45份青海春小麦品种矮秆基因检测及效应分析.pdf
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1、麦类作物学报2 0 2 3,43(10):12 48 12 53Journal of Triticeae Crops网络出版时间:2 0 2 3-0 8-2 5网络出版地址:https:/lin k.c n k i.n e t/u r lid/6 1.1359.S.2 0 2 30 8 2 4.10 0 0.0 0 645份青海春小麦品种矮秆基因检测及效应分析doi:10.7606/j.issn.1009-1041.2023.10.04马德林,邢瑜,郭仁世,王成林,张业猛(1.青海省农作物种子站,青海西宁8 10 0 0 3;2.海西州农业技术综合服务中心,青海德令哈8 17 0 0 0;3.
2、中国科学院大学,北京10 0 0 39)摘要:为明确矮秆基因Rht-B1和Rht-D1在青海春麦区小麦品种中的分布,以青海春麦区历年种植的45份春小麦品种(2 5份育成品种,14份引进品种,6 份地方品种)为材料,利用KASP标记技术检测其两个矮秆基因的分布,并分析这两个矮秆基因对株高、穗长、小穗数和穗粒数的影响。结果表明,Rht-B1位点上存在Rht-Bla和Rht-B1b两种等位变异,分布频率分别为9 1.11%和8.8 9%;Rht-D1位点上存在Rht-Dla和Rht-D1b两种等位变异,分布频率分别为8 6.6 7%和13.33%。2 5份育成品种中,Rht-B1b和Rht-D1b的
3、分布频率分别为16.0 0%和12.0 0%,未发现Rht-Bla和Rht-D1a;引进品种中仅含有Rht-D1b,分布频率为2 1.43%;地方品种中未发现Rht-B1b和Rht-D1b。Rh t-B1b 和Rht-D1b均具有一定的降秆效应,Rht-D1b的降秆效应大于Rht-B1b。携带Rht-Bla/Rht-D1b品种的株高显著低于携带Rht-Bla/Rht-Dla和Rht-B1b/Rht-Dla的品种,该组合类型不仅可使株高降低,也可增加小穗数和穗粒数;未发现携带Rht-B1b/Rht-D1b组合类型的品种。关键词:春小麦;矮秆基因;等位变异;KASP中图分类号:S512.1;S33
4、0Detection and Effect Analysis of Dwarf Genes in 45 Qinghai Spring Wheat VarietiesMA Delin,XING Yu,GUO Renshi,WANG Chenglin,ZHANG Yemeng(1.Qinghai Province Crop Seed Station,Xining,Qinghai 810003,China;2.Haixi Prefecture Agricultural Technology ComprehensiveService Center,Delingha,Qinghai 817000,Chi
5、na;3.University of Chinese Academy of Sciences,Beijing 100049,China)Abstract:In order to clarify the distribution of dwarf genes(Rht-Bl and Rht-D1)in wheat varietiesplanted in Qinghai spring wheat region,45 wheat varieties(25 bred varieties,14 introduced varieties,6 landraces)were used to detect the
6、 gene distribution and their effects on plant height,spike length,number of spikelets,and number of grains per spike were analyzed.The results showed that therewere two alleles of Rht-Bla and Rht-Blb at Rht-B1 locus,with distribution frequency of 91.11%and8.89%,respectively.Two alleles Rht-Dla and R
7、ht-Dlb were found at Rht-D1 locus,with distributionfrequency of 86.67%and 13.33%,respectively.In 25 bred varieties,the distribution frequency of thetwo alleles Rht-Blb and Rht-Dlb was 16.00%and 12.00%,respectively;Neither Rht-Bla nor Rht-Dla was found.Rht-Dlb allele was only found in the introduced
8、varieties,with the distribution fre-quency of 21.43%.Neither Rht-Blb nor Rht-D1b was found in landraces.Both Rht-Blb and Rht-D1bhave the effect of reducing plant height,and the effect of Rht-D1b is greater than that of Rht-Blb.The plant height of the varieties carrying Rht-Bla/Rht-D1b was significan
9、tly lower than that of the va-rieties carrying Rht-Bla/Rht-Dla and Rht-B1b/Rht-Dla,and this combination type not only reducedplant height,but also increased the number of spikelets and grains per spike.No varieties containingRht-B1b/Rht-D1b were found.Keywords:Spring wheat;Dwarfing gene;Allele;KASP收
10、稿日期:2 0 2 2-0 6-2 9基金项目:小麦增产培优品种的精准设计项目(XDA24030102)第一作者E-mail:通讯作者:张业猛(E-mail:z h a n g y e me n g n w i p b.c a s.c n)文献标识码:A修回日期:2 0 2 2-0 7-12文章编号:10 0 9-10 41(2 0 2 3)10-12 48-0 6第10 期小麦(Triticum aestivumL.)株高是由遗传因子和外部环境共同影响,降低株高可提升小麦的抗倒伏能力和收获指数1-2 。在一定范围内小麦株高与产量呈正相关,但过度矮化则会降低产量3-41。合理利用矮秆基因,深人
11、分析其遗传效应,有利于促进矮秆基因的多元利用,实现小麦增产。自1999年Peng等5 发现并克隆了矮秆基因Rht-B1b(Rh t 1)和Rht-D1b(Rh t 2)后,目前已鉴定出2 6 个小麦矮秆基因。分子标记辅助选择技术可加速小麦育种进程,已广泛应用于多种作物育种中6 。Ellis等7-8 不仅设计出可以精确检测Rht-B1b和Rht-D1b基因的STS引物,也开发出与Rht4、Rh t5、Rh t8 等矮秆基因紧密连锁的分子标记。利用这些特异性分子标记,李怡鑫等91发现47 份外引小麦种质资源中,有46 份含有矮秆基因,其中Rht-B1b、Rh t4和Rht12的分布频率较高;孙树贵
12、等10 发现6 7 份美国小麦品种中,有56份品种含有矮秆基因,其中Rht-B1b和Rht8的分布频率分别是6 2.7%和43.3%;陈向东等11发现中国小麦主产区的117 份种质资源中,矮秆基因的分布频率为Rht8Rht-B1bRht-D1bRht9Rht13。竞争性等位基因特异性PCR(k o m p e t i t i v eallele-specific PCR,KASP)针对基因组DNA样本,可以快速、准确判断 SNP和InDel,已被广泛应用于小麦功能基因检测和分子标记辅助育种12 。为了解青海春麦区小麦品种中Rht-B1b和Rht-D1b基因的类型及分布特点,本研究利用Ramir
13、ez-gonzalea等13 报道的小麦KASP引物,对青海春麦区历年种植的45份小麦品种(6 份地方品种、14份外引品种、2 5份育成品种)的矮秆基因变异类型进行检测,为青海省小麦矮秆育种提供技术支撑和材料基础。1材料与方法1.1试验材料供试45份小麦品种均系本实验室自繁保留,审定信息来自青海省农作物品种志和中国种业大数据平台(http:/2 0 2.12 7.42.145/b ig d a ta-New/home/ManageOrg),详细信息见表1。1.2田间种植及农艺性状测定田间试验于2 0 13一2 0 15年在青海省海西蒙古族藏族自治州香日德镇(36 352 N,9 7 47 45
14、马德林等:45份青海春小麦品种矮秆基因检测及效应分析:12 49 E,海拔2 9 9 9 m)进行,每个品种种植5行,行长2m,行距0.2 m,每行播种50 粒种子,田间管理同大田生产。参照农作物品种区域试验技术规程:小麦(NY/T1301-2007)对株高、穗长、小穗数和穗粒数进行测定。1.3DNA提取及KASP标记检测于2 0 15年,每份材料采集3株小麦的幼嫩叶片,混合后采用CTAB法提取基因组DNA,使用美国(Thermo)公司微量紫外分光光度计(NanoDrop2000C)进行DNA浓度和质量测定。检测Rht-B1和Rht-D1不同等位变异的KASP引物由北京佩莱技术有限公司合成,引
15、物序列见表2。FAM-primer5末端连接1个FAM荧光基团(5-GAAGGTGACCAAGTTCATGCT-3),H EX-primer5末端连接1个HEX荧光基团(5-GAAGGTCGGAGTCAACGGATT-3)。利 用Bio-Rad CFX96 PCR仪(Bio-Rad,美国)进行PCR扩增。PCR反应体系为10 L包括4.7 8L DNA(550 n g L-1),5L KASP 5000V4.02XMaster Mix,0.14 L KASP Assay Mix(上、下游引物混合液),0.0 8 LMg+。PCR反应程序为降落PCR,具体为:9 415min;9 420s,61
16、551m in(每个循环下降0.6),10个循环;9 42 0 s,551m in,30 个循环;4避光保存。1.4数据统计采用SPSS23.0软件进行数据分析,对携带不同等位变异小麦品种的株高、穗长、小穗数和穗粒数表型进行差异显著性分析和方差分析(A NO V A),并利用LSD法进行多重比较。2结果与分析2.1株高、穗长、小穗数和穗粒数表型分析2013一2 0 15年,45个小麦品种的株高平均值分别为10 0.2 1、8 9.2 1和10 3.59 cm,变化范围分别为7 2.9 0 131.0 7、6 5.33 12 5.0 0 和7 0.0 0 134.17cm,变异系数分别为15.0
17、 8%、16.12%和16.05%;穗长平均值分别为8.55、8.91和9.40cm,变化范围分别为4.2 2 14.0 9、4.40 16.8 4和4.6 9 15.8 5cm,变异系数分别为18.7 1%、22.22%和18.94%;小穗数平均值分别为17.6 7、16.61和17.59,变化范围分别为14.0 0 2 1.37、13.452 1.3 4和14.6 7 2 1.7 0,变异系数分别为10.13%、10.0 5%和9.49%;穗粒数平均值分别1250为39.49、47.30 和49.6 5,变化范围分别为2 2.0 7 56.60、31.7 5 6 4.0 8 和34.47
18、6 0.2 7,变异系数分别为2 0.7 9%、16.33%和14.36%(表3)。这些结果表明,供试45份小麦品种的株高、穗长、小穗数和穗粒数的遗传变异丰富,具有较大的改良潜力。进一步对不同来源品种的株高、穗长、小穗审定/引进年份品种Variety中国春Spring Chinese红农一号Hongnong 1和尚头Heshangtou结巴Jieba白大头Baidatou大麦子Damaizi甘麦35Ganmai 35曹选3号Caoxuan 3甘肃9 6 号Gansu96阿勃Abo内乡5号Neixiang 5欧柔Ourou甘麦8 号Ganmai 8高原50 6Gaoyuan 506墨波Mobo高
19、原338Gaoyuan338青春2 5Qingchun 25定西2 4Dingxi 24宁春4号Ningchun 4互助红Huzhuhong晋2 148Jin 2148青农52 4Qingnong 524瀚海30 4Hanhai 304高原6 0 2Gaoyuan 602辐射阿勃Fusheabo一信息不详。一:Information isunknown.麦类作物学报数和穗粒数表型进行分析,发现青海育成品种的穗粒数显著高于引进品种和地方品种;小穗数显著高于引进品种,而与地方品种间无显著差异;株高和穗长与引进品种间无显著差异,且两个来源品种的株高均显著低于地方品种,穗长均显著高于地方品种(表4)。
20、表1供试小麦品种信息Table1Information of the tested wheat varieties来源ApprovedOrigin/introduced year农家品种Landrace农家品种Landrace农家品种Landrace农家品种Landrace农家品种Landrace农家品种Landrace甘肃(中国)Gansu(China)青海(中国)Qinghai(China)1944美国America阿尔巴尼亚1956Albania河南(中国)1958Henan智利1959Chile甘肃(中国)1970Gansu(China)1973青海(中国)Qinghai(China)
21、墨西哥1976Mexico青海(中国)1976Qinghai(China)1978青海(中国)Qinghai(China)甘肃(中国)1979Gansu(China)宁夏(中国)1981Ningxia(China)青海(中国)1981Qinghai(China)福建(中国)1984Fujian(China)青海(中国)1984Qinghai(China)青海(中国)1986Qinghai(China)青海(中国)1987Qinghai(China)青海(中国)1987Qinghai(China)第43卷审定/引进年份品种Variety柴春2 36Chaichun236柴春0 18Chaichu
22、n 018互麦11号Humai 1i陇春13Longchun 13青春415Qingchun 415高原17 5Gaoyuan175青春8 9 1Qingchun 891东春1号Dongchun 1柴春9 0 1Chaichun 901青春57 0Qingchun 570青春2 54Qingchun 254陇春17Longchun 17高原913Gaoyuan 913高原36 3Gaoyuan363高原448Gaoyuan 448甘麦2 0Ganmai 20互麦13号Humai 13高原314Gaoyuan 314宁春2 6 号Ningchun 26青春37Qingchun37青春38Qing
23、chun 38山旱9 0 1Shanhan 901高原437Gaoyuan 437青麦5号Qingmai 5来源ApprovedOrigin/introduced year198819881988199119931993199419941994199619961997199819991999200020002001200320052005200520092015青海(中国)Qinghai(China)青海(中国)Qinghai(China)青海(中国)Qinghai(China)甘肃((中国)Gansu(China)青海(中国)Qinghai(China)甘肃(中国)Gansu(China)青
24、海(中国)Qinghai(China)青海(中国)Qinghai(China)青海(中国)Qinghai(China)青海(中国)Qinghai(China)青海(中国)Qinghai(China)甘肃(中国)Gansu(China)青海(中国)Qinghai(China)青海(中国)Qinghai(China)青海(中国)Qinghai(China)青海(中国)Qinghai(China)青海(中国)Qinghai(China)青海(中国)Qinghai(China)宁夏(中国)Ningxia(China)青海(中国)Qinghai(China)青海(中国)Qinghai(China)青海(
25、中国)Qinghai(China)青海(中国)Qinghai(China)青海(中国)Qinghai(China)第10 期马德林等:45份青海春小麦品种矮秆基因检测及效应分析1251表2 本研究所用的KASP引物Table2KASP primers used in this study基因荧光信号GeneFluorescencelabelRht-B1FAMHEXRht-D1FAMHEXTable 3 Phenotypic analysis of agronomic characters of wheat varieties in 2013-2015性状年份PhenotypeYear株高201
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