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小麦EMS诱变群体的构建及关键性状突变体的筛选

作 者: 徐艳花
导 师: 崔党群
学 校: 河南农业大学
专 业: 作物遗传育种
关键词: 普通小麦 甲基磺酸乙酯 突变体库 形态学鉴定
分类号: S512.1
类 型: 硕士论文
年 份: 2010年
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内容摘要


植物功能基因组学是后基因组时代的重要研究内容,其主要任务是研究生物体内各基因的生物学功能,而构建饱和的基因突变群体是分离、鉴定基因功能最直接、最有效的方法之一。因此,植物突变体库的构建是研究功能基因组学的重要基础。我国幅员辽阔、地域复杂、小麦生态类型丰富,虽然有些单位已经创建了适合当地种植的突变体库,但作为我国最大的小麦主产区黄淮麦区仍未见报道,而且普通小麦倍性高、基因组庞大、重复序列较多,所以目前世界上尤其是我国小麦突变体库还远未达到饱和状态,因此,选用高产、广适的小麦品种构建新的普通小麦突变体库能够在一定程度上加快我国小麦功能基因组学的研究,从而为我国小麦改良提供一定信息。本研究利用化学诱变剂甲基磺酸乙酯(ethyl methane sulfonate,EMS)溶液诱变处理豫农201种子,初步构建了豫农201的突变体库,并对该群体各性状的表型进行调查,同时利用SDS-PAGE的方法筛选出一些不同麦谷蛋白亚基缺失的突变体,得出的主要结果如下:1.构建了普通小麦EMS突变体库,获得722份叶、茎、穗和生理等性状变异的突变体,变异类型丰富,可见表型的突变频率为11.43%。2.共获得139份叶片性状突变,突变频率为2.20%。叶片突变的类型包括:(1)叶色突变。共有7种类型:一是黄化突变,共2株,突变频率为0.03%。二是叶斑突变,共65株,突变频率为1.03%,分为两种;第一种为叶子有小黄斑,不影响结实,共43株,突变频率为0.68 %;第二种为大黄斑,共22株,突变频率为0.35%。三是基部叶变黄的突变,共15株,突变频率约为0.24%。四是间绿突变,整株叶片有条纹,黄绿相间,共20株,突变频率为0.32%。五是黄萎突变,叶片外缘萎蔫,共15株,突变频率约为0.24%。六是全黄突变,叶片外缘不萎蔫,麦穗仍保持绿色,共6株,突变频率约为0.10%。七是旗叶早黄突变,共7株,突变频率约为0.11%。(2)叶形突变。旗叶萎缩畸形为近球形且不伸展,不能正常抽穗,穗子从侧向抽出且易断,共9株,突变频率为0.14%。3.获得220份茎秆性状突变、突变频率为3.49%。突变类型包括:(1)株高突变。第一种突变体为矮秆变异,共50株,平均株高为44.12cm,最低株高仅为30cm,突变频率为0.79%;第二种为高秆变异,共11株,平均株高85.95cm,最高株高可达89cm,突变频率为0.17%。(2)茎秆直径突变。共发现了粗壮的突变18株,突变频率为0.29%;细弱单株7株,突变频率为0.11%。(3)分蘖突变。共发现了103株分蘖突变,突变频率为1.63%。分蘖突变有3种类型:单蘖、少蘖和多蘖。突变频率分别为0.27%、1.11%、0.25%。多蘖最多达到37个分蘖,少蘖则仅为2–3个分蘖。(4)丛生突变。共发现了22株,突变频率为0.35%。这类突变株高一般在22–27cm之间,进一步可为两类,一类是植株叶片宽而厚,抽穗,但不结实;另一类是叶片窄而薄,不抽穗)。(5)茎半匍匐突变。发现了9个植株成熟期茎为半匍匐状态生长,突变频率为0.14%。4.获得38份穗部和籽粒性状突变、突变频率为0.60%。突变类型包括:(1)穗部突变。共有3种变异类型:一是短穗,穗长一般在3-5cm且小穗较小,共发现3株,突变频率为0.05%;二是密小穗,共发现5株,突变频率为0.08%;三是弯穗,共发现5株,突变频率为0.08%。(2)芒型突变。小麦豫农201为直芒品种,芒长一般为6cm。在突变群体中发现9株弯芒突变,突变频率为0.14%;13株短芒突变,突变频率为0.21%,芒长在1-3cm之间。(3)籽粒突变。获得2份大粒材料和1份红粒材料,突变频率分别为0.03 %和0.016 %。5.获得325份生理性状突变,突变频率为5.15%,共有不育突变、成熟期突变、早衰突变、死亡突变四种类型。(1)不育突变。在M2代观察到的不育变异共有142株,突变频率为2.25%。(2)成熟期突变。共发现131株晚熟突变株,突变频率为2.08%。发现12株早熟突变株,突变频率为0.19 %。(3)早衰突变。在M2代观察到的早衰变异共有38株,突变频率为0.60%。(4)死亡突变。在M2代观察到有2株死亡单株,1株在拔节期,1株在抽穗期,突变频率为0.03%。6.获得21个缺失不同类型高分子量麦谷蛋白亚基的突变,突变频率为2.26 %。这些突变单株可分为四类,分别为1亚基、5亚基、7亚基、10亚基缺失。

全文目录


致谢  4-7
摘要  7-9
1 文献综述  9-20
  1.1 反向遗传学技术  9-10
    1.1.1 RNA 干扰  9-10
    1.1.2 插入突变技术  10
  1.2 植物突变体库的构建方法  10-14
    1.2.1 通过外源序列插入构建突变体库  10-11
      1.2.1.1 通过 T-DNA 插入建立突变库  10-11
      1.2.1.2 通过 Ac/Ds 系统插入建立突变体库  11
      1.2.1.3 通过 Tosl7 建立植物突变体库  11
    1.2.2 通过激活标记插入构建突变体库  11-12
    1.2.3 通过理化因素诱变构建突变体库  12-14
      1.2.3.1 EMS 诱变突变体库的原理及应用  12-14
  1.3 突变体筛选的方法  14-20
    1.3.1 利用表型鉴定筛选突变体库  14
    1.3.2 利用 TILLING 技术筛选突变体库  14-15
      1.3.2.1 TILLING 技术的基本原理  14-15
      1.3.2.2 TILLING 技术在突变体检测和功能基因组学研究中的应用  15
    1.3.3 利用 SDS-PAGE 方法筛选高分子量麦谷蛋白突变体  15-20
      1.3.3.1 高分子量麦谷蛋白  15-18
        1.3.3.1.1 命名  16-17
        1.3.3.1.2 多态性  17
        1.3.3.1.5 HMW-GS 与品质间的关系  17-18
      1.3.3.2 SDS-PAGE 方法  18-20
2 引言  20-22
3 材料和方法  22-24
  3.1 试验材料  22
  3.2 试验方法  22-24
    3.2.1 突变材料创建  22
    3.2.2 M_2代的种植与表型性状调查  22
    3.2.3 M_2代高分子量麦谷蛋白亚基类型鉴定  22-24
      3.2.3.1 麦谷蛋白提取  22-23
      3.2.3.2 SDS-PAGE 电泳分析  23-24
4 结果与分析  24-30
  4.1 M_1代田间调查结果与分析  24
  4.2 M_1代田间调查结果与分析  24-29
    4.2.1 叶片性状突变  25-26
    4.2.2 茎秆性状突变体  26-27
    4.2.3 穗部和籽粒性状突变  27-28
    4.2.4 生理性状突变  28-29
  4.3 麦谷蛋白基因突变  29-30
5 结论与讨论  30-33
参考文献  33-39
英文摘要  39-40

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中图分类: > 农业科学 > 农作物 > 禾谷类作物 > > 小麦
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