小麦密穗突变体的鉴定及表型分析

作     者：甘勇 

作者单位：山东农业大学 

学位级别：硕士

导师姓名：付道林;彭俊华

授予年度：2023年

学科分类：09[农学] 0901[农学-作物学] 

主      题：种质资源 EMS诱变 密穗突变体 表型鉴定 小麦 

摘      要：小麦是我国第二大口粮作物,年均产量占全国粮食作物总产量的20%。小麦产业在保障国家粮食安全中具有举足轻重的地位。种质资源是国家战略性资源,是开展作物育种及基础研究的有力工具。小麦由于长期的品种间杂交选育,导致现代育成品种遗传基础狭窄,品种同质化现象严重。为加快培育突破性小麦新品种,以及挖掘具有重要育种价值的功能基因,迫切需要大量创制及筛选小麦各类种质资源。EMS诱变是诱导植物产生新变异类型、获得新等位基因、创制新材料的有效方法,在植物育种和遗传改良中发挥了重要作用。小穗密度是衡量穗长和小穗数两个重要穗部性状的关键指标,与小麦的产量息息相关,选育小穗密度和穗长适宜的麦穗对提高小麦产量具有重要意义。目前成功克隆的麦类小穗密度基因寥寥无几,制约着我们对小穗密度机制的研究。本研究首先测试了山东省4个高潜力小麦品种的最佳EMS诱变浓度,创制了约60.9万份EMS突变体株系,从M世代中鉴定出大量密穗突变体,通过对M和M两个世代中密穗突变性状的表型鉴定和统计分析,获得主要研究结果如下。(1)确定了最佳EMS诱变浓度:通过预实验,确定了济麦38、济麦44、鲁研128和山农30四个小麦品种的最佳EMS诱变浓度,分别为1.0%、0.7%、0.9%和0.8%,分别对应24.5%、24.5%、26.0%和25.4%的正常幼苗建成率。(2)创制了大规模小麦突变群体:利用以上EMS浓度分别处理济麦38、济麦44、鲁研128和山农30,创制了23.9万份济麦38突变体、13万份济麦44突变体、9.3万份鲁研128突变体和14.7万份山农30突变体。(3)鉴定到千余份M密穗突变体并按表型归类分析:自M世代鉴定到2519份密穗突变体,包括济麦38/1117份、济麦44/438份、鲁研128/289份和山农30/675份,突变频率在0.31%-0.47%之间。根据密穗形态划分为椭圆型密穗、圆锥型密穗、棍棒型密穗、纺锤型密穗和长方型密穗5大类。与野生型相比,密穗突变体株高均有不同幅度的降低,穗长的大幅缩短导致密穗突变体的小穗密度显著增加;五类密穗突变体之间农艺性状也存在一定差异,其中棍棒型密穗表型优异,株高降幅相对较小,穗粒数相对较多,有望在育种上利用。Pearson相关性分析结果表明,小穗密度与株高、穗长、穗粒数呈极显著负相关。(4)分析了M世代的密穗表型:随机挑选了10份济麦38椭圆型密穗突变体,其在M世代表现出了密穗到非密穗、高秆到矮秆的性状分离,表明密穗表型能够稳定遗传。其中9个M世代家系中密穗:非密穗分离比均接近3:1,且所有密穗突变单株均表现为矮秆,另一个M世代家系中所有单株均表现为密穗。所选的10份济麦38椭圆型密穗突变性状均为显性。表型数据分析表明,10个M株系出现密穗表型单株的株高相较于非密穗和野生型均大幅度下降,其中穗下第一节间缩短幅度最大,但密穗突变单株小穗数有所增加。