和分子标记分析,从本套重组自交系群体筛选出包含纯合t6vs·6al易位系的家系85个;(3)对这85个家系进行高分子量麦谷蛋白亚基组成分析;(4)根据步骤(3)的结果,将85个家系分成三对混合分离分析(bsa)群体及8个亚群体;(5)对3对bsa群体及8个亚群体进行高分子量麦谷蛋白亚基的平衡性分析;(6)对8个亚群体体中各家系种子等量混合后,进行品质分析;所述的8个亚群体体指的是高分子量麦谷蛋白亚基的组成“1,7+8,5+10”、“1,7+9,5+10”、“1,7+8,4+12”、“1,7+9,4+12”、“n,7+8,5+10”、“n,7+9,5+10”、“n,7+8,4+12”、“n,7+9,4+12”;(7)将3对bsa群体中各家系种子等量混合后,进行品质分析;所述的3对bsa群体指的是高分子量麦谷蛋白亚基的组成:1vsn;7+8vs7+9;5+10vs4+12。实施例2选出来的小麦新种质它的田间表现对白粉病表现高抗。1.参试品种2016年天津市农作物研究所品比试验品种为16品1,16品2,品3,16品4(15bc4f3-16-1),津强5号(对照品种)。2.试验设计参试品种采用实名随机区组排列,三次重复,小区面积15平方米,全区收获,试验四周设保护区。3.田间管理底肥:2015年11月22日亩施磷酸二铵25千克。追肥:2016年4月8日追施尿素10千克,2016年4月26日追施尿素10千克,每小区分好量撒施。2016年4月8日、4月26日、5月20日进行3次灌溉。在4月28日,在试验小区内用京霜16感病植株,采用抖撒的方式接种白粉病菌,诱发白粉病;2016年4月19日防治蚜虫,用70%的水分散性粒剂吡虫啉喷洒,2016年2月25日播种,2016年6月17日收获。4.实验结果表1316年春小麦品种比较试验结果table13thecomparisonresultofyieldofspringwheatvarietyin2016试验结果发现:本年度品比试验的4个品种在千粒重、产量和白粉病抗性方面均优于对照品种津强5号,尤其是利用t6vs·6al易位系选育出来的品4(15bc4f3-16-1),在产量上比对照增产7.27%,在白粉病抗性上表现高抗且品质达强筋二级标准,说明是利用小麦近缘优异基因是改造本地麦区小麦品种突出缺点的有效途径之一。sequencelisting<110>天津市农作物研究所<120>一种分析小麦-簇毛麦t6vs/6al对小麦品质影响的方法及应用<160>4<170>patentinversion3.5<210>1<211>20<212>dna<213>人工序列<400>1agatccaacaccagttcaag20<210>2<211>20<212>dna<213>人工序列<400>2atgtgatggaggcttgtgtc20<210>3<211>20<212>dna<213>人工序列<400>3gggacaaggggagttgaagc20<210>4<211>20<212>dna<213>人工序列<400>4gggacaaggggagttgaagc20当前第1页12当前第1页12
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