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小麦RILs群体产量相关性状分析及其与CKOX变异的研究

作　者: 殷波
导　师: 马传喜；常成
学　校: 安徽农业大学
专　业: 作物遗传育种
关键词: 小麦籽粒灌浆籽粒大小千粒重细胞分裂素氧化酶基因
分类号: S512.101
类　型: 硕士论文
年　份: 2009年
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内容摘要

单位面积有效穗数、穗粒数、粒重是构成小麦籽粒产量的三要素,科学地协调三者关系有助于获得高产。在产量三要素的调控过程中,细胞分裂素(CTK)都起着关键作用,而作为细胞分裂素分解代谢的关键酶——细胞分裂素氧化酶(CKOX),该基因变异势必影响CTK代谢,从而影响小麦籽粒产量及相关性状。本文分别利用籽粒大小、形状、灌浆特性及粒重等产量相关性状差异显著的豫麦8679、和尚麦、京411、红芒春21四个品种为亲本构建了3个重组自交系群体(RILs),亲本组合分别为豫麦8679/京411、豫麦8679/和尚麦及京411/红芒春21,(简称群体1、群体2、群体3)。其中群体1和2用于研究小麦籽粒灌浆过程中鲜重、干重的变化特点与千粒重的关系,而群体2和3则用于研究小麦籽粒大小、籽粒密度、灌浆速率与千粒重的关系以及CKOX基因等位变异与小麦籽粒产量及相关性状的关系。主要研究结果如下:(1)在群体1和2中,籽粒发育阶段,鲜重变化呈抛物线趋势,花后10～25d为籽粒鲜重增长最快阶段。籽粒干重变化呈“S”形,15～30d为干物质积累的最快时期。群体1中,籽粒鲜重和干重的平均增重速率分别与千粒重均呈极显著正相关,相关性最好,分别为0.478**和0.848**,其次为花后35～40d籽粒鲜重、干重的增重速率,与千粒重的相关性,分别为0.309**和0.554**。而群体2中与千粒重相关性最大的为籽粒干重的平均增重速率(0.663**),其次为花后25～30天籽粒干重增重速率(0.567**),再次为籽粒鲜重的平均增重速率(0.534**)。花后10～15d籽粒鲜重的增重速率(0.435**)、花后25～30天籽粒鲜重增重速率(0.389**)也与千粒重有着较好的相关性。2个群体的分析结果表明,籽粒干重平均增重速率与粒重关系最为密切。(2)群体2、3中粒长、粒宽、粒厚、籽粒密度与千粒重均呈极显著的正相关。其中粒长与千粒重的相关性最好,在群体2中为0.732**,群体3为0.936**。其次是粒宽和粒厚,说明本研究中粒重主要决定于籽粒大小。籽粒密度也与千粒重呈极显著正相关(群体2为0.503**,群体3为0.264**),但相关性较粒长、粒宽低。群体2籽粒灌浆过程中,其鲜重/干重的平均增重速率与粒长(0.484**/0.578**)、粒宽(0.352**/0.428**)、粒厚(0.373**/0.402**)、密度(0.344**/0.358**)、千粒重(0.500**/0.642**)都具有较好的相关性。花后10～15天籽粒鲜重/干重增重速率与粒长、千粒重存在极显著相关性(0.373**/0.280**,0.435**/0.328**);花后25～30天籽粒干重增重速率与粒长、粒厚、籽粒密度及千粒重也呈显著或极显著正相关。说明籽粒发育过程中,干、鲜重的平均增重速率与粒形、粒重密切相关。(3)分别在群体2和3中筛选出与籽粒灌浆以及籽粒大小、粒重相关的CKOX基因,并研究其等位变异与上述性状的关系。在群体2中筛选出两个CKOX基因,分别为Tackox4和Tackox6a2,等位类型分别以“a”、“b”来表示。对于Tackox4基因来说,其变异主要影响花后25～30天的籽粒干重增重速率,从而影响千粒重。具有a型等位基因的家系其籽粒灌浆平均速率较低,籽粒较小、粒重低;而具有b型等位基因的家系其籽粒平均灌浆速率较高,籽粒较大,粒重高。而Tackox6a2变异主要影响群体2的穗粒数,从而影响穗粒重,对粒重影响不显著。具有“a”型等位基因的家系穗粒数较少、穗粒重较低。(4)在群体3中只筛选出1个CKOX基因与籽粒大小及粒重相关。该基因的3个不同扩增区域在群体3中均表现较好的多态性,分别为Tackox6a1、Tackox6a2、Tackox6a3,其等位变异分别以“A”、“B”来表示。具有A型等位基因的家系其粒形较大,千粒重较高;具有B型等位基因的家系其粒形较小,千粒重较低。其中Tackox6a3等位变异与上述性状关系最为密切。Tackox6a2在群体2和3中表现不同的多态性,其作用也不同,可能存在一因多效现象。对于不同的研究群体,CKOX基因的作用也有差异,说明小麦籽粒产量相关性状的影响因素是复杂的。

全文目录

摘要  3-5
Abstract  5-8
1 文献综述  8-12
  1.1 粒重与籽粒灌浆、籽粒大小的关系  8
  1.2 籽粒灌浆与粒重、籽粒大小的研究现状  8-9
    1.2.1 籽粒灌浆与粒重的研究进展  8-9
    1.2.2 籽粒大小、粒形与粒重的研究进展  9
  1.3 小麦CKOX 的研究  9-12
    1.3.1 果实（籽粒）大小、形状与产量关系的遗传研究  10-12
2 引言  12-14
3 材料与方法  14-17
  3.1 试验材料及种植方法  14
  3.2 试验方法  14-17
    3.2.1 群体1，群体2 籽粒灌浆的测定  14
    3.2.2 群体2，群体3 籽粒产量性状的测定  14-15
    3.2.3 群体2，群体3 中筛选与籽粒灌浆及产量性状相关的CKOX 基因  15-16
    3.2.4 DNA 提取  16
    3.2.5 PCR 扩增及产物分析  16
    3.2.6 数据分析  16-17
4 结果与分析  17-39
  4.1 群体1，群体2 籽粒灌浆与粒重、粒形的关系  17-22
    4.1.1 小麦籽粒发育过程中粒重的变化  17-18
    4.1.2 籽粒鲜重增重速率，籽粒干重增重速率与千粒重的相关性分析  18-20
    4.1.3 群体2 籽粒灌浆速率与籽粒大小、密度、粒重的关系  20-22
  4.2 群体2，群体3 粒形与粒重的关系  22-23
  4.3 群体2，群体3 中各性状的分布特点  23-29
    4.3.1 群体2 籽粒灌浆、粒形及粒重的频率分布  23-27
    4.3.2 群体3 籽粒大小及粒重的频率分布  27-29
  4.4 以群体2 为材料筛选与籽粒灌浆、粒重、粒形相关的CKOX 基因  29-34
  4.5 以群体3 为材料筛选与小麦籽粒形状相关的CKOX 基因  34-39
5 讨论  39-42
  5.1 籽粒灌浆与籽粒大小、粒重  39-40
  5.2 RILs 群体中各性状的分布频率  40
  5.3 小麦CKOX 基因与籽粒灌浆及粒重、粒形  40-42
6 结论  42-43
参考文献  43-50
致谢  50-51
作者简介  51-52
在读期间发表的学术论文  52

小麦RILs群体产量相关性状分析及其与CKOX变异的研究

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