休眠基因Vp-1在小麦近缘种中等位变异的鉴定和表达特性研究

Pre-harvest sprouting (PHS) of wheat greatly reduces the quality and economic value of the grain and PHS tolerance is one of the most important traits in wheat breeding.but dormant seeds are not able to germinate and grow under conditions favorable for non-dormant seeds; therefore seed dormancy is a major factor that controls the PHS under wet weather condition. According the result of Vp-1 in common wheat,elite bread wheat and wheat related species, the proof of Vp-1 evolution in common wheat will be provided. Bread wheat (Triticum aestivum L.) is an allohexaploid species with A, B and D genomes. .so exploring the Vp-1 haplotypes in Triticum species may provide information on the origin and evolution of diversity of Vp-1 in bread wheats and facilitate the utilization of Triticum species to the development of synthetic wheat and improve the PHS tolerance of bread wheat as well.in this study, we will identify and character Vp-1 allelic variation in 73 wheat relatives materials including T.urartu Thum，Ae. speltoides Tausch and Ae. tauschii Cosson which were the A, B and D direct donor to bread wheat, at the same time, combining our previous study of Vp-1 in common wheat， elite bread wheat and parts of wheat related species:T. monococcum (genome Am), T. boeoticum (genome Am), T. durum (genomes A and B), T. dicoccoides (genomes A and B) and T.speltoides(genomes A,B and D), may selecting germplasm against wheat PHS problerm and provide the proof of Vp-1 evolution in bread wheat, and develop the mechanism of PHS tolerance in wheat.

穗发芽使小麦加工品质严重变劣、甚至完全丧失其商品价值。种子休眠特性是小麦穗发芽抗性的一个主要影响因素，休眠期的长短与穗发芽抗性强弱呈显著正相关。Vp-1是影响小麦休眠性的主效基因。在普通小麦一级基因源和二级基因源中对Vp-1基因的系统研究可以明确该基因在小麦进化过程中的发展历程，为探讨小麦穗发芽抗性机理奠定理论基础。本研究在前期对普通小麦、人工合成六倍体小麦和部分小麦近缘种(一粒小麦、二粒小麦、硬粒小麦和斯卑尔脱小麦)研究的基础上对73份普通小麦A、B和D基因组的直接供体乌拉尔图小麦、拟斯卑尔脱山羊草和粗山羊草中Vp-1基因等位变异进行准确鉴定和表达特性研究，找出休眠性极强的基因型材料，同时结合我们以前在普通小麦一级基因源中的研究成果，进一步完善Vp-1对小麦穗发芽的抗性机制研究。

小麦近缘种是小麦育种的重要基因资源，Vp-1基因是影响小麦休眠特性的主效基因。系统了解小麦近缘种中Vp-1基因的等位变异及其表达特性以及从进化角度探明Vp-1基因在小麦进化过程的历程，对于小麦抗穗发芽的研究具有非常重要的理论和实践意义。. 在小麦A基因组供体乌拉尔图小麦中中共发现４种新等位变异类型，分别命名为ＴｕＶｐ－１Ａｂｇｉ、ＴｕＶｐ－１Ａｄｆｉ、ＴｕＶｐ－１Ａｅｆｉ和ＴｕＶｐ－１Ａｃｇｈ。与普通小麦的ＴａＶｐ－１Ａａ（ＡＪ４００７１２）基因相比，这４种单倍型主要是在第３内含子中有多个ＴＴＣ不同重复，在第２和第５内含子中存在序列的缺失以及ＳＮＰｓ；用ＡＢＡ处理种子胚后，４种不同单倍型材料的ｍＲＮＡ表达水平发生变化，表明这４种单倍型对ＡＢＡ敏感性不同；乌拉尔图小麦中Ｖｐ－１Ａ 基因不同单倍型，在第２、第３和第５内含子中碱基序列的插入和缺失，影响了Ｖｐ－１Ａ 基因的表达特性及对ＡＢＡ的敏感性，从而影响种子休眠特性；鉴定和分析发现，乌拉尔图小麦ＴｕＶｐ－１Ａｄｆｉ单倍型可作为小麦穗发芽抗性资源。. 在斯卑尔脱小麦中共发现有8个新的Vp-1基因的等位变异被发现并命名，他们分别是位于A基因组的SVp1-Aa, SVp1- Ah和SVp1- Ai；位于B基因组的SVp1-Bc, SVp1-Bd和SVp1-Be；位于D基因组SVp1- Da和SVp1- Db。Vp-1A和Vp-1B基因转录本的选择性剪接也存在于斯卑尔脱小麦中， Vp-1D基因在斯卑尔脱小麦中没有检测到转录本。斯卑尔脱小麦在Vp-1A和Vp-1B基因的不同的等位变异中正确剪接转录本的表达水平不同，并且其表达水平与他们对ABA的敏感性紧密相关。因此，斯卑尔脱小麦中Vp-1转录本的错误剪接与其在基因序列中的插入和缺失已经通过多倍体化过程被保留，他们对小麦抗穗发芽育种中种质资源的选择是非常有价值的。. 野生一粒小麦和栽培一粒小麦(AmAm)、乌拉尔图小麦、（硬粒小麦和二粒小麦(AABB)、以及粗山羊草(DD)中Vp-1的单倍型进行研究中发现了该基因存在广泛的等位变异，普通小麦Vp-1基因的多态性以及选择性剪切是多倍化过程中从近缘种中遗传而来的。