摘要
开花期能够在一定程度上反映小麦品种对不同环境条件的适应性，而开花期主要是由小麦的春化基因和光周期基因调控的。黄淮麦区占全国小麦总产量的60％-70％，但目前该麦区小麦品种的春化和光周期基因型还不是十分清楚，这在一定程度上限制了该地区优异种质资源的利用和推广。为此，本研究对我国黄淮麦区地方品种、当前大面积推广的主栽品种和历史品种的春化基因和光周期基因进行了鉴定，并分析了其分布规律，以期挖掘新的等位基因和优异基因型组合，为研究我国小麦优异种质资源筛选和高产广适小麦新品种的选育提供参考。 以河南农业大学小麦育种实验室提供的173份不同时期黄淮麦区小麦品种、51份甘肃春小麦品种和191份农家种为材料，利用SLS法提取DNA、Trizol法提取RNA、特异性引物PCR扩增、限制性内切酶酶切技术、DNA克隆和测序技术等，对参试材料的春化基因和光周期基因不同位点的等位变异类型进行了鉴定与分析，同时采用荧光定量以及蛋白免疫印迹(western-blot)等技术，分别从RNA水平和蛋白水平上探索新等位基因的功能，以进一步分析新变异类型在小麦生长发育过程中的作用。本文的主要结果如下: 1.利用小麦春化作用相关基因Vrn-A1、Vrn-B1、Vrn-D1和 Vrn-B3的分子标记，对参试的173份黄淮麦区小麦品种进行检测，用Vrn-B3位点的特异性分子标记进行扩增时发现了茶店红材料的扩增片段比其他参试材料高出约900 bp，对该片段进行回收、克隆以及测序，发现了Vrn-B3一个新的等位基因变异类型，命名为Vrn-B3b。茶店红材料中的等位基因Vrn-B3b是在隐性等位基因vrn-B3的启动子区存在一个890 bp的插入。用Vrn-B3位点的特异性分子标记对冀874-109材料进行扩增时效果不好，又根据Vrn-B3a序列设计了5对引物，分别对冀874-109材料进行扩增，发现该材料序列与显性等位基因Vrn-B3a相比，其启动子区存在两个片段的缺失，分别为20 bp和4 bp，命名为Vrn-B3c。依据Vrn-B3b和Vrn-B3c的序列，本研究开发了两个新的标记。用Vrn-A1位点的特异性分子标记进行扩增时发现鹤麦26在该位点没有扩增产物，进一步分析表明鹤麦26为Vrn-A1缺失类型。RT-PCR和western-blot结果表明，含有一个890 bp插入的等位基因Vrn-B3b表达量显著低于隐性的vrn-B3基因。茶店红（Vrn-B3b）和鹤麦26（Vrn-A1缺失）的抽穗期和开花期在春化或未春化条件下均比偃展4110（vrn-B3/vrn-A1）的晚。结果表明，Vrn-B3b在启动子区的890 bp缺失以及Vrn-A1位点的缺失都对小麦的抽穗期和开花期起到延迟作用。 2.本研究对参试173份材料的光周期基因型进行鉴定，共检测到6种Ppd-D1多态性组合，分别为Hapl-Ⅰ、Hapl-Ⅱ、Hapl-Ⅲ、Hapl-Ⅳ,另外两个新的基因型组合，分别命名为Hapl-Ⅶ和Hapl-Ⅷ。它们的分布频率分别为89.6％、1.7％、0.6％、4.6％、2.3％和1.2％。Hapl-Ⅰ在所参试的材料中分布是最普遍的，而Hapl-Ⅲ则分布频率最低。Hapl-Ⅶ是在丹麦1号、冀923235、冀874-109以及花培矮这4份材料里发现的，其第8个外显子上存在2089 bp的缺失、第1个内含子上存在转座子和第7个外显子上存在5bp的插入;Hapl-Ⅷ是在大拇指矮和咸83(104)-11中“S”两个品种中发现的，其第8个外显子上的2089bp、第1个内含子上的转座子和第7个外显子上的5 bp都缺失。这两种基因型的抽穗期和开花期有明显的不同。 3.参试的173份黄淮麦区材料中共发现14种春化基因型组合，分别为vrn-A1/vrn-B1/vrn-D1/vrn-B3、vrn-A1/vrn-B1/Vrn-D1a/vrn-B3、vrn-A1/vrn-B1/Vrn-D1b/vrn-B3、vrn-A1/Vrn-B1a/vrn-D1/vrn-B3、Vrn-A1a/vrn-B1/vrn-D1/vrn-B3、vrn-A1/Vrn-B1a/Vrn-D1a/vrn-B3、vrn-A1/Vrn-B1a/Vrn-D1b/vrn-B3、vrn-A1/Vrn-B1a/Vrn-D1b/vrn-B3、Vrn-A1a/vrn-B1/Vrn-D1b/vrn-B3、vrn-A1/Vrn-B1a/vrn-D1/Vrn-B3c、 vrn-A1/vrn-B1/Vrn-D1b/Vrn-B3b、 vrn-B1/vrn-D1/Vrn-B3a、 Vrn-A1b/vrn-B1/vrn-D1/vrn-B3和Vrn-A1b/Vrn-B1a/vrn-D1/vrn-B3。其中前三种组合的分布频率分别为53.2％、17.3％和21.4％，是黄淮麦区分布频率最高的3个基因型组合，另外11中基因型组合只在少部分材料中出现。 4.对191份中国农家种的春化基因型进行鉴定分析后，发现在876、347、351、DA8和DB9这5个材料的扩增片段比其他参试材料均高出200 bp左右，对其克隆测序后，发现它们属于同一类型，即在隐性等位基因vrn-D1的启动子区存在175 bp的插入，把它命名为Vrn-D1c。 5.对参试的191份农家种进行春化基因型鉴定，共发现有6种春化基因等位基因组合，分别为vrn-A1/vrn-B1/Vrn-D1a/vrn-B3、vrn-A1/vrn-B1/Vrn-D1b/vrn-B3和vrn-A1/vrn-B1/vrn-D1/vrn-B3、vrn-A1/Vrn-B1a/vrn-D1/vrn-B3、vrn-A1/Vrn-B1a/Vrn-D1b/vrn-B3和vrn-A1/Vrn-B1b/Vrn-D1b/vrn-B3，前三种组合分布频率为35％、46.6％和14.7％。对含有vrn-A1/vrn-B1/Vrn-D1a/vrn-B3和vrn-A1/vrn-B1/Vrn-D1b/vrn-B3这两种基因型组合的抽穗期和开花期统计结果表明，显性等位基因Vrn-D1α和Vrn-D1b的存在使得材料的抽穗期和开花期明显偏晚。
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