1. 研究目的与意义、国内外研究现状（文献综述）
小麦是我国的主要粮食作物，也是世界上种植最广泛的谷类作物。在小麦发育过程中，穗部是小麦的库，小麦穗型的结构决定小麦库容的遗传类型。因此小麦穗型的发育直接决定小麦的小穗数和穗粒数，从而很大程度上决定了小麦的丰产潜力。通过研究小麦穗发育的研究可以深入理解穗发育的遗传基础，发掘小麦增产潜力，具有十分重要的理论和实际意义。
现有研究认为，密穗小麦是蛋白质含量最低的小麦种质,可能成为饼干和糕点小麦选育的理想亲本[1,2]。多数密穗小麦含有利于饼干烘烤的高分子量谷蛋白亚基2 12,有的还具有优质亚基1等有利于饼干、糕点质量的亚基,如PI 157918(1,20,2 12)和PI 211201(1,13 16,2 12)[3,4,5],对密穗小麦烘烤特性和流变学特性的研究也表明其面粉适合于制作酥脆饼干或松软糕点等食品[1,2]。
有研究表明密穗小麦与普通小麦杂交具有明显的杂种优势[1],有的材料还具有矮秆基因(Rht1和Rht2)和抗条锈病基因(Bt1和Bt4)[6,7]。少数综合性状较好的密穗小麦,可直接利用,如PI 566594,PI 422411和PI 433642等极少数材料[8]。
2. 研究的基本内容和问题
研究目标和内容：
本研究利用从普通小麦诱变产生的一个极端类型的密穗突变体Meh0280与郑麦9023杂交构建的F2分离群体，对密穗突变体Meh0280的密穗性状进行遗传分析，确定Meh0280中密穗特性的遗传规律。通过筛选与密穗基因紧密连锁的标记位点，初步定位密穗基因。
拟解决的关键问题：
3. 研究的方法与方案
技术路线：
Meh0280 |
郑麦9023 |
F1 |
表型鉴定 |
F2 |
基因型分析 |
遗传分析 |
基因定位 |
自交 |
研究方法及实验方案：
(1) 材料种植与表型鉴定：Meh0280郑麦9023 F2群体种植于南京农业大学江浦实验基地。完全随机区组设计实验，每个小区一行，行长150cm，行间距25cm，播种量为30粒，开花后测定各个株系性状，包括株高、分蘖数、有效穗数、穗长、小穗数、穗粒数、千粒重等。最终确定表型时只看密穗出现与否，不考虑穗大小。出现密穗标记为1，普通小穗标记为0。
(2) DNA提取：参照应用植物基因组学实验室的《分子生物学实验指导手册》。A. 田间按株系取分蘖期幼嫩叶片，液氮冷冻粉碎，加入适量DNA提取液，充分混匀后65℃水浴30min；B. 取出离心管，冷却后加入等体积氯仿/异戊醇（24:1），震荡混匀后置于摇床摇动15min；C. 12000rpm离心15min，吸取上情转移至新的离心管；D. 加入2倍体积的预冷的乙醇，颠倒混匀，放入-20℃冰箱充分沉淀DNA；E. 挑出DNA，加入70％乙醇，摇动洗涤10min，重复两次；F. 挑出DNA，充分干燥后加入适量TE，65℃水浴溶解。
(3) PCR反应和电泳：参照应用植物基因组学实验室的《分子生物学实验指导手册》。A. PCR反应体系配制：25 μl反应体系中含有1 μg 模板，10 pmol/L 引物，dNTP各200 μmol/L，1.5 mmol/L MgCl2，0.6U Taq聚合酶。B. PCR反应程序：94℃，5min；94℃, 30s；50-60℃, 40s；72℃, 40s；循环35次；72℃, 5min。C. 聚丙烯酰胺凝胶电泳：8％的PAGE（19:1），取2.5μl PCR产物上样，电压保持在200V，电泳1.5h。银染显色，0.1%AgNO3溶液染色15min，蒸馏水漂洗后加入显影液（2％ NaOH，1％甲醛）显影3-5min，凝胶成像系统中观察和照相。
(4) 分子标记筛选和基因型分析：选择典型的普通穗型、密穗型株系各8个，构建不同表型株系的混合池，根据BSA集团分析法筛选与密穗相关的分子标记。在分子标记连锁图谱上每5-10cM选择一个标记，标记覆盖整个基因组。基因型带型分析时，来自Meh0280的带型标记为1，来自郑麦9023的带型标记为0。得到相关的分子标记后，根据前期研究中构建的小麦连锁图谱和发表的六倍体小麦遗传图谱在该标记附近选择紧密连锁的标记进行多态性分析和群体基因型分析。
(5) 遗传分析和基因定位：根据Meh0280郑麦9023 F2群体中株高、分蘖数、有效穗数、穗长、小穗数、穗粒数、千粒重的表型数据做次数分布图，分析群体中各个性状的遗传特性。分析穗部各个性状以及穗粒数之间的相关性。根据表型和基因型数据对密穗基因进行初步定位。
可行性分析：
(1) 应用植物基因组学实验室已经在前期研究中构建了密穗突变体Meh0280与郑麦9023杂交组合的F2群体，可以用于本研究的表型和基因型分析。目前已经测定了该群体的表型数据。
(2) 本实验依托应用植物基因组学实验室，具有成套的开展植物基因组学和遗传学研究的仪器设备，包括PCR仪，电泳仪，凝胶成像系统等。该实验室长期致力于小麦农艺性状和抗病虫的遗传研究，积累了丰富的分子遗传学研究经验。
4. 研究创新点
对密穗小麦的研究有利于推动小麦品质和穗发育遗传机制的研究，有利于发掘其在小麦遗传育种中的利用价值。本实验创新之处在于发现了一个极端密穗的普通小麦突变体，该突变体在自然变异群体中非常罕见，可以作为小麦遗传发育研究的重要材料。利用分子标记等方法进行对极端密穗突变体小麦进行遗传分析，预期可以定位其突变基因，初步揭示其遗传基础，为克隆密穗基因奠定基础。
5. 研究计划与进展
2014.07-2014.08：表型鉴定与遗传分析。测定2014年收获的密穗突变体Meh0280/郑麦9023群体的性状。
2014.09-2014.10：标记分析与基因定位。选择覆盖全基因组的分子标记，根据BSA法进行标记筛选，基因型分析，标记与表型相关性分析，以及基因定位。
2014.10-2015.01：整理与分析数据
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