小麥高密度遺傳圖譜構(gòu)建和產(chǎn)量、穗部和籽粒大小性狀QTL分析.pdf

1、泰農(nóng)18是本課題組選育的矮桿、抗倒伏、高產(chǎn)、優(yōu)質(zhì)的品種。為了解析其高產(chǎn)的遺傳基礎(chǔ)，本研究利用泰農(nóng)18和小麥品系臨麥6號雜交構(gòu)建RIL群體，利用DArT和SNP等高通量分子標記繪制高密度遺傳圖譜;多年調(diào)查產(chǎn)量及其構(gòu)成要素、穗部性狀和籽粒大小性狀，并對這些性狀進行QTL分析，以期獲得控制這些性狀的重要QTL，為進一步進行相關(guān)基因克隆和育種工作奠定基礎(chǔ)。本研究主要結(jié)果如下:
　　利用總數(shù)超過15.6萬的SSR、DArT和SNP標記掃描R

2、IL群體的184個株系，構(gòu)建了一張包含10739個標記位點的高密度遺傳圖譜。該圖譜覆蓋小麥全部21條染色體，包括5399個獨立位點，其它5340個標記表現(xiàn)共分離，其中包括105個SSR標記位點，1506個SNP位點和3788個DArT標記位點。該圖譜包括43個連鎖群，圖譜總長度為3394.47 cM，每條染色體平均長161.64 cM，獨立位點之間的平均遺傳距離0.63 cM。其中1B染色體標記密度最高，標記間平均距離0.27 cM;3

3、B染色體最長，為308.98 cM，包括539個獨立位點，標記之間的平均距離為0.57 cM。該圖譜標記數(shù)目多，圖譜密度高，大量的多態(tài)性標記，便于對目標性狀進行QTL精細定位;除了高通量的DArT和SNP標記，還有已經(jīng)廣泛應(yīng)用于遺傳圖譜構(gòu)建的SSR和DArT(wpt系列)，便于本研究的結(jié)果與前人的研究進行比較分析。
　　ANOVA分析結(jié)果表明，頂部不育小穗數(shù)的環(huán)境間變異不顯著，小區(qū)產(chǎn)量(GY)的基因型間變異達到0.05的顯著水平，

4、其它性狀的基因型和環(huán)境間的變異都達到極顯著水平(p≤0.001);多數(shù)性狀在親本泰農(nóng)18和臨麥6號之間表現(xiàn)明顯的差異，并且所有性狀在RIL群體中出現(xiàn)超親分離;GLW的遺傳力最高，為67.79％，GY的遺傳力最低，為12.95％。
　　檢測到涉及14個性狀的416個QTL位點(662個單一環(huán)境QTL)，位于小麥的21條染色體。單個QTL可解釋表型變異的4.38％～37.70％，LOD值最大值為20.78。在檢測到的所有QTL中，包括

5、產(chǎn)量及其構(gòu)成要素(GY、SN、GN、TGW)的103個QTL、穗部性狀的102個QTL和211個籽粒大小性狀(GL、GW、GH、GLW、FFD和GV)的QTL。其中產(chǎn)量及構(gòu)成要素的單個QTL可以解釋表型變異的4.76～23.05％，穗部性狀的單個QTL可解釋表型變異的4.63～37.70％，籽粒大小性狀的單個QTL可解釋表型變異的4.38～22.24％。
　　共檢測到76個高頻表達QTL(RHF-QTL)，包括233個單一環(huán)境QT

6、L，占檢測到QTL總數(shù)的35.2％，分布在除3A、3D、4D和5D外的17條染色體上，分別包括10、21和45個產(chǎn)量及其構(gòu)成要素、穗部性狀和籽粒大小性狀的QTL。其中有18個RHF-QTL可以在所有三個環(huán)境和AV中檢測到，包含5個穗部性狀(QSl-5A.2、QSl-6A.3、QSl-6B.1、QTss-5A.1和QBsss-6A.2)和13籽粒大小性狀（QTgw-1B.1、QTgw-1B.4、QTgw-6A.3、QGl-2D.1、QGl

7、-4A.1、QGl-5B.1、QGl-5B.3、QGw-1B.1、QGlw-1B.1、QGlw-2D.4、QGlw-5B.1、QGlw-7A.3、QGlw-7B.2）的QTL。另外，分別檢測到4個控制粒高（QGh-1B.1、QGh-6A.2、QGh-7B.1、QGh-7B.2）和籽粒體積（QGv-5B.1、QGv-6B.1、QGv-6D.1、QGv-7B.1）的RHF-QTL在調(diào)查的所有2個環(huán)境中都能檢測到。
　　涉及到3個或3個

8、以上性狀的QTL置信區(qū)間重疊的QTL形成了56個QTL簇(C1-C56)，分布在除1A、3A、3D、4D外的17條染色體上，包括168個性狀-QTL位點。根據(jù)這些QTL簇涉及的性狀將其分成5種類型:類型Ⅰ:涉及產(chǎn)量及其構(gòu)成要素、穗部性狀和籽粒大小性狀，25個QTL簇屬于該類型，其中C1、C24、C26、C29、C30、C31、C36、C37、C38、C39、C43、C44等12個QTL簇含有RHF-QTL;類型Ⅱ:涉及產(chǎn)量及其構(gòu)成要素和

9、穗部性狀，3個QTL簇屬于該類型，其中位于2B染色體上的C15包含一個RHF-QTL(QTss-2B);類型Ⅲ:涉及產(chǎn)量及其構(gòu)成要素和籽粒大小性狀，該類型有11個QTL簇，其中C3、C20、C40、C42、C54和C56等6個QTL簇含有RHF-QTL;類型Ⅳ:涉及穗部性狀和籽粒大小性狀，有12個QTL簇，其中C6、C10、C16、C32和C51等5個QTL簇含有RHF-QTL;類型Ⅴ:只涉及籽粒大小性狀，有5個QTL簇，其中C25、C

10、41和C53等3個QTL簇含有RHF-QTL。
　　從QTL簇涉及的性狀之間的相關(guān)性、QTL的加性效應(yīng)和條件QTL的角度分析，發(fā)現(xiàn)了3個重要的QTL簇。我們推測位于1B上的C1區(qū)間上產(chǎn)量的增加是通過千粒重的提高來實現(xiàn)的，而粒寬和粒高的增加又促進了千粒重的提高;位于6A染色體上QTL簇C38區(qū)間穗粒數(shù)的增加可能主要是由于基部不育小穗數(shù)的減少引起的，而穗長增加也在一定程度上增加了穗粒數(shù)，同時粒長、粒寬和粒高的增加共同促進了千粒重的提高

11、;位于7B染色體上控制GY(QGy-7B)和籽粒大?。≦TGw-7B、QGw-7B.2、QGh-7B.2、QGlw-7B.2和QGv.2）的QTL簇C54可能是由于粒寬和粒高的效應(yīng)促進了千粒重的增加，進而提高了產(chǎn)量。
　　對穗粒數(shù)及穗部相關(guān)性狀、千粒重及籽粒大小性狀進行條件QTL分析的結(jié)果表明，影響穗粒數(shù)的最主要因素是基部小穗不育，其次是可育小穗數(shù)，然后是穗長和頂部小穗不育;而在籽粒大小方面，粒寬和粒高對于千粒重提高的作用大于粒長