春小麥育種材料抗旱性和穗發(fā)芽抗性分子標(biāo)記鑒定

孫曉燕，魏 旭，趙春芝，楊 燕

(1.內(nèi)蒙古農(nóng)業(yè)大學(xué)生命科學(xué)學(xué)院，內(nèi)蒙古呼和浩特 010018; 2.內(nèi)蒙古巴彥淖爾盟農(nóng)業(yè)科學(xué)研究所，內(nèi)蒙古巴彥淖爾 015000)

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春小麥育種材料抗旱性和穗發(fā)芽抗性分子標(biāo)記鑒定

孫曉燕1，魏 旭1，趙春芝2，楊 燕1

(1.內(nèi)蒙古農(nóng)業(yè)大學(xué)生命科學(xué)學(xué)院，內(nèi)蒙古呼和浩特 010018; 2.內(nèi)蒙古巴彥淖爾盟農(nóng)業(yè)科學(xué)研究所，內(nèi)蒙古巴彥淖爾 015000)

摘要：為給春小麥生育早期抗旱和收獲期抗穗發(fā)芽育種提供抗性親本，利用與小麥抗旱性相關(guān)的分子標(biāo)記TaNRX-B1a1、TaNRX-B1b1和 FerA1-intrl以及與小麥穗發(fā)芽抗性相關(guān)的分子標(biāo)記Vp1B3、Vp1A3和Tamyb10D對(duì)137份內(nèi)蒙古春小麥育種材料進(jìn)行檢測(cè)。結(jié)果表明，73B609等共58份材料的抗旱性分子標(biāo)記均屬于抗旱基因型，占供試材料的42.34%，其單倍型組合為 TaNRX-B1a/TaFer-A1a，可以用作抗旱育種的親本材料。中國(guó)春既屬于Vp-1Bb等位基因類型，同時(shí)用標(biāo)記Tamyb10D檢測(cè)時(shí)也屬于抗穗發(fā)芽類型。遼春10號(hào)在3個(gè)分子標(biāo)記的檢測(cè)中均屬于抗穗發(fā)芽的等位基因類型，同時(shí)又是 TaNRX-B1a/TaFer-A1a單倍型，所以遼春10號(hào)在抗穗發(fā)芽和抗旱性聚合育種中可以作為親本使用。

關(guān)鍵詞：小麥；抗旱性；穗發(fā)芽抗性；STS標(biāo)記

干旱是影響小麥產(chǎn)量和品質(zhì)最主要的非生物因素之一[1]，而我國(guó)又是水資源短缺的國(guó)家，所以提高小麥的抗旱性能是小麥生產(chǎn)對(duì)育種提出的要求。抗旱相關(guān)的分子標(biāo)記的開(kāi)發(fā)及其有效性評(píng)價(jià)對(duì)選育抗旱性小麥新品種具有重要意義。隨著分子生物學(xué)的發(fā)展，與小麥抗旱相關(guān)蛋白基因的定位和相關(guān)標(biāo)記的研究取得一定進(jìn)展。比如，Morgan等[2]利用中國(guó)春異代換系，將滲透調(diào)節(jié)相關(guān)的基因定位于7A染色體上，并且獲得了與滲透調(diào)節(jié)相關(guān)基因緊密連鎖的RFLP標(biāo)記Xpsr119。Peng等[3]指出在受到干旱脅迫時(shí)，抗旱小麥品種可表達(dá)較多與抗氧化有關(guān)的蛋白。活性氧的積累是導(dǎo)致在干旱脅迫下細(xì)胞組分損傷的直接原因之一，植物體內(nèi)活性氧的清除主要依靠一些抗氧化保護(hù)的酶類[4]。因此，提高植物的抗氧化能力可增強(qiáng)植物對(duì)非生物脅迫的耐性。硫氧還蛋白(Thioredoxin，Trx)是一類廣泛存在于植物體內(nèi)的多功能蛋白，參與光合作用中的電子傳遞、被氧化蛋白質(zhì)的修復(fù)、體內(nèi)活性氧的清除等生理代謝[5-7]。張 帆等[8]根據(jù)普通小麥Trx超家族新基因 TaNRX-B1開(kāi)發(fā)了1對(duì)與小麥抗旱性相關(guān)的顯性互補(bǔ)STS標(biāo)記TaNRX-B1a1和TaNRX-B1b1，可以檢測(cè)出兩種與抗旱性相關(guān)的等位變異 TaNRX-B1a和 TaNRX-B1b。其中，單倍型為 TaNRX-B1a的材料的抗旱性極顯著高于單倍型為 TaNRX-B1b的材料。鐵結(jié)合蛋白(Ferritin，F(xiàn)er)是存在于植物體內(nèi)的鐵儲(chǔ)藏蛋白，可以提高植物防御氧化脅迫能力[9]。鞠麗萍等[10]根據(jù)不同抗旱性小麥中 TaFer-A1基因的序列差異，開(kāi)發(fā)出共顯性STS標(biāo)記FerA1-intrl，可以在不同抗旱性小麥中檢測(cè)出兩種等位變異類型，分別為T(mén)aFer-A1a和 TaFer-A1b，且單倍型為T(mén)aFer-A1a的材料的抗旱性極顯著高于單倍型為 TaFer-A1b的材料。

穗發(fā)芽極大地降低了小麥的產(chǎn)量和加工品質(zhì)[11]。目前抗穗發(fā)芽小麥育種已經(jīng)成為全世界小麥育種亟待解決的關(guān)鍵問(wèn)題之一[12]。降低小麥品種穗發(fā)芽損害的一個(gè)主要方法是利用分子標(biāo)記輔助育種對(duì)品種的穗發(fā)芽抗性進(jìn)行篩選，這樣可以加快穗發(fā)芽抗性品種的育成。目前已經(jīng)有許多與小麥穗發(fā)芽抗性相關(guān)的分子標(biāo)記被開(kāi)發(fā)和應(yīng)用，其中，標(biāo)記Vp1A3 和 Vp1B3是根據(jù)白粒小麥休眠基因 viviparous-1在不同穗發(fā)芽抗性小麥材料中的序列差異開(kāi)發(fā)出的2個(gè)與白粒小麥穗發(fā)芽抗性相關(guān)的分子標(biāo)記，并且在育種親本和后代的選擇中表現(xiàn)出了高效的篩選效果[13-14]。用標(biāo)記Vp1B3在不同休眠特性的小麥材料中共可以檢測(cè)出5種等位基因類型，分別為 Vp-1Ba、 Vp-1Bb、 Vp-1Bc、 Vp-1Bd和 Vp-1Be，其中， Vp-1Bb和 Vp-1Bc是抗穗發(fā)芽基因型， Vp-1Bb與 Vp-1Bc基因型相比具有更高的穗發(fā)芽抗性[15-19]。標(biāo)記Vp1A3位于小麥3A染色體上，由兩對(duì)引物組成，包括TaVp-1AF2/R2和TaVp-1AF4/R4，在各種不同基因型材料中檢測(cè)出17種等位變異類型；其中用引物TaVp-1AF2/R2目前檢測(cè)出9種片段類型，分別為774 bp(用字母A表示)、789 bp(B)、783 bp(L) 、780 bp(K)、765 bp(J) 、762 bp(G)、759 bp(R)、733bp(H)和725 bp(I)，其中檢測(cè)出G片段類型的材料屬于抗穗發(fā)芽類型材料[17]，所以一般情況下，用分子標(biāo)記Vp1A3篩選抗穗發(fā)芽材料時(shí)只用引物TaVp-1AF2/R2檢測(cè)即可。標(biāo)記Tamyb10D是根據(jù)不同休眠特性的小麥材料中 Tamyb10-D1基因的序列差異開(kāi)發(fā)出的1個(gè)與小麥穗發(fā)芽抗性相關(guān)的STS標(biāo)記，共可以檢測(cè)出2種片段類型，一種可以擴(kuò)增出1 629 bp的片段，另外一種未擴(kuò)增出此特異性片段，前者屬于抗穗發(fā)芽類型[20]。

我國(guó)春小麥主要種植省區(qū)包括黑龍江、吉林、甘肅、內(nèi)蒙古和新疆，在小麥播種季節(jié)和生育早期經(jīng)常會(huì)遇到干旱脅迫，而在收獲季節(jié)同樣會(huì)受到穗發(fā)芽的損害。本研究利用與小麥抗旱性相關(guān)的分子標(biāo)記TaNRX-B1a1、TaNRX-B1b1和 FerA1-intrl以及與小麥穗發(fā)芽抗性相關(guān)的分子標(biāo)記Vp1B3、Vp1A3和Tamyb10D，對(duì)137份內(nèi)蒙古春小麥育種材料進(jìn)行抗旱性和穗發(fā)芽抗性篩選，以期為春小麥生育早期抗旱和收獲期抗穗發(fā)芽育種中親本的選擇提供理論依據(jù)。

1材料與方法

1.1供試材料

供試材料為137份內(nèi)蒙古春小麥育種材料，均由內(nèi)蒙古巴彥淖爾市農(nóng)業(yè)科學(xué)研究所提供。

1.2分子標(biāo)記

本研究中抗旱基因型檢測(cè)的分子標(biāo)記選用TaNRX-B1a1[8]、TaNRX-B1b1[8]和 FerA1-intrl[10]；抗穗發(fā)芽基因型檢測(cè)的分子標(biāo)記選用Vp1B3[17]、Vp1A3[13-19]和Tamyb10-D[20]，其中標(biāo)記Vp1A3只選用引物TaVp-1AF2/R2。各標(biāo)記的詳細(xì)信息見(jiàn)表1。

1.3DNA的提取和基因組PCR擴(kuò)增

采用CTAB法[21]提取供試材料幼苗的基因組DNA。 PCR反應(yīng)體系為15 μL，包括ddH2O 10.55 μL、10×PCR Buffer 1.5 μL、2.5 mmol·L-1dNTP Mix 1.2 μL、20 mmol·L-1的上下游引物各0.3 μL、5 U·μL-1LATaq酶(購(gòu)自TaRaKa公司)0.15 μL和30 ng 模板DNA 1 μL。PCR擴(kuò)增程序:94 ℃預(yù)變性5 min; 94 ℃

變性30 s至1 min，退火30 s至1 min，72 ℃延伸30 s至1 min，35個(gè)循環(huán)；72 ℃延伸10 min。標(biāo)記TaNRX-B1a1、TaNRX-B1b1、Vp1B3和Tamyb10D的PCR產(chǎn)物用2.0%的瓊脂糖凝膠電泳檢測(cè)；標(biāo)記Fer-A1intrl的PCR產(chǎn)物用12%的聚丙烯酰胺凝膠電泳檢測(cè)；標(biāo)記Vp1A3的PCR產(chǎn)物用6%的聚丙烯酰胺凝膠電泳檢測(cè)。

表1　本研究選用的分子標(biāo)記

X1表示等位變異暫時(shí)并未命名

X1 indicated the allele was not named temporarily

表2　五種標(biāo)記對(duì)137份春小麥育種材料的檢測(cè)結(jié)果

(續(xù)表2Continued table 2)

序號(hào)No.品種VarietiesTaNRX-B1a1/b1擴(kuò)增出的等位變異類型TypeofallelicvariancetestedwithTaNRX-B1a1/b1FerA1-intrl擴(kuò)增出的等位變異類型TypeofallelicvariancetestedwithFerA1-intrlVp1B3擴(kuò)增出的等位變異類型TypeofallelicvariancetestedwithVp1B3Vp1A3擴(kuò)增出的等位變異類型TypeofallelicvariancetestedwithVp1A3Tamyb10D擴(kuò)增出的等位變異類型TypeofallelicvariancetestedwithTamyb10D17YK6-325TaNRX-B1bTaFer-A1aVp-1BcG-1895y16TaNRX-B1bTaFer-A1aVp-1BcH-19yk92J63TaNRX-B1aTaFer-A1aVp-1BcHX12089冬引1615 89Dongyin1615TaNRX-B1aTaFer-A1aVp-1BcG-21青海932 Qinghai932TaNRX-B1aTaFer-A1aVp-1BcHX12203cm-338TaNRX-B1bTaFer-A1aVp-1BcH-23金穗8145 Jinsui8145TaNRX-B1bTaFer-A1aVp-1BcG-24永2739 Yong2739TaNRX-B1bTaFer-A1aVp-1BcH-258916-40TaNRX-B1aTaFer-A1aVp-1BcG-26y31TaNRX-B1aTaFer-A1bVp-1BcH-2705-5371TaNRX-B1aTaFer-A1bVp-1BcH-2805-1411TaNRX-B1bTaFer-A1aVp-1BcHX129蘭福97-5 Lanfu97-5TaNRX-B1bTaFer-A1bVp-1BcJ-30蘭雜7002 Lanza7002TaNRX-B1aTaFer-A1aVp-1BcHX131沈免210848 Shenmian210848TaNRX-B1aTaFer-A1aVp-1BcHX132展8 Zhan8TaNRX-B1aTaFer-A1aVp-1BcHX133拉2676-9 La2676-9TaNRX-B1aTaFer-A1bVp-1BcHX13405-1173TaNRX-B1bTaFer-A1aVp-1BcH-3507-6228TaNRX-B1aTaFer-A1aVp-1BcH-3607-6239TaNRX-B1bTaFer-A1aVp-1BcH-3707-7165TaNRX-B1aTaFer-A1bVp-1BcH-3808冬中550 08Dongzhong550TaNRX-B1aTaFer-A1bVp-1BbH-3908冬中6741 08Dongzhong6741TaNRX-B1aTaFer-A1aVp-1BcH-4008h174TaNRX-B1bTaFer-A1aVp-1BcG-4108H414TaNRX-B1aTaFer-A1aVp-1BcG-42永2356 Yong2356TaNRX-B1aTaFer-A1bVp-1BcG-43寧資08A751 Ningzi08A751TaNRX-B1aTaFer-A1aVp-1BcG-44寧PS184 NingPS184TaNRX-B1aTaFer-A1aVp-1BcG-45武M437 WuM437TaNRX-B1bTaFer-A1aVp-1BcH-46武E32-1 WuE32-1TaNRX-B1bTaFer-A1aVp-1BcH-47張掖1號(hào) Zhangye1TaNRX-B1bTaFer-A1bVp-1BcG-4808冬中1807 08Dongzhong1807TaNRX-B1aTaFer-A1aVp-1BcH-49巴優(yōu)2號(hào) Bayou2TaNRX-B1aTaFer-A1bVp-1BcG-50巴豐1號(hào) Bafeng1TaNRX-B1aTaFer-A1bVp-1BcH-51巴豐3號(hào) Bafeng3TaNRX-B1aTaFer-A1bVp-1BcH-52巴豐5號(hào) Bafeng5TaNRX-B1aTaFer-A1aVp-1BcG-53巴豐6號(hào) Bafeng6TaNRX-B1aTaFer-A1aVp-1BcH-54巴麥10號(hào) Bamai10TaNRX-B1aTaFer-A1aVp-1BcH-55內(nèi)麥17號(hào) Neimai17TaNRX-B1bTaFer-A1aVp-1BcH-56寧春35號(hào) Ningchun35TaNRX-B1bTaFer-A1aVp-1BcHX15708-1718TaNRX-B1aTaFer-A1bVp-1BcH-5808-1783TaNRX-B1aTaFer-A1aVp-1BcH-5908-1826TaNRX-B1aTaFer-A1aVp-1BcG-6008-2294TaNRX-B1aTaFer-A1bVp-1BcH-6108-3348TaNRX-B1aTaFer-A1aVp-1BcH-6208-3410TaNRX-B1aTaFer-A1aVp-1BcHX163張春11 Zhangchun11TaNRX-B1aTaFer-A1bVp-1BcHX164蘭天21號(hào) Lantian21TaNRX-B1bTaFer-A1bVp-1BcH-65隴鑒101 Longjian101TaNRX-B1aTaFer-A1bVp-1BcH-66隴鑒387 Longjian387TaNRX-B1aTaFer-A1aVp-1BcH-67武春1號(hào) Wuchun1TaNRX-B1aTaFer-A1bVp-1BcG-68寧春10號(hào) Ningchun10TaNRX-B1bTaFer-A1bVp-1BcG-69酒9996 Jiu9996TaNRX-B1aTaFer-A1aVp-1BcG-70蘭天17號(hào) Lantian17TaNRX-B1bTaFer-A1bVp-1BcHX171蘭天22號(hào) Lantian22TaNRX-B1bTaFer-A1bVp-1BcH-72蘭天25號(hào) Lantian25TaNRX-B1bTaFer-A1bVp-1BcG-73隴春26 Longchun26TaNRX-B1aTaFer-A1aVp-1BcG-74銀春8號(hào) Yinchun8TaNRX-B1bTaFer-A1aVp-1BcH-75寧春32 Ningchun32TaNRX-B1aTaFer-A1bVp-1BcH-76墨引45 Moyin45TaNRX-B1aTaFer-A1aVp-1BcHX177金穗0095 Jinsui0095TaNRX-B1aTaFer-A1aVp-1BcH-78臨農(nóng)14 Linnong14TaNRX-B1aTaFer-A1aVp-1BcH-

(續(xù)表2Continued table 2)

序號(hào)No.品種VarietiesTaNRX-B1a1/b1擴(kuò)增出的等位變異類型TypeofallelicvariancetestedwithTaNRX-B1a1/b1FerA1-intrl擴(kuò)增出的等位變異類型TypeofallelicvariancetestedwithFerA1-intrlVp1B3擴(kuò)增出的等位變異類型TypeofallelicvariancetestedwithVp1B3Vp1A3擴(kuò)增出的等位變異類型TypeofallelicvariancetestedwithVp1A3Tamyb10D擴(kuò)增出的等位變異類型TypeofallelicvariancetestedwithTamyb10D79隴春19 Longchun19TaNRX-B1bTaFer-A1aVp-1BcG-80隴春20 Longchun20TaNRX-B1bTaFer-A1aVp-1BcHX181河套3號(hào) Hetao3TaNRX-B1aTaFer-A1aVp-1BaG-82永登麥 YongdengmaiTaNRX-B1aTaFer-A1bVp-1BaI-83矮孟牛 AimengniuTaNRX-B1aTaFer-A1bVp-1BcI-84小冰32 Xiaobing32TaNRX-B1aTaFer-A1bVp-1BbI-85野貓 YemaoTaNRX-B1aTaFer-A1bVp-1BaG-86拉繁8 Lafan8TaNRX-B1bTaFer-A1aVp-1BaG-87陜優(yōu)225 Shaanyou225TaNRX-B1bTaFer-A1bVp-1BcI-8805cm178TaNRX-B1bTaFer-A1aVp-1BcI-89鑒56 Jian56TaNRX-B1aTaFer-A1aVp-1BaH-90福建7112 Fanjian7112TaNRX-B1aTaFer-A1aVp-1BcI-91九三大穗/山東7788Jiusandasui/Shandong7788TaNRX-B1aTaFer-A1bVp-1BaHX192C1845TaNRX-B1bTaFer-A1aVp-1BcA-9334-206TaNRX-B1aTaFer-A1aVp-1BcI-94輪選LunxuanTaNRX-B1aTaFer-A1bVp-1BcA-95農(nóng)麥2號(hào)Nongmai2TaNRX-B1aTaFer-A1aVp-1BcI-96格蘭尼GelanniTaNRX-B1aTaFer-A1bVp-1BcI-97G47TaNRX-B1aTaFer-A1bVp-1BcI-98京吉1056 Jingji1056TaNRX-B1aTaFer-A1aVp-1BcA-9907-5866TaNRX-B1bTaFer-A1bVp-1BcI-10007-6751TaNRX-B1aTaFer-A1aVp-1BcIX1101甘春20號(hào)Ganchun20TaNRX-B1bTaFer-A1aVp-1BcIX110208冬中216 08Dongzhong216TaNRX-B1aTaFer-A1aVp-1BaI-10308冬中788 08Dongzhong788TaNRX-B1aTaFer-A1aVp-1BaI-10408冬中1146 08Dongzhong1146TaNRX-B1aTaFer-A1aVp-1BaI-10508冬中1791 08Dongzhong1791TaNRX-B1aTaFer-A1aVp-1BaI-10608冬中1809 08Dongzhong1809TaNRX-B1aTaFer-A1aVp-1BaI-10708冬中2417 08Dongzhong2417TaNRX-B1aTaFer-A1aVp-1BaI-10808冬中3008 08Dongzhong3008TaNRX-B1aTaFer-A1aVp-1BaI-10908冬中5378 08Dongzhong5378TaNRX-B1aTaFer-A1bVp-1BcI-110偃展1號(hào) Yanzhan1TaNRX-B1aTaFer-A1bVp-1BaI-11108冬中繁3 08Dongzhongfan3TaNRX-B1aTaFer-A1bVp-1BaH-11208H415TaNRX-B1aTaFer-A1bVp-1BcI-11308H469TaNRX-B1aTaFer-A1aVp-1BbI-114沈太1號(hào) Shentai1TaNRX-B1bTaFer-A1aVp-1BcIX1115沈免2229 Shenmian2229TaNRX-B1bTaFer-A1aVp-1Bc/Vp-1BaIX1116武M27-2 WuM27-2TaNRX-B1aTaFer-A1aVp-1BcI-117合成麥-10 Hechengmai-10TaNRX-B1aTaFer-A1aVp-1BcI-118武08普-6 Wu08Pu-6TaNRX-B1aTaFer-A1aVp-1BaIX111908冬中275 08Dongzhong275TaNRX-B1aTaFer-A1bVp-1BaIX112008冬中1178 08Dongzhong1178TaNRX-B1aTaFer-A1bVp-1BaH-12108冬中2455 08Dongzhong2455TaNRX-B1aTaFer-A1aVp-1BaI-122巴優(yōu)1號(hào) Bayou1TaNRX-B1aTaFer-A1aVp-1BcI-12308-353TaNRX-B1aTaFer-A1bVp-1BcIX112408-1312TaNRX-B1bTaFer-A1bVp-1BcI-12508-1699TaNRX-B1aTaFer-A1aVp-1BcIX1126蘭天20號(hào) Lantian20TaNRX-B1aTaFer-A1bVp-1BaG-127隴鑒301 Longjian301TaNRX-B1bTaFer-A1aVp-1BcIX1128甘春22 Ganchun22TaNRX-B1aTaFer-A1aVp-1BcI-129臨麥22 Linmai22TaNRX-B1aTaFer-A1aVp-1BcI-130蘭優(yōu)5074 Lanyou5074TaNRX-B1aTaFer-A1bVp-1BcI-131甘麥8號(hào) Ganmai8TaNRX-B1bTaFer-A1aVp-1BcI-132交原356 Jiaoyuan356TaNRX-B1bTaFer-A1aVp-1BcI-133青春37 Qingchun37TaNRX-B1aTaFer-A1aVp-1BcI-134青春556 Qingchun556TaNRX-B1aTaFer-A1aVp-1BcI-135武春3號(hào) Wuchun3TaNRX-B1aTaFer-A1bVp-1BcI-136隴春15 Longchun15TaNRX-B1bTaFer-A1aVp-1BcI-137臨麥30 Linmai30TaNRX-B1bTaFer-A1aVp-1BcI-

“-”表示未擴(kuò)增出目的片段

“-” represent nonspecific amplification fragment

2結(jié)果與分析

2.1標(biāo)記Vp1B3的檢測(cè)結(jié)果

利用標(biāo)記Vp1B3對(duì)137份春小麥育種材料進(jìn)行檢測(cè)，結(jié)果(圖1、表2)發(fā)現(xiàn)，中國(guó)春等4份材料擴(kuò)增出845 bp的特異性片段，屬于 Vp-1Bb單倍型，占供試材料的2.92%；82170-1等112份材料擴(kuò)增出569 bp的特異性片段，屬于 Vp-1Bc單倍型，占供試材料的81.75%；武08普-6等20份材料擴(kuò)增出652 bp的特異性片段，屬于 Vp-1Ba單倍型，占供試材料的14.60%；沈免2299同時(shí)擴(kuò)增出569 bp和652 bp的特異性片段，屬于 Vp-1Ba/ Vp-1Bc雜合基因型，占供試材料的0.73%。

2.2標(biāo)記Vp1A3的檢測(cè)結(jié)果

利用標(biāo)記Vp1A3對(duì)137份春小麥育種材料進(jìn)行檢測(cè)，結(jié)果(圖2、表2)發(fā)現(xiàn)，永登麥等46份材料擴(kuò)增出725 bp的特異性片段，屬于I片段類型，占供試材料的33.58%；C1845等3份材料擴(kuò)增出774 bp的特異性片段，屬于A片段類型，占供試材料的2.19%；82170-1等58份材料擴(kuò)增出733 bp的特異性片段，屬于H片段類型，占供試材料的42.34%；羅布林和蘭福97-5擴(kuò)增出765 bp的特異性片段，屬于J片段類型，占供試材料的1.46%；臨優(yōu)一號(hào)等28份材料擴(kuò)增出762 bp的特異性片段，屬于G片段類型，占供試材料的20.44%。

M：DL2 000；1：武08普-6；2：08H414；3：武E32-1；4：08H415；5：張掖1號(hào)；6：08H469；7：沈太1號(hào)；8：08冬中275；9：武M437；10：巴優(yōu)2號(hào)；11：08-1826；12：巴優(yōu)1號(hào)；13：寧PS184；14：08冬中2455；15：寧資08A751

M：DL2 000; 1：Wu 08 Pu-6；2：08H414；3：Wu E32-1；4：08H415；5：Zhangye 1；6：08H469；7：Shentai 1；8：08 Dongzhong 275；9：Wu M437；10：Bayou 2；11：08-1826；12：Bayou 1；13：Ning PS184；14：08 Dongzhong 2455；15：Ningzi 08A751

圖1標(biāo)記Vp1B3擴(kuò)增的部分結(jié)果

Fig.1PCR fragments amplified with the marker Vp1B3 in part of varieties

I：永登麥；H：臨優(yōu)二號(hào)；G：臨優(yōu)一號(hào)；J：羅布林；A：輪選

I：Yongdengmai；H：Linyou 2；G：Linyou 1； J：Luobulin；A：Lunxuan

圖2標(biāo)記Vp1A3擴(kuò)增的部分結(jié)果

Fig.2PCR fragments amplified with the

marker Vp1A3 in part of varieties

2.3標(biāo)記Tamyb10D的檢測(cè)結(jié)果

利用標(biāo)記Tamyb10D對(duì)137份春小麥育種材料進(jìn)行檢測(cè)，結(jié)果(圖3、表2)發(fā)現(xiàn)，82170-1等31份材料擴(kuò)增出1 629 bp的特異性片段，屬于抗穗發(fā)芽基因類型，占供試材料的22.6%；73B609等106份材料并未擴(kuò)增出上述特異性片段，屬于感穗發(fā)芽基因類型，占供試材料的77.4%。

2.4標(biāo)記TaNRX-B1a1和TaNRX-B1b1的檢測(cè)結(jié)果

利用顯性互補(bǔ)STS標(biāo)記TaNRX-B1a1和TaNRX-B1b1對(duì)137份春小麥育種材料進(jìn)行檢測(cè)，結(jié)果(圖4、表2)發(fā)現(xiàn)，標(biāo)記TaNRX-B1a1在河套3號(hào)等90份材料中擴(kuò)增出841 bp的特異性片段，在82170-1等47份材料中沒(méi)有此特異性片段產(chǎn)生；相反，標(biāo)記TaNRX-B1b1在82170-1等47份材料中擴(kuò)增出870 bp的特異性片段，在河套3號(hào)等90份材料中沒(méi)有此特異性片段產(chǎn)生。說(shuō)明河套3號(hào)等90份材料屬于 TaNRX-B1a單倍型，占供試材料的65.69%；82170-1等47份材料屬于 TaNRX-B1b單倍型，占供試材料的34.31%。

2.5標(biāo)記 FerA1-intrl的檢測(cè)結(jié)果

利用共顯性STS標(biāo)記 FerA1-intrl對(duì)137份春小麥育種材料進(jìn)行檢測(cè)，結(jié)果(圖5、表2)發(fā)現(xiàn)，河套3號(hào)等87份小麥品種(系)擴(kuò)增出167 bp的片段，屬于TaFer-A1a單倍型，占供試材料的63.5%；永登麥等50份小麥品種(系)中擴(kuò)增出170 bp的片段，屬于 TaFer-A1b單倍型，占供試材料的36.5%。

M：DL2000；1：河套3號(hào)；2：永登麥；3：82170-1；4：臨優(yōu)二號(hào)；5：臨優(yōu)一號(hào)；6：中國(guó)春；7：鐵稈麥；8：揚(yáng)麥158；9：小冰32；10：遼春10號(hào)；11：84加79；12：羅布林；13：野貓；14：拉繁8；15：陜優(yōu)225；16：05cm178；17：05cm220；18：G30；19：95y16；20：yk92J63；21：鑒56；22：89冬引1615；23：青海932；24:03cm-338

M:DL2000; 1:Hetao 3; 2:Yongdengmai; 3:82170-1; 4:Linyou 2; 5:Linyou 1; 6:Chinese Spring; 7:Tieganmai; 8:Yangmai 158; 9:Xiaobing 32; 10:Liaochun 10; 11:84 Jia 79; 12:Luobulin; 13:Yemao; 14:Lafan 8; 15:Shaanyou 225; 16:05cm178; 17:05cm220; 18:G30; 19:95y16; 20:yk92J63; 21:Jian 56; 22:89 Dongyin 1615; 23:Qinghai 932; 24:03cm-338

圖3標(biāo)記Tamyb10D擴(kuò)增的部分結(jié)果

Fig.3PCR fragments amplified with the marker Tamyb10D in part of varieties

M：DL2000；1：鑒56；2：89冬引1615；3：青海932；4：03cm-338；5：金穗8145；6：福建7112；7：中寧131051；8：永2739；9：九三大穗/山東7788；10：永2352；11：8916-40；12：C1845；13：34-206；14：y31；15：05-5371；16：05-760；17：輪選；18：05-1411；19：農(nóng)麥2號(hào)；20：蘭福97-5；21：蘭雜7002；22：沈免210848；23：格蘭尼；24：G47

M:DL2000;1:Jian 56;2:89 Dongyin 1615; 3:Qinghai 932; 4:03cm-338; 5:Jinsui 8145; 6:Fujian 7112; 7:Zhongning 131051; 8:Yong 2739; 9:Jiusandasui/Shandong 7788; 10:Yong 2352; 11:8916-40; 12:C1845; 13:34-206; 14:y31; 15:05-5371; 16:05-760; 17:Lunxuan; 18:05-1411; 19:Nongmai 2; 20:Lanfu 97-5; 21:Lanza 7002; 22:Shenmian 210848; 23:Gelanni;24:G47

圖4標(biāo)記TaNRX-B1a1(A)和TaNRX-B1b1(B)擴(kuò)增的部分結(jié)果

Fig.4PCR fragments amplified with the marker TaNRX-B1a1(A) and

TaNRX-B1b1(B) in part of varieties

1：遼春10號(hào)；2：84加79；3：羅布林；4：野貓；5：拉繁8；6：陜優(yōu)225；7：05cm178；8：05cm220；9：G30；10：徐州8090；11：YK6-325；12：95y16；13：yk92J63；14：鑒56；15：89冬引1615

1:Liaochun 10; 2:84 Jia 79; 3:Luobulin; 4:Yemao; 5:Lafan 8; 6:Shaanyou 225; 7:05cm178; 8:05cm220; 9:G30; 10:Xuzhou 8090; 11:YK6-325; 12:95y16; 13:yk92J63; 14:Jian 56; 15:89 Dongyin 1615

圖5標(biāo)記FerA1-intrl擴(kuò)增的部分結(jié)果

Fig.5PCR fragments amplified with the marker FerA1-intrl in part of varieties

3討 論

提高小麥的抗旱性能和穗發(fā)芽抗性是小麥抗逆育種中兩個(gè)非常重要的育種目標(biāo)，也是春小麥種植區(qū)在小麥生產(chǎn)中經(jīng)常遇到的兩個(gè)問(wèn)題。在春小麥抗旱和抗穗發(fā)芽的育種中，正確地選擇抗性親本是決定育種成敗的一個(gè)非常關(guān)鍵的因素。無(wú)論是小麥抗旱性還是穗發(fā)芽抗性，其抗性機(jī)理都是較為復(fù)雜的。所以如果抗性親本選擇單一依靠一個(gè)分子標(biāo)記(根據(jù)某一抗性機(jī)理開(kāi)發(fā)出來(lái)的分子標(biāo)記)，其結(jié)果的可靠性就會(huì)降低；如果使用不同的分子標(biāo)記(根據(jù)影響某一抗性機(jī)理的不同因素開(kāi)發(fā)出來(lái)的分子標(biāo)記)對(duì)育種親本進(jìn)行綜合篩選，就會(huì)提高結(jié)果的可靠性。小麥的抗旱性是一個(gè)受眾多基因控制的復(fù)雜的數(shù)量性狀，且與氣候、土壤等環(huán)境因素相互作用，并且在小麥的不同生長(zhǎng)發(fā)育階段表現(xiàn)出一定的差異[22]。Mudgett等[23]根據(jù)誘導(dǎo)基因的表達(dá)產(chǎn)物所涉及的不同代謝功能，將干旱脅迫應(yīng)答蛋白分為功能蛋白和調(diào)節(jié)蛋白兩大類，功能蛋白涉及水通道蛋白、脂轉(zhuǎn)移蛋白、蛋白酶抑制因子、光合結(jié)構(gòu)保護(hù)酶、LEA蛋白、滲透調(diào)節(jié)物質(zhì)和可溶性糖、抗氧化脅迫酶以及參與損傷修復(fù)的蛋白等；調(diào)節(jié)蛋白包括轉(zhuǎn)錄因子、蛋白激酶和蛋白磷酸酶等。本研究利用與小麥抗旱性相關(guān)的顯性互補(bǔ)標(biāo)記TaNRX-B1a1和TaNRX-B1b1以及共顯性的STS標(biāo)記 FerA1-intrl(均與氧脅迫信號(hào)轉(zhuǎn)導(dǎo)途徑的機(jī)理相關(guān))在137份春小麥育種材料中共篩選出58份抗旱性材料，均屬于TaNRX-B1a/TaFer-A1a的單倍型組合，占總數(shù)的42.34%。說(shuō)明這套材料的總體抗旱水平比較高，再進(jìn)一步結(jié)合田間觀察和測(cè)試結(jié)果，完全可以從中篩選出優(yōu)良抗旱親本。

溫度、濕度以及種子休眠性、α-淀粉酶活性、α-淀粉酶抑制劑、種皮顏色和穎殼抑制物等因素都影響小麥穗發(fā)芽抗性[24]。其中種子的休眠特性是影響小麥穗發(fā)芽抗性眾多因素中的一個(gè)主要影響因素。本研究利用3個(gè)與小麥種子休眠特性相關(guān)的分子標(biāo)記Vp1B3、Vp1A3和Tamyb10D，對(duì)研究材料的穗發(fā)芽抗性進(jìn)行篩選，并且以前的研究表明標(biāo)記Vp1B3和Vp1A3中的抗穗發(fā)芽的等位基因可能是通過(guò)非等位基因的互作來(lái)共同影響小麥種子的休眠特性，而且 TaVp-1Agm和TaVp-1Bb是影響小麥籽粒休眠特性的主要的等位基因類型[14]。在王曉麗[20]的研究中，發(fā)現(xiàn)標(biāo)記Tamyb10D與種子的休眠特性有顯著的相關(guān)性。本研究中，中國(guó)春既屬于TaVp-1Bb的等位基因類型，同時(shí)用Tamyb10D檢測(cè)時(shí)屬于抗穗發(fā)芽的片段類型，所以從基因水平上再一次證明了中國(guó)春是抗穗發(fā)芽的基因型材料，結(jié)合多年的大田表現(xiàn)，證明中國(guó)春在抗穗發(fā)芽性狀上的可靠性。同時(shí)遼春10號(hào)在用3種與穗發(fā)芽抗性相關(guān)的分子標(biāo)記檢測(cè)時(shí)，均都屬于抗穗發(fā)芽的等位基因類型，同時(shí)屬于TaNRX-B1a和TaFer-A1a的單倍型組合。所以遼春10號(hào)在抗旱性和抗穗發(fā)芽的聚合育種中可以做親本使用。

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Identification of Drought and PHS Tolerance with Molecular Markers in Spring Wheats

SUN Xiaoyan1,WEI Xu1,ZHAO Chunzhi2,YANG Yan1

(1.College of Life Sciences,Inner Mongolia Agricultural University,Hohhot,Inner Mongolia 010018,China;2.Institute of Scientific Research,Bayan Nur,Inner Mongolia 015000,China)

Abstract:In order to screen the breeding parents with drought resistance at early growth and development stages and PHS resistance at harvest,five molecular markers,including two dominant complementary markers TaNRX-B1a1 and TaNRX-B1b1,and a co-dominant STS markers FerA1-intrl associated with drought resistance in wheat,and the other three STS markers Vp1B3,Vp1A3 and Tamyb10D associated with PHS tolerance were selected to identify drought tolerance and PHS tolerance of 137 spring wheat germplasms. The results showed that total 58 varieties (with the frequency of 42.34%) carried the haplotype combinations of TaNRX-B1a/TaFer-A1a,which could be used as potential parents for drought tolerance breeding.Chinese Spring was identified as Vp-1Bb haplotype,which was further identified as PHS tolerance when screened with marker Tamyb10D.Liaochun 10 had not only PHS resistence haplotypes for all three markers associated with PHS tolerance,but also carried haplotype combination of TaNRX-B1a/TaFer-A1a . Consequently,cultivar Liaochun 10 could be used as a potential parent in pyramiding breeding for improving the PHS tolerance and drought tolerance.

Key words:Wheat; Drought resistance; Pre-harvest sprouting resistance; STS marker

中圖分類號(hào)：S512.1；S330

文獻(xiàn)標(biāo)識(shí)碼：A

文章編號(hào)：1009-1041(2016)01-0036-08

通訊作者：楊 燕(E-mail:yangyanchutao@126.com)

基金項(xiàng)目：國(guó)家自然科學(xué)基金項(xiàng)目(31160247; 31260320); 內(nèi)蒙古農(nóng)業(yè)大學(xué)優(yōu)秀青年科學(xué)基金項(xiàng)目(2014XYQ-18);內(nèi)蒙古農(nóng)業(yè)大學(xué)博士科研啟動(dòng)基金項(xiàng)目(BJ07-62)

收稿日期：2015-09-24修回日期：2015-11-15

網(wǎng)絡(luò)出版時(shí)間：2016-01-08

網(wǎng)絡(luò)出版地址：http://www.cnki.net/kcms/detail/61.1359.S.20160108.1820.010.html

第一作者 E-mail:Celandine0919@163.com (孫曉燕);weixu0727@163.com (魏 旭,與第一作者同等貢獻(xiàn))