论文部分内容阅读
小麦是我国重要的粮食作物,对保障国家粮食安全具有重要意义。本实验室前期利用7Li离子束诱变冬小麦品种轮选987(WT)获得一个茎秆阶段性快速发育突变体(quick development mutant,qd),并对其茎秆发育调控基因qd1进行了初定位,定位区间为26.80 Mb~31.88 Mb。本研究利用全基因组重测序技术开发分子标记,对小麦茎秆发育调控基因qd1进行精细定位和克隆。主要研究结果如下:1、野生型与突变体株高表型鉴定。从拔节中后期至孕穗期,突变体光合作用产生的干物质在其茎秆中大量积累,加快第二节和第三节茎秆节间细胞的伸长速率,导致此阶段突变体茎秆发育速率快于野生型,在孕穗期阶段二者株高达到极显著性差异,突变体比野生型高10 cm左右。2、小麦茎秆发育调控基因qd1的精细定位。利用全基因组重测序技术在初定位区间内开发出4481个SNP位点,其中25个位点可以用于遗传分离群体。通过对F2:3群体2338株重组单株和F2:4群体4123株重组单株进行基因分型,从中筛选出6个重组株系182株重组单株,将小麦茎秆发育调控基因qd1精细定位在KASP标记WGR02~WGR22之间,位于4B染色体28.86 Mb~30.19 Mb(共1.33 Mb)区间内,其遗传距离为0.29 cM。3、精细定位区间内候选基因预测。根据基因组注释信息,在精细定位区间内搜索发现,该区间内共有4个候选基因,分别是TraesCS4B02G042300、TraesCS4B02G042400、TraesCS4B02G042500、TraesCS4B02G042600。4、候选基因测序与表达分析。候选基因测序结果显示,在4个基因内均没产生大片段的插入、缺失和终止突变,在基因TraesCS4B02G042300和TraesCS4B02G042400内各有6个错义突变,在基因TraesCS4B02G042500和TraesCS4B02G042600内各只有1个同义突变。通过对候选基因的表达规律分析发现,基因TraesCS4B02G042300在亲本材料茎秆中的表达情况与其茎秆发育表型一致,其他3个基因的表达情况与亲本茎秆发育表型没有明显联系,推测基因TraesCS4B02G042300为小麦茎秆发育调控基因qd1的候选基因。5、基因TraesCS4B02G042300克隆。基因TraesCS4B02G042300克隆测序结果显示,在基因内存在23个点突变,其中只有3个点突变为错义突变,其氨基酸变化分别是缬氨酸/异亮氨酸、天冬酰胺/丝氨酸、谷氨酸/甘氨酸。对基因TraesCS4B02G042300的基因序列和氨基酸序列进行构建系统进化树,基因TraesCS4B02G042300内3个错义突变导致其编码的氧化固醇结合蛋白转变为编码含PH结构域蛋白或功能未知蛋白。