中国小麦籽粒硬度的生化和分子标记研究

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1、山东农业大学博士学位论文中国小麦籽粒硬度的生化和分子标记研究姓名：郭世华申请学位级别：博士专业：作物学指导教师：王洪刚;何中虎2003.6.15些查坐些查兰堡!：堂垡丝苎．一——摘要硬度是小麦重要的品质性状之一，主要影响磨粉品质和食品加工品质。选用我国主要麦区351个品种(系)，于2001—02年度种植在北京和安阳，55份春麦区品种(系)于2002年种植于新疆和巴盟，用异丙醇／氯化钠提取Friabilin蛋白，按Puroindolinea和b及其突变序列设计引物，研究籽粒硬度、Friabilin蛋白表达量和Puroindoline等位基因的

2、变异类型及其分布特点。65份品种(系)于2001—02年度种植于北方冬麦区ii个地点，43份品种种植于南方冬麦区4个地点，研究硬度等性状在不同环境下的变异。I主要结果如下：卜冬麦区品种的SKCS籽粒硬度分柿范围为12～104，各种硬度类型皆有，但不同麦区差异较大。北部和黄淮麦区品种的硬度显著高于长江中下游和西南麦区，前者以硬质为主，后者分别以软质和混合类型为主。春麦区品种籽粒硬度分布范围为lI～84，中等偏硬的品种占70．9％，极端类型较少。东北春麦区、西北春麦区、青藏高原冬春麦区和新疆冬春麦区品种以硬质类型为主，北部春麦区以软质和混合类型

3、为主。2．Friab儿in谱带相对表达量与籽粒硬度呈显著负相关，籽粒硬度低，Friabilin谱带强，籽粒硬度数值高，Friabilin谱带弱。用Friabilin蛋白表达量判断冬小麦、春小麦和中优9507穗系籽粒软硬的准确率分别为84．4％、81．8％和85．3％，其相关系数分别为一0．40、一0．37和一O．68，均达到0．Ol显著水平。因此，改进的Friabilin蛋白SDS-PAGE技术可用于小麦籽粒硬度生化标记辅助选择。3．STS标记表明，中国小麦的PuroindoliRe亚基存在丰富变异，包括已报道的2种野生型和5种突变类型、新

4、变异类型、双突变和多位点突变。冬麦区P／na-Dla／Pinb-Dfb类型比例最高，达46．8％：Pins-Dis／Pinb-Dis(野牛型)和Pinn-DIn／Pinb-DIe钓频率也L较高。分越为25．蠛秘怕．弧；Pina一眦a冲i曲书Id熟JDj月a书妇／所门6—W，的频率分别为5．2％和4．8％；4份用na-Dla／Pinb叼磨类型品种以双突变或多突变出现，占1．6％。Pins～口胁／尸加6∞如基因品种包括中优9701、原冬107、原冬971和85中33。双突变有15份品种，分别是中优9507—60、中优9507-69、中优970I

5、、原冬107、原冬971、85中33、晋麦60、鲁94(6)006、山农2013、济南17、CA8686、CA9532、京农97—86、晋农218和云麦．42，农大3395和晋农207为多位点突变品种：濮优9175、农大3213、扬麦5号和藁城8901为新变异类型。其中濮优9175的Ser～i03突变为Leu一103(TCAtoTTA)，暂命名为Pina-Dls／厅nb—胁；农大3213富含色氮酸区域缺失碱基A，暂命名为PJna-D]a／Pinb哳j，扬麦5号P／nb的442(A)和443(G)之间插入碱基C，暂命名为Pina-Dfa／Pi

6、nb—删；藁城8901有2个位点碱基突变，即G1n-96--His-96(CAGtoCAT)’和Ser—114——^St]一114(AGTtoAAT)，暂命名为Pina-PZa／Pinb-DIk。不同类型间硬度存在差异，其中用，7a切，西／阿nb-DIa帮Pjna—DIa／Pi曲一Dfb品聃的硬蔑谨高于Pina-Dla／Pinb-DId,Pina—D珀／Pinb-DIe瓤中冈小麦籽粒五山度的生化耵f分了标记iiJ

7、_究厅疗a一口如伊fnb-Dff基因的品种，差异达到0．05显著水平；4．春麦品种Puroindoline变异类型也较多，不同类

8、型分布频率有较大差异，PJna-DIa／Pinb-D[b和用力a切，a／尸，nb-Dfd在5个麦区均有不同程度的分自j，但前者频率(52．7％)大于后者(18．2％)；Yina切，a／Pinb-DIa(野生型)频率也较高，为12．7％；麦区之间相比，东北春麦区、西北春麦区、青藏高原冬春麦区和新疆冬春麦区Pina切姗nb-DIb类型比例高，北部春麦区Pina切，盆，伊，nb-DIa的频率较高，为40．O％。南藏商原冬眷麦区类型最多。奄Pina—Dfa／Pjnb-DIc、P1na—DIa／Pjnb一龇e莉PYna一口舾伊fnb-DIa，其对应品

9、种为青春566、97-100、高原2000鉴1和95—1218；东北麦区包括克早16、沈免90和沈免9912I三份双突变品种。Pina—仍6／伊，nb-DIa基因品种只有2份，为