337份小麦品种籽粒相关性状的全基因组关联分析

小麦籽粒大小和形态是决定产量的主要因素之一,挖掘籽粒相关性状的关联位点,筛选相关候选基因为提高小麦产量奠定了重要基础。本研究以337份小麦品种作为研究对象,利用Q+K混合线性模型(MLM)在3个环境(E1:2020年陕西杨凌;E2:2020年陕西斗口;E3:2021年陕西杨凌)下对小麦的千粒重、粒长、粒宽以及籽粒长宽比4个性状进行了全基因组关联分析(GWAS)。在3种环境中,不同小麦品种的4个籽粒性状都表现出了广泛的表型差异,变异系数为5.31%~14.76%,其中粒长的变异幅度最小,千粒重的变异幅度最大。GWAS结果表明,49个显著SNP位点至少在2个环境中被检测到,分布在除1B、4A和7D外的染色体上,解释了3.36%~12.73%的表型变异。检测到一因多效位点31个,在5A染色体上检测到3个环境下与3个籽粒性状(千粒重、粒长、粒宽)稳定相关的位点,表型贡献率为3.51%~7.74%。对稳定关联的SNP位点上下游各200 kb的物理区间内进行候选基因挖掘,筛选到5个(TraesCS2B01G225400、TraesCS4D01G016900、TraesCS5A01G454100、TraesCS5B01G459500、TraesCS6B01G064000)可能与小麦籽粒性状相关的基因,分布在2B、4D、5A、5B和6B染色体上。

高温胁迫对小麦花药叶绿素质量分数及RuBP羧化酶基因表达的影响

为了揭示高温胁迫下小麦花药叶绿素质量分数的变化规律及与RuBP羧化酶的关系,以正常生长条件下和高温胁迫下不同发育时期的花药(单核后期、二核期和三核期)为供试材料,比较分析小麦花药中叶绿素质量分数、RuBP羧化酶活性及其基因的表达水平。结果表明,自单核后期开始,高温胁迫下,花药中叶绿素质量分数显著低于相应的对照,并随着花药发育,这种差异幅度不断加大。而相对于叶绿素a、叶绿素b对温度则更为敏感,其变化幅度更为显著;同时在花药发育的整个时期内,处理植株的RuBP羧化酶活性及其基因的表达量也均显著低于对照植株。由此可见,高温胁迫严重破坏花药中叶绿体的光合作用系统,导致花药自养能力丧失且对外来营养物质的加工合成过程受阻,影响花药发育过程中物质供应的短缺,引起花药的败育。

小麦小花细胞核蛋白质双向电泳体系的优化

为建立适用于小麦小花细胞核的分离及其蛋白质双向电泳(two-dimensional electrophoresis,2-DE)体系,以小麦品种西农1376三核期小花为供试材料,采用叶绿素含量测定、荧光显微镜观察和组蛋白免疫印迹检测等方法对分离和富集到的细胞核进行了纯度评价,并在SDS-PAGE胶浓度和蛋白质上样量等方面对细胞核蛋白质双向电泳体系进行了探索和优化,确立了一套适用于小麦小花细胞核的分离及其蛋白质双向电泳的技术方法。结果表明,获得的细胞核完整且纯度较高;经TCA/丙酮法提取其蛋白质,采用17cm、pH 4~7IPG胶条和12%SDS-PAGE分离胶,上样量为230μg的双向电泳体系,更适合于小麦小花细胞核蛋白质组分离,经PDQuest 2DE 8.0.1软件统计分析,可在2-DE图谱上分辨出约264个蛋白点,蛋白点清晰呈圆形,无横条纹干扰。

小麦隐性核不育保持系表达载体的构建及拟南芥遗传转化

利用小麦杂种优势能够创制稳定的雄性不育系。相比于细胞质雄性不育系和光温敏雄性不育系,细胞核雄性不育具有育性稳定、易恢复、不受环境影响等特点。小麦隐性核不育基因ms1的克隆以及杂交制种技术(hybridseedproductiontechnology,SPT)的开发,为雄性不育的保持和杂种优势利用奠定了基础。本研究将小麦花粉育性恢复基因Ms1、花粉致死基因ZmAA1、红色荧光蛋白基因DsRed2及其特异性启动子和终止子连接到表达载体pGEII上,转化野生型拟南芥,得到6株转基因拟南芥。通过荧光显微镜观察拟南芥种子,发现野生型拟南芥种子表面平滑,不能发出红色荧光;而转基因种子表面呈现颗粒状,能够发出红色荧光。这说明表达载体构建成功,并能够在拟南芥中成功表达。这为创制人工小麦隐性核不育系奠定了理论和材料基础。