小麦粒重相关性状的QTL定位及分子标记的开发

作     者：张泽源 李玥 赵文莎 顾晶晶 张傲琰 张海龙 宋鹏博 吴建辉 张传量 宋全昊 简俊涛 孙道杰 王兴荣 ZHANG ZeYuan;LI Yue;ZHAO WenSha;GU JingJing;ZHANG AoYan;ZHANG HaiLong;SONG PengBo;WU JianHui;ZHANG ChuanLiang;SONG QuanHao;JIAN JunTao;SUN DaoJie;WANG XingRong

作者机构：西北农林科技大学农学院 甘肃省农业科学院作物研究所 洛阳市农林科学院 驻马店市农业科学院 南阳市农业科学院 

出 版 物：《中国农业科学》 (Scientia Agricultura Sinica)

年 卷 期：2023年第56卷第21期

页      面：4137-4149页

核心收录：

学科分类：09[农学] 0901[农学-作物学] 

基　　金：陕西省“两链”融合重点专项(2023KXJ-011) 

主　　题：小麦 千粒重 QTL KASP标记 分子标记辅助选择育种 

摘      要：【目的】小麦是世界总产量第二的粮食作物，而粒重是影响小麦产量的重要因素。以和尚头（HST）和陇春23(LC23)衍生的216个家系重组自交系（recombinant inbred lines,RIL）群体为材料，基于55K SNP基因型数据，针对小麦粒重相关性状进行QTL定位，开发和验证粒长主效QTL的共分离标记，为分子标记辅助选择育种提供参考。【方法】利用小麦55K SNP芯片对亲本和RIL群体进行基因分型，构建高密度遗传连锁图谱，并与中国春参考基因组IWGSC RefSeq v1.0进行相关性分析。基于完备区间作图法对多环境粒重相关性状进行QTL定位；通过对主效QTL进行方差分析，判断不同QTL间的加性互作效应，并分析其对粒重相关性状的影响。同时，根据粒长主效QTL的共分离SNP位点开发相应的竞争性等位基因特异性PCR标记（kompetitive allele specific PCR,KASP），并在242份国内外小麦种质构成的自然群体中进行验证。【结果】构建了和尚头/陇春23 RIL群体的高密度遗传图谱，全长4 543 cM，共包含22个连锁群，覆盖小麦21条染色体，平均遗传距离为1.7 cM。遗传图谱与物理图谱具有显著相关性，Pearson相关系数为0.77—0.99(P0.001)。共检测到51个粒重相关QTL，其中，有4个为3个及以上环境稳定表达的主效QTL，分布在2D、5A、6B和7D染色体。根据物理区间和功能标记分析主效QTL ***-2D.1和***-7D分别为光周期基因Ppd-D1和开花基因FT-D1，方差分析表明，二者具有显著的互作效应；***-2D.1和***-7D优异等位基因的聚合显著提高了小麦的千粒重和粒宽。此外，根据粒长主效位点***-5A的共分离SNP开发了相应的KASP分子标记AX-111067709，该标记在242份小麦组成的自然群体中与粒长和粒重性状显著相关，在不同环境下能增加粒长3.33%—4.59%(P0.001)和粒重5.70%—10.35%(P0.05)。【结论】和尚头（HST）和陇春23(LC23)的粒重相关性状由多个遗传位点控制，其中，***-2D.1和***-7D通过加性互作效应可显著提高小麦的千粒重和粒宽。***-5A与粒重和粒长具有显著相关性，其共分离分子标记AX-11106770可应用于分子标记辅助选择育种。