小麦白斑突变体I30的特征特性及遗传分析

类病斑突变体是研究植物程序性死亡和抗病性的理想材料。为了丰富小麦斑点突变体的研究,对叠氮化钠诱变小麦品种陕农33产生的稳定遗传的白斑突变体I30进行了特征特性研究和遗传分析。结果表明,突变体I30从三叶期开始表现白色块斑和长条纹。锥虫蓝染色和DAB染色显示,I30斑点处出现细胞死亡和H_2O_2积累现象。透射电子显微镜观察表明,I30的叶绿体形状发生改变,数目减少,基粒垛叠高度无序,部分甚至降解。农艺性状调查结果表明,I30的株高、单株有效穗数、穗粒数、穗长和结实率与野生型间无显著差异,但千粒重、穗粒重、单株产量、旗叶长度和宽度显著低于野生型。遗传分析表明,I30由1对隐性核基因控制。利用BSA+660K基因芯片技术,将该基因定位于小麦6D染色体上,位于SSR分子标记Xcfd190和6DS-5之间,遗传距离分别为6.4cM和9.1cM。

基于生物信息学的小麦ALAD基因的鉴定和分析

5-氨基乙酰丙酸脱水酶(δ-aminoaevulinic acid dehydratase,ALAD)是生物体所有四吡咯化合物生物合成所必需的酶。为了给ALAD基因功能研究奠定基础,本研究根据模式植物拟南芥和水稻的ALAD基因序列,利用生物信息学手段对普通小麦ALAD基因进行鉴定和分析。结果表明,普通小麦有6个ALAD基因,其中TaALAD-A1、TaALAD-B1和TaALAD-D1基因位于第七同源群染色体长臂,而TaALAD-A2、TaALAD-B2和TaALAD-D2基因位于第六同源群染色体短臂。6个ALAD基因均含有保守的ALAD结构域,但系统发育分析中可分为2组。转录组数据表达分析结果显示,TaALAD-1基因在各个组织中的表达量均高于TaALAD-2,但两者在叶片中的表达量均最高。干旱胁迫对小麦TaALAD-1和TaALAD-2的表达几乎无影响;TaALAD-1的表达量在热胁迫1h下调,而在热胁迫6h时上调;热胁迫1h和6h对TaALAD-2的表达几乎无影响。通过小麦TILLING数据库分析,6个TaALAD基因都找到了数量不同的突变位点,其中一些突变位点为起始位点突变、无义突变、转录终止位点突变和剪切位点突变,可能影响该基因的功能。

利用SSR标记和SNP芯片对小麦EMS突变体进行真实性鉴定

为鉴定EMS突变的真实性,本研究利用SSR标记和90 K SNP芯片对小麦品系H261及其EMS突变体进行检测。SSR检测结果表明,H261与LF2010和LF2099的差异SSR标记为0个,但与LF2100的差异SSR标记为10个,多态性比例为47.62%。SNP芯片分析结果表明,H261与LF2010和LF2099之间的差异位点分别为66和12个,分别占总数的0.080 9%和0.014 7%,2个突变体与H261的纯合差异SNP数目均为0;而H261与LF2100之间的差异位点为2 846个,占总数的3.487 9%,二者之间纯合差异SNP为784,占总数的0.960 8%。综上所述,LF2010和LF2099突变体与亲本H261的遗传背景高度一致,是H261经过EMS诱变的后代,而LF2100是天然异交或机械混杂产生的假突变体。本研究结果为更好地发挥小麦突变体在遗传改良和功能基因组研究奠定了一定的理论基础。

普通小麦品种陕农33矮秆突变体的矮化效应分析

为了解普通小麦品种陕农33矮秆突变体的矮化原因,通过农艺性状调查、茎秆细胞学观察、苗期赤霉素(GA)反应试验、内源激素含量测定和矮秆基因检测,分析了陕农33的13个矮秆突变体植株生长发育、茎秆解剖特征及对GA的敏感性。结果表明,与野生型陕农33相比,矮秆突变体的株高都显著下降,株高的下降与节间数无关,主要是由于节间长度的缩短,其中穗下节和第四节间的降秆效应较大。经进一步细胞学观察,突变体变矮是由茎秆细胞长度减少和细胞变小共同引起的,其中细胞长度减少是主因。从苗期植株对GA3的反应看,13个矮秆突变体属于赤霉素不敏感型或弱敏感型,说明赤霉素转导途径存在问题,即矮秆突变位点可能在赤霉素转导途径上。从内源激素测定结果看,13个矮秆材料中只有1个材料的茎秆GA3含量较陕农33略降,其余均增加,而CTK含量均减少,10个材料的IAA含量增加,说明这些材料的株高下降与赤霉素等内源激素代谢变化密切相关。通过矮秆基因检测,13个矮秆突变体和陕农33均含有目前应用范围较广的Rht-D1b基因,只有两个矮化材料含有Rht-B1b,因而推测矮秆突变体可能还含有其他致矮相关的基因。