三个密穗突变体的遗传和等位性分析
小麦是重要的粮食作物之一，在人类的生存和发展过程中提供了重要的能量来源和物质基础。在小麦产量形成的过程中，穗的长度和密度影响着小穗在穗轴上的排列，最终影响着小麦籽粒大小、粒重和穗粒数等产量性状。了解穗长和穗密度的形成机制可以最终帮助我们理解小麦穗发育。Meh0234、Meh0485和Meh0499是三个密穗突变体，与野生型相比，突变体主要表现为矮化和密穗，同时也表现出株型直立和叶片变短等突变表型。三个突变体表型上有很大的相似性，但也有一定的差异。本课题利用从普通小麦诱变产生的三个短密穗突变体Meh0234、Meh0485和Meh0499分别与郑麦9023杂交构建的F2分离群体对短密穗性状进行了遗传分析。对F2群体的遗传分析表明极端密穗性状为单基因遗传，F1表现中间型为不完全显性。同时，将三个突变体进行了等位性分析，结果表明三个突变体中Meh0234与Meh0485为等位突变，Meh0499与Meh0234和Meh0485为非等位突变。本研究通过分子标记筛选获得了与极端密穗性状紧密连锁的简单重复序列标记（Simple Sequence Repeat，SSR）。这些结果可以为深入了解小麦穗发育的调控机制奠定基础。
目录
摘要3
关键词3
Abstract3
Key words3
引言4
1材料与方法5
1.1植物材料 5
1.2实验方法 5
1.2.1材料与表型调查5
1.2.2 DNA提取5
1.2.3 分子标记筛选5
1.2.4 聚合酶链式反应和电泳5
1.2.5 基因型分析 6
2结果与分析6
2.1 突变体表型鉴定6
2.2遗传分析7
2.3突变体等位性分析7
2.4密穗基因的分子标记分析8
3讨论 8
3．1 小麦密穗性状产生的遗传机制 8
3．2 穗密度基因在小麦育种中的应用 9
3．3 突变体在复杂农艺性状遗传研究中的意义 9
致谢9
参考文献10
三个密穗突变体的遗传和等位性分析
引言
*好棒文|www.hbsrm.com +Q: *351916072*
引言
禾本科植物是世界上最大的植物类群之一，从热带荒漠到北极几乎到处都有它的分布。人类赖于生存的主要粮食作物水稻、玉米和小麦等均属于禾本科植物。禾本科作物的穗又称花序，是重要的农艺性状之一，穗形态决定了禾本科作物的最终产量[1]。普通小麦(Triticum aestivum L.)起源于8000~10000年前[2] [3]，是最早被人类驯化的物种之一[4]。穗形驯化是作物驯化过程中的一个重要事件。
小麦是世界上种植最广泛的谷类作物，养活了全世界近一半的人口[5]，为人类的生存和发展提供了重要的物质基础。在我国，小麦则是的第二大粮食作物。随着耕地面积逐渐减少以及粮食需求量的不断增加，对于小麦育种来说，提高小麦产量以及保持小麦的稳产性都是一个非常重要的课题。另一方面是近年来小麦产量改良增速减缓。小麦的产量由单位面积穗数、穗粒数和粒重构成[6] [7]。产量三因素不仅受品种遗传特性决定，同时也受到环境条件的影响。因此,决定产量建成的穗部发育相关基因研究应成为未来产量突破的基础。
在小麦发育过程中，穗部是小麦的储藏和积累光合作用产物的地方，不同的小麦穗型直接决定了小麦产量。因为小麦穗型的发育直接决定小麦的小穗数和穗粒数，从而很大程度上决定了小麦的丰产潜力。通过研究小麦穗发育可以深入理解穗发育的遗传基础，发掘小麦增产潜力。禾本科穗形态建成遗传调控机制的研究可以为现代作物育种提供重要的生物信息，具有十分重要的理论和实际意义。
再者，小麦穗型也是小麦理想株型研究的重要内容，穗型不同影响植株的光合生理特性、品质以及产量。穗型不同的小麦品种穗长、小穗分布密度、不同小穗位和花位粒重也不同。王保利[8]对长方、粗纺、长纺三种穗型穗部性状进行了回归分析,结果认为，小麦穗型的改变,穗部各性状值有相应的变化。无论哪种穗型，穗部性状对穗粒数的影响大于对千粒重的影响。
C、Q和S1是三个影响小麦穗形态的主效基因[9]。位于5A染色体上的Q基因决定了易脱粒和穗轴坚韧的特性，位于2D染色体上的C基因决定了小麦的密穗性状，位于3D染色体上的S1基因则决定了小麦籽粒的圆粒特性。此外，还有位于5A染色体上的V基因，它决定了小麦小穗轴延长的特性。对于小麦穗部性状，研究者更将其作为数量性状进行分析。
对小麦穗部性状的研究有很多，目前对穗长、穗密度和小穗数的遗传研究主要集中于对这些性状的QTL定位。穗长QTL分别被定位于1A、1B、2D、4A、5A、5B和7D 染色体[10]。增加穗密度QTL分别定位于1A、2A、2B、2D、4A、5A、5D、6D染色体[11]。在已定位的穗长、小穗数和穗密度QTL中,大部分穗密度QTL与穗长QTL定位于相同的区间,小部分与小穗数QTL区间相同,来自于亲本增加穗长的位点往往降低穗密度。
与QTL分析不同的是，通过自然突变或诱变产生的突变体往往只是单个基因的突变，切突变产生了显著的表型变化，在小麦形态发育研究中具有重要的作用。诱变是种质资源创新和功能基因组研究的重要手段。理化诱变具有诱变率高、诱变范围广等特点，可以广泛应用于育种和功能基因研究基础材料的创制。突变体的获得为开展小麦生长发育、抗病抗逆、产量形成因素等方面的功能基因组学研究奠定了基础。
诱发得到的突变体在一定程度上拓宽了小麦的遗传基础，通过突变，研究者得到了一些稀有的突变体，这些突变体往往是自然突变难以产生，或者产生以后很快就被淘汰的。这些突变体在研究基因功能或阐明生物学现象分子机制时是极为难得的素材。例如，我们已经知道的赤霉素、生长素和油菜素内酯等激素的合成和信号转导途径都是在对一系列的突变体进行研究后才了解的[12]。在水稻中，突变体又被应用于植物抗病虫信号传导途径、重要器官和籽粒形成的机制[13]等的阐释。
在模式生物如拟南芥、水稻和玉米等植物中，利用这些诱变方法已经创造了各种类型的突变体。过去50多年中，采用理化方法处理小麦种子后，也获得了大量的小麦突变体，涉及的性状包括株高、产量、品质和抗逆性等 [14]；近年来，在普通小麦中，多个突变体库的构建为小麦功能基因组研究和育种提供了丰富的突变体资源[15]。
综上所述，小麦穗型基因的研究有利于推动小麦功能基因组研究，并能发掘其在小麦育种工作中的利用价值。为深入了解小麦穗形态发育的调控机制，本研究利用从普通小麦诱变得到的三个极端密穗突变体与郑麦9023杂交构建的F2分离群体，对极端密穗突变体进行了遗传分析，通过筛选分子标记定位突变基因，并分析了三个突变体的等位性，为克隆穗发育相关基因奠定基础。
1 材料与方法
1．1 植物材料
望水白、密穗突变体Meh0234、Meh0485、Meh0499、郑麦9023、密穗突变体和望水白杂交构建的F2分离群体、密穗突变体和郑麦9023杂交构建的F2分离群体。突变体为本实验室前期研究中利用化学诱变剂甲基磺酸乙酯（EMS）诱变望水白得到，由本实验室保存。郑麦9023为河南省农业科学院小麦所选育的优质强筋小麦新品种，株型紧凑、抗倒伏能力强、灌浆快籽粒饱满且早熟。
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摘要3
关键词3
Abstract3
Key words3
引言4
1材料与方法5
1.1植物材料 5
1.2实验方法 5
1.2.1材料与表型调查5
1.2.2 DNA提取5
1.2.3 分子标记筛选5
1.2.4 聚合酶链式反应和电泳5
1.2.5 基因型分析 6
2结果与分析6
2.1 突变体表型鉴定6
2.2遗传分析7
2.3突变体等位性分析7
2.4密穗基因的分子标记分析8
3讨论 8
3．1 小麦密穗性状产生的遗传机制 8
3．2 穗密度基因在小麦育种中的应用 9
3．3 突变体在复杂农艺性状遗传研究中的意义 9
致谢9
参考文献10
三个密穗突变体的遗传和等位性分析
引言
*好棒文|www.hbsrm.com +Q: *351916072*
引言
禾本科植物是世界上最大的植物类群之一，从热带荒漠到北极几乎到处都有它的分布。人类赖于生存的主要粮食作物水稻、玉米和小麦等均属于禾本科植物。禾本科作物的穗又称花序，是重要的农艺性状之一，穗形态决定了禾本科作物的最终产量[1]。普通小麦(Triticum aestivum L.)起源于8000~10000年前[2] [3]，是最早被人类驯化的物种之一[4]。穗形驯化是作物驯化过程中的一个重要事件。
小麦是世界上种植最广泛的谷类作物，养活了全世界近一半的人口[5]，为人类的生存和发展提供了重要的物质基础。在我国，小麦则是的第二大粮食作物。随着耕地面积逐渐减少以及粮食需求量的不断增加，对于小麦育种来说，提高小麦产量以及保持小麦的稳产性都是一个非常重要的课题。另一方面是近年来小麦产量改良增速减缓。小麦的产量由单位面积穗数、穗粒数和粒重构成[6] [7]。产量三因素不仅受品种遗传特性决定，同时也受到环境条件的影响。因此,决定产量建成的穗部发育相关基因研究应成为未来产量突破的基础。
在小麦发育过程中，穗部是小麦的储藏和积累光合作用产物的地方，不同的小麦穗型直接决定了小麦产量。因为小麦穗型的发育直接决定小麦的小穗数和穗粒数，从而很大程度上决定了小麦的丰产潜力。通过研究小麦穗发育可以深入理解穗发育的遗传基础，发掘小麦增产潜力。禾本科穗形态建成遗传调控机制的研究可以为现代作物育种提供重要的生物信息，具有十分重要的理论和实际意义。
再者，小麦穗型也是小麦理想株型研究的重要内容，穗型不同影响植株的光合生理特性、品质以及产量。穗型不同的小麦品种穗长、小穗分布密度、不同小穗位和花位粒重也不同。王保利[8]对长方、粗纺、长纺三种穗型穗部性状进行了回归分析,结果认为，小麦穗型的改变,穗部各性状值有相应的变化。无论哪种穗型，穗部性状对穗粒数的影响大于对千粒重的影响。
C、Q和S1是三个影响小麦穗形态的主效基因[9]。位于5A染色体上的Q基因决定了易脱粒和穗轴坚韧的特性，位于2D染色体上的C基因决定了小麦的密穗性状，位于3D染色体上的S1基因则决定了小麦籽粒的圆粒特性。此外，还有位于5A染色体上的V基因，它决定了小麦小穗轴延长的特性。对于小麦穗部性状，研究者更将其作为数量性状进行分析。
对小麦穗部性状的研究有很多，目前对穗长、穗密度和小穗数的遗传研究主要集中于对这些性状的QTL定位。穗长QTL分别被定位于1A、1B、2D、4A、5A、5B和7D 染色体[10]。增加穗密度QTL分别定位于1A、2A、2B、2D、4A、5A、5D、6D染色体[11]。在已定位的穗长、小穗数和穗密度QTL中,大部分穗密度QTL与穗长QTL定位于相同的区间,小部分与小穗数QTL区间相同,来自于亲本增加穗长的位点往往降低穗密度。
与QTL分析不同的是，通过自然突变或诱变产生的突变体往往只是单个基因的突变，切突变产生了显著的表型变化，在小麦形态发育研究中具有重要的作用。诱变是种质资源创新和功能基因组研究的重要手段。理化诱变具有诱变率高、诱变范围广等特点，可以广泛应用于育种和功能基因研究基础材料的创制。突变体的获得为开展小麦生长发育、抗病抗逆、产量形成因素等方面的功能基因组学研究奠定了基础。
诱发得到的突变体在一定程度上拓宽了小麦的遗传基础，通过突变，研究者得到了一些稀有的突变体，这些突变体往往是自然突变难以产生，或者产生以后很快就被淘汰的。这些突变体在研究基因功能或阐明生物学现象分子机制时是极为难得的素材。例如，我们已经知道的赤霉素、生长素和油菜素内酯等激素的合成和信号转导途径都是在对一系列的突变体进行研究后才了解的[12]。在水稻中，突变体又被应用于植物抗病虫信号传导途径、重要器官和籽粒形成的机制[13]等的阐释。
在模式生物如拟南芥、水稻和玉米等植物中，利用这些诱变方法已经创造了各种类型的突变体。过去50多年中，采用理化方法处理小麦种子后，也获得了大量的小麦突变体，涉及的性状包括株高、产量、品质和抗逆性等 [14]；近年来，在普通小麦中，多个突变体库的构建为小麦功能基因组研究和育种提供了丰富的突变体资源[15]。
综上所述，小麦穗型基因的研究有利于推动小麦功能基因组研究，并能发掘其在小麦育种工作中的利用价值。为深入了解小麦穗形态发育的调控机制，本研究利用从普通小麦诱变得到的三个极端密穗突变体与郑麦9023杂交构建的F2分离群体，对极端密穗突变体进行了遗传分析，通过筛选分子标记定位突变基因，并分析了三个突变体的等位性，为克隆穗发育相关基因奠定基础。
1 材料与方法
1．1 植物材料
望水白、密穗突变体Meh0234、Meh0485、Meh0499、郑麦9023、密穗突变体和望水白杂交构建的F2分离群体、密穗突变体和郑麦9023杂交构建的F2分离群体。突变体为本实验室前期研究中利用化学诱变剂甲基磺酸乙酯（EMS）诱变望水白得到，由本实验室保存。郑麦9023为河南省农业科学院小麦所选育的优质强筋小麦新品种，株型紧凑、抗倒伏能力强、灌浆快籽粒饱满且早熟。
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