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利用优质亚基定向改良杂交小麦强优势组合品质的研究

作　者: 栗现芳
导　师: 张改生
学　校: 西北农林科技大学
专　业: 作物遗传育种
关键词: 杂交小麦品质优势高分子量麦谷蛋白亚基生化标记辅助选择回交育种
分类号: S512.1
类　型: 硕士论文
年　份: 2007年
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内容摘要

为了定向改良超高产强优势杂交小麦组合的品质性状,并以此建拓出一种组配和选育超高产强筋杂交小麦组合新途径。本研究利用生化标记辅助选择与温室加代回交育种相结合等方法,在短时间内将优质高分子量谷蛋白亚基(HMW-GS)14+15与5+10的基因分别定向导入和聚合到高产杂交小麦品种西杂一号、西杂五号的亲本Fp1、Mp1、Fp2、Mp2,用含有目标亚基的杂交小麦亲本纯系组配杂交组合,得到含有14+15、5+10和14+15+5+10的西杂一号、西杂五号,在保持原品种高产性状的同时提高了杂交小麦HMW-GS组成品质评分及其相关性状的品质效应,以实现杂交小麦既高产又优质的目的。试验获得如下重要成果:(1)建立了杂交小麦品质定向改良技术体系,并获得了导入单个优质亚基14+15、5+10及其聚合两个优质亚基的亲本种质材料。SDS-PAGE鉴定方法的改进,不仅充分利用了时间、有效节省了费用,而且提高了其鉴定效果;加代室管理技术的变动,在一定程度上缩短了加代的时间。目标优质亚基的导入与聚合有效提高了西杂一号、西杂五号及其亲本的品质评分。(2)目标优质亚基品质效应:HMW-GS14+15的导入对Mp1、Fp2、Mp2的微量SDS-沉淀值改良作用显著,Mp2达到极显著水平,其余达到显著水平,其效果大小:Mp2>Fp2>Mp1;对Mp1、Mp2的SIG值改良有效,分别达到显著和极显著水平,其中Mp2>Mp1;对Mp1、Fp2的蛋白质含量有所提高,但未达到显著水平,改良效果大小:Mp1>Fp2。优质HMW-GS5+10的导入对Fp1、Mp1、Mp2的微量SDS-沉淀值改良效果显著,Mp2差异极显著,Mp1、Fp1显著,其效果大小:Mp2>Mp1>Fp1;对Mp1、Mp2的SIG值改良效果较好,Mp1差异显著,Mp2差异极显著,Mp2>Mp1;对Fp2、Mp2的蛋白质含量改良效果大小:Fp2>Mp2,前者差异显著。优质HMW-GS14+15、5+10的聚合对Mp1、Mp2的微量SDS-沉淀值、SIG值有明显改良作用,其中Mp1的SIG值差异显著,其余都达到极显著,效果大小一致为:Mp2>Mp1;对Mp1、Fp2的蛋白质含量改良显著,效果大小:Fp2>Mp1。(3)不同优质亚基的贡献,因所研究的材料和品质性状不同而异;导入与聚合目标亚基的进程和难易程度影响亚基的品质效应;优质亚基的聚合并不是单个亚基品质效应的简单相加,基因间存在复杂的相互作用。多数情况下,聚合两种亚基的品质效应好于导入单个优质亚基。(4)在Glu-A1位点,等位亚基对品质的效应为:1>null。(5)不同的回交世代品质效应分析表明:在不同的遗传背景下,品质最高效应表现在不同的回交世代;同一遗传背景下,不同品质指标出现最高值的回交世代也不一致。从总体上看,随着回交世代的增加,微量SDS-沉淀值、SIG值逐渐趋于保持一定水平,而蛋白质含量在降低。(6)对导入和聚合优质亚基前后的研究材料进行品质指标测定和比较,5+10亚基的导入可从一定程度上有效改良西杂五号的品质性状;(7)品质指标间的相关性分析表明:微量SDS-沉淀值与SIG值高度相关,r=0.8963;微量SDS-沉淀值与蛋白质含量、SIG值与蛋白质含量之间的相关性较小。(8)不同的生长条件可对小麦的品质造成很大的影响,温室条件下生长的小麦品质明显高于大田种植的同一小麦品种,并且人工温室种植对不同的品质指标值的提高程度:微量SDS-沉淀值>SIG值>蛋白质含量;杂交小麦进行杂交的条件不同对杂交小麦的品质也有一定的影响。(9)杂交小麦及其亲本幼胚培养研究结果:最适宜的胚龄为16d;最适宜的NAA浓度为0.13mg/L;杂交小麦幼胚出苗率明显高于自交小麦幼胚,自交小麦品种中Fp2培养成苗效果较佳。(10)1Bx14和1Dx5亚基特异性PCR扩增研究结果表明:所选用引物可以作为1Bx14和1Dx5基因的特异引物,且筛选出的各自适合的反应体系和反应条件是可行的。完全可与小麦的幼胚培养相配套应用于加速杂交小麦品质性状的改良上。

全文目录

摘要  4-6
ABSTRACT  6-11
第一章文献综述  11-26
  1.1 杂交小麦研究概况  11-13
    1.1.1 世界杂交小麦研究概况  11-12
    1.1.2 我国杂交小麦研究概况  12-13
  1.2 小麦品质改良研究进展  13-14
    1.2.1 国外小麦品质改良研究进展  13
    1.2.2 国内小麦品质改良研究进展  13-14
  1.3 小麦品质概述  14-18
    1.3.1 小麦籽粒品质性状及其鉴定  15-16
    1.3.2 小麦籽粒蛋白质分类、构成与分布  16-18
  1.4 小麦高分子量谷蛋白亚基  18-24
    1.4.1 HMW-GS 的命名  18-19
    1.4.2 HMW-GS 的基因定位及遗传  19-20
    1.4.3 HMW-GS 的结构模式  20-21
    1.4.4 HMW-GS 与品质的关系  21-22
    1.4.5 HMW-GS 对品质作用的评分  22
    1.4.6 小麦谷蛋白测定方法  22-24
  1.5 研究目的意义及内容  24-26
    1.5.1 研究目的意义  24-25
    1.5.2 研究内容  25-26
第二章杂交小麦品质改良技术体系的建立  26-37
  2.1 材料、方法和技术路线  26-30
    2.1.1 研究材料  26-27
    2.1.2 研究方法  27-28
    2.1.3 技术路线  28-30
    2.1.4 实验实施时间  30
  2.2 结果与分析  30-35
    2.2.1 杂交小麦品质改良不同世代SDS-PAGE 分析  30-33
    2.2.2 改良后杂交小麦及其亲本亚基组成评分与品质效应  33-35
  2.3 讨论  35-37
第三章杂交小麦及其亲本导入与聚合优质亚基的品质效应  37-49
  3.1 材料与方法  37
    3.1.1 材料  37
    3.1.2 方法  37
  3.2 结果与分析  37-47
    3.2.1 杂交小麦亲本中导入和聚合优质亚基的品质效应分析  37-40
    3.2.2 同一材料中导入与聚合不同优质亚基品质效应对比分析  40-42
    3.2.3 回交后代1A 位点亚基的品质效应分析  42-43
    3.2.4 不同回交世代品质效应分析  43-44
    3.2.5 导入和聚合优质HMW-GS14+15、5+10 对杂交小麦的品质效应分析  44-45
    3.2.6 品质指标间的相关性分析  45
    3.2.7 环境条件对小麦品质的影响  45-47
  3.3 讨论  47-49
第四章胚龄、NAA 浓度及基因型对杂交小麦及其亲本幼胚培养一步成苗的影响  49-54
  4.1 材料与方法  49-50
    4.1.1 供试材料  49
    4.1.2 供试培养基  49
    4.1.3 幼胚消毒与接种方法  49
    4.1.4 一步成苗培养方法  49-50
    4.1.5 数据统计  50
  4.2 结果与分析  50-52
    4.2.1 胚龄对小麦成苗率及幼苗生长状况的影响  50
    4.2.2 NAA 浓度对小麦幼胚组织培养的作用  50-51
    4.2.3 不同基因型对小麦幼胚培养特性的影响  51-52
    4.2.4 污染率  52
  4.3 讨论  52-54
第五章 1BX14 与1DX5 亚基的PCR 检测  54-58
  5.1 材料与方法  54-55
    5.1.1 材料  54
    5.1.2 PCR 分子检测  54-55
  5.2 结果与分析  55-57
    5.2.1 1Bx14 和1Dx5 亚基特异性PCR 扩增产物分析  55-56
    5.2.2 在杂交小麦品质改良中的应用  56-57
  5.3 讨论  57-58
第六章结论  58-61
  6.1 本研究的结论  58-60
  6.2 本研究的特点和创新  60-61
参考文献  61-68
致谢  68-69
作者简介  69

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