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40000字硕士毕业论文1BL-1RS和7DL-7A转座对小麦重要农艺性状的影响

论文类型:硕士毕业论文
论文字数:40000字
论点:小麦,易位,染色体
论文概述:

易位系小麦品种不仅具有良好的农艺性状和较强的适应性,而且可显著提高小麦产量、体积质量和千粒重, 并携带有抗条锈,叶锈等抗病病基因, 因此广受各国育种家的青睐并在世界范围内大面积

论文正文:

第一章文献综述

小麦是世界上最重要的粮食作物之一。它是世界上分布最广、种植面积最大、总贸易量最大的作物。它的消费量仅次于大米。到2050年,世界总人口预计将达到90亿左右。为了确保世界粮食供应,作物产量必须增加70%,小麦消费将增加14%。目前,扩大粮食种植面积的可行性有限,粮食作物产量的增加将主要取决于单位面积产量和复种指数的增加,但世界主要粮食作物单位面积产量增长率呈稳步下降趋势。Fischer等人(2010年)显示,1960年小麦平均年增长率为3.2%,但2008年降至1.05%。小麦生产的前景令人担忧。因此,进一步提高小麦产量仍然是当今小麦遗传育种的主题,在发展中国家这项任务更加艰巨(Reynolds等人,2009)。
小麦生产的可持续发展对中国的粮食安全和社会和谐稳定具有重要意义。主要体现在两个方面:一方面,中国小麦生产、消费和种植面积居世界首位,产量约占中国所有作物粮食总产量的20%;另一方面,我国人口多与人口少的矛盾突出,粮食短缺极易引发政治和社会风险。未来20年,小麦平均年产量需要提高1.4%以上才能满足国内消费需求,但中国主要小麦产区产量潜力的平均年增长率仅为0.8%(何中虎等,2011年),这表明要提高产量潜力还有很长的路要走,必须加大进行产量遗传改良的力度。通过利用矮秆基因和1BL/RS易位系,中国在提高产量遗传潜力方面取得了举世公认的成就(庄盛桥2003)。然而,近20年来,由于集约化品种的选择和推广,种质资源基础日益狭窄,成为现代小麦遗传改良的主要障碍。这对提高小麦产量和加工品质极为不利,并导致小麦抗病性、适应性和抗虫性的降低或丧失。
目前,一些小麦改良和利用的优良基因主要来源于小麦的野生亲缘关系。例如,通过远缘杂交将优良基因从远缘植物引入小麦的共同基因组,可以拓宽小麦的遗传基础,帮助育种者在小麦育种上取得突破性进展。此外,分子标记技术的快速发展和应用为分析小麦产量性状的遗传规律和高效培育高产小麦品种提供了可能。1BL/1RS易位在中国小麦育种中发挥了重要作用(庄盛桥,2003)。目前,7DL.7Ag易位对提高小麦产量的积极作用已引起各国育种者的关注。Lr19的7DL.7Ag易位系不仅表现出抗叶锈性,而且与小麦增产性状有关。该易位系在冬小麦产量提高中起着重要作用。可与当地高产品种回交培育超高产小麦(何中虎等,2011)。因此,分析1BL/1RS易位系和7DL.7Ag易位系在小麦产量遗传中的作用,对评价1BL/1RS易位系和7DL.7Ag易位系在今后育种中的应用具有重要意义。

1.1外源有益基因导入小麦的研究进展

1.1.1小麦遗传资源
普通小麦属禾本科、小麦科和小麦科小麦属,为异六倍体,染色体组为AABBDD。小麦有三种类型的基因资源:一级基因库、二级基因库和三级基因库。
一级基因库包括各种普通小麦品种,如古老的地方品种、过去未用于生产的品种、正在推广的品种、从国外引进的品种,以及其他具有AABBDD基因组的种和亚种,如裸粒型密穗小麦、印度圆粒小麦和新疆小麦;原始斯佩尔特小麦、马卡小麦、云南小麦和西藏半野生小麦等。由于AABBDD基因组的存在,这些种质中的基因资源可以通过普通有性杂交和基因重组很容易地转移到普通小麦品种中。
次级基因库是指与普通小麦具有1~2条染色体的物种,包括小麦属中具有AABB染色体的四倍体栽培种、原始种和野生种;染色体为甲的二倍体物种;以及具有a和g基因组的物种。初级基因库和次级基因库中的每个物种都有一个与小麦同源的染色体组。有益基因的靶向转移可以通过同源染色体之间的配对交换来实现。
第三基因库是一个不包括小麦家族中上述第一基因源和第二基因源的物种。包括与小麦没有同源染色体组的二倍体和多倍体物种,如伞形科植物(染色体组U)、comsa科植物(染色体组M)、secale科植物(Secale)、大麦(大麦)、赖草(Leymus)、簇毛麦(Haynaldia)、鹅观草(Roegenaria)、冰草(Agropyron)等。这些物种不能通过染色体同源重组直接转移遗传物质,需要通过特殊的细胞遗传学操作转移全部或部分染色体。

第二章材料和方法

2.1试验材料
以1BL/1RS易位系弄玉982(国家审定小麦2009007)和7DL.7Ag易位系小麦为亲本,选择F2群体和F2:3家系为试验材料。实验材料小麦由中国农业科学院作物研究所何中虎博士提供,河南农业982由河南农业大学李兰珍教授提供。

2.2方法

2.2.1田间试验
2009-2010年在西北农林大学小麦育种试验场种植了900个试验材料F2分离群体。单株点播,长2米,行距25厘米,行距15厘米,田间管理与田间管理一致。亲本随机选择15株植物进行农艺性状调查,并对每株植物的苗期、有效分蘖期、叶期、抽穗期、株型、株高、穗长、穗粒数、穗节长、成熟期、千粒重、单穗重等农艺和产量性状进行田间调查。秋播F2:3,2010-2011年:3个家系900株。大田种植按顺序排列。每条线都被种在一块地里。每行种植2行,长1米,行距25厘米,行距5厘米,重复3次。不同品系农艺和产量性状的田间调查。在收获期间,用机器采集每株植物的10个穗来调查每穗的谷粒数,取平均值作为每穗植物的谷粒数。当含水量为12%时,将在该地块收获的谷物风干并称重,并通过电子天平测量1000粒重量。

2.2.2脱氧核糖核酸提取参照
桑布鲁克等人的CTAB法提取小麦幼苗基因组脱氧核糖核酸,略有变化。提取完脱氧核糖核酸后,用紫外分光光度计检测脱氧核糖核酸浓度,用ddH2O稀释至最终浓度为100纳克/微升,储存在-20℃冰箱中备用。

第二章材料和方法……25-31
2.1测试材料……25
2.2方法……25-31
2.2.1现场试验……25[/比尔/] 2.2.2脱氧核糖核酸提取……25-26[/溴/] 2.2.3引物序列合成和聚合酶链反应……26-31[/br/[第三章结果和分析分子检测……31-37 [/BR/] 3.11BL/1RS易位染色体……31-32
分子检测……31[/溴/] 3.27DL.7AG易位染色体3.3 F2群体的分子检测结果……32-33[/比尔/] 3.4父母和F2群体表明……33-34[/比尔/]3.5 F2群体各性状的相关分析……34-35
3.6易位类型对小麦农艺性状的影响……35-36 [/BR/] 3.7优良籽粒性状易位类型分析……36-37
第四章结论……37-39

结论

本研究选择弄玉982(1BL/1RS易位系)和小麦(7DL.7Ag易位系)及其F2:3家系F2分离群体,研究早期易位染色体的遗传效应。本研究表明,1BL/1RS易位对增加穗粒数和小穗数有积极作用,但对千粒重无明显影响。这与魏余明的研究结果一致,但与维拉里尔等人(1995)和肖永贵等人(2006)的研究结果不一致。1BL/1RS易位对小麦农艺性状影响的结论不一致,可能是由于遗传背景、试验条件和试验材料统计模型的差异。
该研究还表明7DL.7Ag易位能显著增加小麦的1000粒重,这与雷诺等人的结果一致,但雷诺等人也认为7DL.7Ag易位与粒数增加有关,而该研究表明7DL.7Ag易位有减少小穗数和每穗粒数的趋势,这可能与亲本材料的遗传背景有关。然而,本研究表明7DL.7Ag易位具有增加株高和晚熟的负效应,是一种遗传连锁障碍,是利用外源物质的常见缺陷。对于这种遗传连锁障碍,有限回交和农艺选择可用于克服育种中的障碍。迄今为止,国内外对7DL.7Ag易位的研究很少,7DL.7Ag易位对小麦产量和加工品质的影响有待进一步研究。综上所述,1BL/1RS易位染色体对小麦穗粒数和小穗数有显著的正向影响,在弄玉982和小麦穗的遗传背景下,有显著降低株高的趋势。
因此,尽管易位显著降低了小麦品质,消除了一些抗性,但1BL/1RS易位系仍能在小麦高产育种和株型改良中发挥作用。在相同的遗传背景下,7DL.7Ag易位能显著增加千粒重,对籽粒充实度有积极影响。总之,7DL.7Ag易位系在小麦增产育种中发挥着重要作用。然而,这种转移可以显著增加植物的高度。因此,在小麦株型改良中应注意导入降秆基因。