栽培大麦Vlamingh分蘖特性和云纹病抗性遗传分析

【摘要】大麦（HordeumvulgareL.）是世界第四大谷类作物,其用途广泛,适应性强。高产和抗病一直是大麦育种的主要目标,但我国大麦种质资源稀缺,遗传基础薄弱,严重制约了大麦品种产量与抗性的进一步提高。特异性种质的发掘、研究与利用是现阶段大麦遗传育种的关键。Vlamingh是我国新近从澳大利亚引进的优质大麦品种,其产量和抗性相关性状的鉴定与发掘可为大麦品种改良提供新的遗传资源。本研究以栽培大麦Vlamingh及其突变体为材料,从分子生物学、组织解剖学、代谢组学等不同角度系统分析了大麦的分蘖特性及其内在调控机理。同时,选用Vlamingh构建DH群体对大麦云纹病（Rhynchosporiumsecalis（Oudem）J.J.Davis）成熟期抗性进行QTL分析,结合元分析,探讨了大麦云纹病成熟期抗性的遗传规律。主要结果总结如下：1.经γ射线辐照诱变,筛选获得了栽培大麦品种Vlamingh的多分蘖突变体hnt1。突变体hnt1表现出分蘖数显著增多、植株高度明显降低、窄叶等表型特征。组织解剖学观察表明,hnt1分蘖数增多是促进分蘖芽外伸生长的结果。遗传分析显示,在DH群体后代中正常植株与多分蘖植株的分离比例符合1：1,证明突变性状是由单个基因控制的。通过构建的DH群体,hntl基因被初定位于2H染色体长臂端,介于SSR标记EBmatc0039和GBM1385之间。2.利用心公布的大麦指纹图谱序列信息,设计分子标记,将hntl基因定位区域缩小到4.4cM。序列分析发现,定位区域内绝大部分指纹图谱序列都能在水稻4号染色体和二穗短柄草5号染色体上找到同源序列。参考水稻和二穗短柄草基因注释信息,对定位区域内的大麦基因功能进行预测,最终选择了4个参与生长素、独脚金萌发素内酯信号途径的基因作为可能的hntl基因候选基因。3.通过基因测序,在MLOC67307.2基因第4个外显子末端发现一个2bp的片段缺失。转录分析表明,2bp片段缺失引起编码区的移码突变,终止子的提前出现造成蛋白质氨基酸序列变短,使得蛋白结构不完整。根据该片段缺失设计了2个特异性分子标记EST52862-1和EST52862-2。利用这2个标记,分析了DH群体的300个单株,群体中突变体特异的PCR产物带型与突变性状相一致,表明2个分子标记与多分蘖性状共分离。MLOC67307.2基因预测编码产生一个半胱氨酸蛋白酶,参与催化植物体内蛋白质的降解。系统进化树分析显示,MLOC67307.2基因在许多植物基因组中都存在同源基因。水稻Nal1基因与MLOC67307.2基因序列相似度高达85%,并且突变体Nal1与突变体hnt1表型类似。因此,我们认为MLOC67307.2基因是hnt1基因的候选基因。组织表达分析揭示MLOC67307.2基因在突变体hnt1各个组织器官中都能表达,在叶片和茎基部中的表达量最高。4.通过HPLC-MS技术,定性定量分析了分蘖期野生型和突变体hnt1在叶片、茎基部两个部位的内源激素。测定结果显示,突变体hnt1和野生型叶片中所含吲哚乙酸、反式玉米素均显著高于茎基部；两个材料之间,叶片与茎基部吲哚乙酸比值未有显著差异,但突变体hnt1叶片与茎基部的细胞分裂素比值较野生型低。此外,采用实时定量PCR技术比较了3个已知的大麦PIN1同源基因即MLOC93.2、MLOC-12686.1和AK357068在突变体hnt1和野生型之间的表达差异,其中一个基因AK357068在突变体hnt1中的表达量约为野生型中的60%。5.以Vlamingh和WABAR2147构建的DH群体为材料,采用不同生态区的黑麦缘孢菌株分别对群体及其亲本的云纹病抗性进行了鉴定。Vlamingh苗期极易感染云纹病,WABAR2147却表现出对云纹病极高的抗性,而在成熟期Vlamingh和WABAR2147都表现出云纹病成熟期中等抗性。根据大麦DH群体在两年不同环境条件下云纹病抗性表型评价和DH群体各株系的基因型,对整个群体进行成熟期抗性QTL分析,在该群体中共检测到2个云纹病成熟期抗性QTL,分别为Qsc.VlWa.4H和QSc.VlWa.6H。QSc.VlWa.4H位于4H染色体上可解释整个群体表型变异7.2%至10.3%,两年加性效应分别为-0.63499和-0.64497；QSc.VlWa.6H定位于6H染色体,可解释整个群体表型变异为30.7%和27.1%,两年加性效应变化在1.1034和1.24815之间。这2个QTL之间存在极显著上位效应,互作效应值为-0.3688。云纹病抗性基因元分析表明QSc.VlWa.4H定位区域内未发现其他QTL,它是栽培大麦4H染色体短臂端第一个被发现介导云纹病成熟期抗性的QTL。
【作者】王寅；
【导师】吴殿星；李承道；
【作者基本信息】浙江大学，生物物理学，2014，博士
【关键词】大麦(HordeumaulgareL.)；多分蘖；基因克隆；云纹病；成熟期抗性；

【参考文献】
[1]庄秀权.甘肃省经济欠发达市州三次产业结构对经济增长的贡献率分析[D].兰州商学院,应用统计,2014,硕士.
[2]程慧.作为可诉性标准的“实际影响”之研究[D].浙江大学,宪法学与行政法学,2012,硕士.
[3]麻常辉,薛禹胜,王小英,朱寰.基于静态和动态安全风险的输电规划(二)计及注入功率的不确定性[J].电力系统自动化,2006,14:10-13+61.
[4]李兴国,金芳芳,于海峰.基于数据仓库的决策支持系统的体系结构[J].合肥工业大学学报(自然科学版),2003,S1:678-682.
[5]韩冬霞.个人信息隐私权的法律保护[D].吉林财经大学,民商法学,2014,硕士.
[6]蔡启泉.云数据完整性审计系统的设计与实现[D].华中科技大学,计算机系统结构,2013,硕士.
[7]贺宇.沙生种子萌发特性及沙地飞播成效研究[D].北京林业大学,水土保持与荒漠化防治,2013,硕士.
[8]刘佳.筝曲《云岭音画》的艺术风格[D].西安音乐学院,古筝演奏,2014,硕士.
[9]顾晓龙.脱挂索道线路结构布置优化设计[D].重庆大学,机械设计及理论,2014,硕士.
[10]陈绪海.武汉高校学生武术社团现状调查及SWOT分析研究[D].湖北大学,体育教育训练学,2011,硕士.
[11]张忠,贾玉,高云,杨晶磊.聚合物纳米复合材料蠕变性能研究进展[J].力学进展,2011,03:266-278.
[12]乔苹.我国城市公共危机治理中的公民参与机制研究[D].首都经济贸易大学,行政管理,2013,硕士.
[13]孙晓亮.李学华、范阳诉范组烨、藤茵继承纠纷案法律分析[D].西北大学,法学（专业学位）,2014,硕士.
[14]黄泳均.电网不平衡下三相PWM整流器的控制策略研究[D].北京交通大学,2009.
[15]王自强,冯博琴.分类规则挖掘的免疫算法[J].西安交通大学学报,2005,02:111-114.
[16]洪卫,李玲,樊露,王敬,毛乐宝,梁可可.搅拌棒萃取-紫外可见分光光度法测定苋菜红[J].分析试验室,2014,11:1268-1270.
[17]陶丽.A花园小区建设项目风险管理研究[D].吉林大学,项目管理,2014,硕士.
[18]时景.农村劳动力转移对本地农村经济影响研究[D].南京财经大学,政治经济学,2012,硕士.
[19]宋祥伟.目标公司反收购若干法律问题研究[D].北方工业大学,经济法学,2004,硕士.
[20]庞继高.建筑物下大断面隧道施工方案及开挖模拟分析[J].城市轨道交通研究.2004(03)
[21]陈顺.基于强震记录的土层液化识别[D].重庆大学,土木工程,2014,硕士.
[22]侯辉.码垛机器人控制系统研究[D].郑州大学,机械电子工程,2013,硕士.
[23]汤怀武.日本看麦娘（Alopecurus japonicus）对高效氟吡甲禾灵靶标酶与代谢酶抗性机理研究[D].南京农业大学,农药学,2012,硕士.
[24]张文生,何樵登,张关泉.用Hopfield神经网络反演横向各向同性介质参数[J].石油地球物理勘探,1999,01:29-36+122.
[25]姜勇.基于RFID的部队战备仓库管理系统的设计与实现[D].山东大学,软件工程（专业学位）,2013,硕士.
[26]王倩.运用任务型教学法提高成人专科学生英语口语能力的行动研究[D].首都师范大学,英语语言文学,2014,硕士.
[27]刘敏.基于多目标博弈的供应链管理研究[D].哈尔滨工业大学,运筹学与控制论,2014,硕士.
[28]刘剑.英诺森三世与十字军运动[D].河北师范大学,世界史,2014,硕士.
[29]施秧秧.DEA方法与Tobit模型相结合的工业用地效率研究[D].浙江大学,2009.
[30]张大勇.CdSe半导体量子点薄膜及光伏器件中激子动力学过程的研究[D].哈尔滨工业大学,凝聚态物理,2013,硕士.
[31]宗成振.宋代官方书迹收藏状况研究[D].首都师范大学,美术学,2004,硕士.
[32]吕彬,王西文,王宇超,苏勤,杨飚,林明强.山前带逆掩构造保幅FFD叠前深度偏移[J].石油地球物理勘探,2011,05:720-724+836+662.
[33]甘银华.Boost-TL变换器/NPC-TL逆变器级联系统的研究[D].南京航空航天大学,电力电子与电力传动,2013,硕士.
[34]崔丹凤.集成垂直耦合结构的光波导电光调制器研究[D].中北大学,2014.
[35]杨云裳,张彬,张应鹏.氧化石墨烯的制备及在复合材料中的应用研究进展[J].应用化工,2013,06:1138-1141.
[36]毛建东.粉末状物料动态称重技术的研究[D].西安理工大学,测试计量技术与仪器,2004,硕士.
[37]杨晨凌.农民工市民化进程中养老保险模式的路径研究[D].上海工程技术大学,社会保障,2013,硕士.
[38]张爽.当代中国语境下能动司法的实践与路径选择[D].苏州大学,法律（专业学位）,2012,硕士.
[39]魏来.移动测量系统在城市绿化管理系统建设中的应用[D].吉林大学,测绘工程,2014,硕士.
[40]傅文锋.全过程防误闭锁系统的研究与应用[D].华南理工大学,电气工程,2012,硕士.
[41]王蓉蓉.70后-80后-90后生活方式与服装消费行为的实证研究[D].浙江理工大学,设计艺术学,2014,硕士.
[42]周苗苗.《孙行者》的互文性研究[D].黑龙江大学,英语语言文学,2013,硕士.
[43]胡文君.SHIBOR作为我国基准利率的有效性研究[D].安徽大学,金融学,2014,硕士.
[44]刘锐.生育权基本法律问题研究[D].沈阳师范大学,民商法学,2013,硕士.
[45]李杰.石英基底上单壁碳纳米管的可控制备与手性识别[D].清华大学,2012.
[46]张雪敏.颊旁间隙对微笑美影响的研究[D].河北医科大学,口腔临床医学,2013,硕士.
[47]冷劲辉.成都市M小额贷款有限公司的营销管理问题研究[D].电子科技大学,工商管理（专业学位）,2012,硕士.
[48]杜佩佩.生物活性测定法在银杏叶提取物缓控释制剂评价中的应用研究[D].北京中医药大学,中药制药学,2013,硕士.
[49]郭亚楠.生物分子与TiO_2/石墨烯相互作用的计算机模拟[D].西南交通大学,2013.
[50]李海涛.基于ARM9的气象监测系统研究与实现[D].华中科技大学,计算机系统结构,2013,硕士.