摘要
小麦(Triticum aestivum L.)作为世界上最重要的粮食作物之一，其产量的稳定直接影响全球的粮食安全，提高小麦的产量一直是小麦育种的重要目标之一。小麦产量主要取决于产量三要素:单位面积穗数、穗粒数和千粒重。作为结实器官，小麦穗分化及其发育过程直接影响了穗长、小穗数以及穗粒数等重要农艺性状的形成，对产量有着非常关键的作用。因此关注小麦穗发育过程，挖掘影响和调控小麦穗部性状发育的功能基因，对提高小麦产量具有重要的意义。 本实验室前期通过60Co-γ射线诱变小麦品种郑麦366，获得了72个穗部性状发生改变的突变体材料。本研究对这些突变体的农艺性状进行了系统的鉴定，初步将其分为穗部性状特异发生改变突变体和株型穗型共同发生改变的突变体两大类。在穗部性状发生特异改变的14个突变体中，12个表现为穗部小穗数及穗粒数增加或减少，表明其基因突变可能影响穗部小花的分化和发育过程;另外2个表现为仅穗长减少，可能主要影响穗部的伸长过程。在株型穗型共同改变的58个突变体中，24个表现为株高及穗长协同增高或降低，暗示其基因突变可能同时影响小麦的株型和穗型的整个发育进程;18个表现为株高改变、其小穗数及穗粒数也发生了增加或减少，暗示其植株发育和小穗分化均受到了影响;而其他16个表现为株高和穗粒数都降低，表明株高和小花分化均受到了影响。这些新突变体的农艺性状鉴定为进一步挖掘调控小麦株型和穗型的相关功能基因提供了依据。 随后从中选取一个典型的株型穗型均发生明显改变的突变体并将其初步命名为dense spike 1(ds1)进行了后续的研究。与野生型相比，凼J突变体株高显著降低、穗长明显缩短，是一个由其茎秆节间长度和穗节间长度均变短所导致的矮杆密穗突变体。通过与郑麦366回交F2群体的遗传分析，证明ds1突变体的表型是由一个单基因显性突变引起的。利用55K SNP芯片以及外显子测序分析，将DS1基因初定位于2D染色体的短臂端;进一步在初定位区域开发了23个具有多态性的KASP分子标记，利用这些分子标记在两个杂交群体中获得了37个重组体，最终将DS1基因精细定位于KASP分子标记2D14和2D167之间，基于中国春全基因组序列的物理距离为15.78 Mb。随后结合GWAS和外显子测序数据以及基因表达模式分析，在候选区段内初步选定了5个候选基因，目前对这些基因是否引起dsl表型的鉴定工作仍在进行中。 综上所述，本研究通过对穗部性状发生改变突变体的农艺性状进行分析，初步对可用于研究小麦穗型和株型发育研究的突变体材料进行了分类。进一步对典型的株型穗型共同改变突变体ds1进行表型分析和遗传分析，利用两个杂交群体对DS1基因进行精细定位，并在候选区段内初步筛选到5个可能的候选基因，为进一步克隆DS1基因及挖掘其在小麦生长发育中的功能奠定了基础。
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