小麦骨干亲本碧蚂4号的基因组特异位点及其在衍生后代中的传递

为探讨小麦骨干亲本碧蚂4号的遗传构成及其特异位点在衍生后代中的传递特点,利用覆盖小麦全基因组的1239个SSR、EST-SSR和STS标记对碧蚂4号子一代衍生品种(系)的4个亲本进行标记筛选,获得33个特异标记可用于76份碧蚂4号衍生材料的分析。在子一代和子二代材料中,除标记Xgwm577外的32个标记均能扩增出碧蚂4号特异带,且分别有8个和10个标记位点的传递频率大于50%;在子三代和子四代材料中能扩增出碧蚂4号特异带的标记分别有29个和20个,传递频率大于50%的标记位点分别有8个和4个;Xgwm261、Xedm80、SWES222和CFE223在4个世代中的传递频率都保持在50%以上;有18个标记位点对衍生品种(系)的遗传贡献率大于25%;推测这些基因组位点及其附近的染色体区域可能是被育种家强烈选择的部分,碧蚂4号含有一些特殊的与重要农艺性状相关的基因组位点/区段,可能是其成为骨干亲本的遗传基础。

小麦骨干亲本碧蚂4号系谱品种HMW-GS组成分析

利用十二烷基硫酸钠聚丙烯酰胺凝胶电泳(SDS-PAGE)技术,对小麦骨干亲本碧蚂4号80个衍生品种、系谱当中涉及的18个中间亲本、碧蚂4号6个姊妹系品种及其亲本共106个品种(系)的HMW-GS组成进行分析。结果表明,碧蚂4号HMW-GS组成为Null、7+8、2+12。在Glu-B1位点,碧蚂4号的7+8亚基与一代衍生品种的3个亲本均不同,其在衍生一代中的遗传受到了显著的选择,遗传频率达到84.6%;6个(54.5%)二代衍生品种的亲本含有与碧蚂4号相同亚基,该代7+8亚基的遗传频率仍最高,达到64.1%;三代和四代衍生品种的5个亲本中只有北京6号和矮秆早含有7+8亚基,这两个世代7+8亚基遗传频率明显降低,7+9成为主要类型,频率分别达到了69.2%和64.3%。在Glu-A1和Glu-D1位点,各有11个(64.7%)中间亲本具有与碧蚂4号相同的亚基,它们分布于不同子代涉及的中间亲本中,Null和2+12亚基在其衍生的4个世代品种的遗传频率均不小于76.9%。系谱分析发现,在三代和四代,中间亲本HMW-GS组成遗传频率显著增加,其中以洛夫林10的Null、7+9、2+12亚基为主。由于HMW-GS组成不是碧蚂4号系谱品种育成时期的选择目标,对骨干亲本碧蚂4号和洛夫林10号被选择的Glu-B1位点进一步研究有助于解析骨干亲本的形成原因。

小麦骨干亲本碧蚂4号及其姊妹系遗传差异分析

碧蚂4号是我国小麦育种的重要骨干亲本之一。本研究利用513对分布于小麦21条染色体上的多态性引物对碧蚂4号与其4个姊妹系的遗传差异进行了分析。分析结果表明,亲本碧玉麦对碧蚂2号的遗传贡献率最高,为41.1%;亲本蚂蚱麦对碧蚂1号的遗传贡献率最高,为47.9%;碧蚂4号与4个姊妹系的平均遗传相似性系数变异范围为0.779～0.823,表明碧蚂4号与4个姊妹系的遗传差异比较大;碧蚂4号在188个位点上与其4个姊妹系存在差异,其特异位点主要源于亲本蚂蚱麦,占碧蚂4号特异位点的50.5%;分布在碧蚂4号1A、1B、1D、2A、2BS、2BL、2D、3A、6AL和7AL上的部分特异位点遗传距离很近,形成了密集特异位点的染色体区段,在这些区段上存在许多与产量、抗病、抗逆和适应性等重要农艺性状相关的基因和QTL位点,这可能是碧蚂4号区别于其4个姊妹系成为骨干亲本的遗传基础。

小麦骨干亲本碧蚂4号及其衍生品种的醇溶蛋白组成分析

为了揭示小麦骨干亲本醇溶蛋白组成的遗传演化规律,利用酸性聚丙烯酰胺凝胶电泳（A-PAGE）技术,对骨干亲本碧蚂4号衍生系谱共98个品种（系）的醇溶蛋白组成进行分析。结果表明,碧蚂4号有16条醇溶蛋白谱带,与系谱涉及的中间亲本相比,碧蚂4号的Gli64.5（β区）是其特有条带,遗传到衍生后代品种（系）的频率达到11.3%;碧蚂4号在α区的Gli81.7和Gli74.3、β区的Gli66.9和Gli62.2、γ区的Gli56.7和Gli47.7以及ω区的Gli18.9和Gli16.7共8条带均在系谱4个世代呈现高频率遗传趋势,频率为59.0%-100.0%,进一步分析发现,碧蚂4号衍生品种（系）系谱中涉及的多数中间亲本与碧蚂4号具有相同迁移率的谱带,表明育种过程中这些谱带被不断地补充进来;γ区的Gli52.3和ω区的Gli33.0、Gli30.0、Gli28.1、Gli20.9均只在碧蚂4号衍生的个别世代品种（系）中占主导地位,这可能与不同时期育种目标的变化有关。以上分析说明,育种选择对醇溶蛋白演变起到非常重要的作用。