摘要
黑麦（SecalecerealeL.）作为小麦的近缘品种，由于其优异的抗逆性和抗病性，已在小麦育种计划中得到广泛利用。六倍体小黑麦（×TriticcosecaleWittmack）是一种将硬粒小麦（TurgidumTriticum）和黑麦的基因组组合的人工合成物种，在向小麦中导入黑麦遗传物质方面发挥重要的桥梁作用，是小麦育种改良的重要资源。澳大利亚优质的六倍体小黑麦Yukuri对小麦白粉病和条锈病具有高度的抗性，同时Yukuri与小麦表达等效α-淀粉酶活性，并具有部分蜡质淀粉，这对小麦品质改良具有潜在应用价值。但迄今为止，Yukuri尚未在小麦育种中加以利用，对携带其单个黑麦染色体材料的抗病性和农艺性状值得挖掘。本研究利用非变性荧光原位杂交（ND-FISH）筛选了新的R和Ra染色体的特异探针，并对Yukuri/MY11的BC1F3和BC1F4后代群体进行了细胞学鉴定、分子标记分析、农艺性状和抗病性调查、种子品质和谷蛋白分析。主要结果如下： 1.通过ND-FISH鉴定Yukuri是一种具有完整黑麦染色体和6D（6A）代换的次级小黑麦；从新合成的66个探针中筛选出23个、14个分别在R和Ra染色体上有信号的探针，解析了不同黑麦R染色体FISH核型差异，揭示了Yukuri的黑麦染色体独特的杂交模式。同时构建了区分R和Ra染色体高密度FISH图谱，其中Oligo-StC12等10个探针仅在R染色体上有信号。 2.利用ND-FISH和Oligo-FISHpainting技术对1060个Yukuri与MY11杂交后代进行精准鉴定，筛选了一套Yukuri衍生的小麦-黑麦导入系，在小麦-黑麦导入系中检测到54种小麦或黑麦染色体的变异，其中包括5种新型小麦重排类型和3种黑麦新的复杂重排染色体。通过群体分析发现Yukuri的R染色体在MY11背景下的传递率2R最高，7R最低。 3.通过204对IT引物对含R染色体的材料进行分子标记分析，筛选出24个3R、87个4R、36个7R特异性分子标记，根据筛选出的引物在黑麦Lo7基因组上的比对结果，绘制了R染色体物理图谱，明确了4R和7R复杂的重排模式；利用筛选出的R染色体特异性标记，解析了小麦-Yukuri导入系的复杂重排染色体的精细结构。比较了Yukuri与不同黑麦和小黑麦之间的遗传差异，发现不同来源的小黑麦与二倍体黑麦的序列在进化关系上存在显著差异。 4.通过田间农艺性状与抗病性调查，初步分析Yukuri/MY11后代群体的农艺性状、白粉病与条锈病抗性。含1R、2R、6R的材料在株高和有效分蘖数上有明显提升；含1R、5R、6R、7R的材料在穗长和小穗数上有明显增加；含1R、5R、6R的材料的千粒重有明显提升。携带1R染色体的小麦品系表现出对条锈病和白粉病的抗性，而携带3RL和7RL染色体的品系仅表现出对条锈病的抗性。 5.通过对Yukuri/MY11后代群体的种子进行品质性状分析，含R染色体植株的籽粒蛋白质含量均比亲本MY11和Yukuri高，其中含1R染色体的品系对大多数面团相关参数表现出显著影响。SDS-PAGE结果表明，相比于其他黑麦，Yukuri具有独特的谷蛋白亚基组成。 综上，本研究开发了23种用于识别黑麦染色体的探针，解析了不同黑麦R染色体FISH差异；对Yukuri/MY11后代群体完成了精准鉴定，发现了小麦-黑麦导入系材料中的新型染色体重排类型，并进行了染色体结构解析，分析了群体的R染色体的变异、传递率、抗病性、农艺性状与谷蛋白的遗传贡献；观察到了不同小黑麦与黑麦之间的基因组遗传差异。本研究选育了具有抗病和优良农艺性状的小麦-黑麦附加系材料，开发了分子标记和FISH探针，将对可持续应用具有丰富变异的六倍体小黑麦在小麦育种中奠定了新材料与技术基础。
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