成都生物所在小麥穗型形成的遺傳基礎解析方面取得進展

發布時間：2021-08-05 11:44 原文鏈接：成都生物所在小麥穗型形成的遺傳基礎解析方面取得進展

　　小麥（Triticum aestivum L.）作為最重要的糧食作物之一，為全世界人口提供了約20%的能量攝入和重要的蛋白質來源。我國是小麥生產和消費第一大國，培育高產小麥品種，不斷提高小麥產量是保障我國糧食安全的重要措施之一。穗長和穗密度作為重要的穗相關性狀，與產量密切相關。因此鑒定、驗證和克隆穗長和穗密度相關的數量性狀位點（QTL）或基因對于解析它們的遺傳機制，培育高產小麥具有重要的意義。

　　為了解析小麥穗長和穗密度的遺傳機制，中科院成都生物研究所龍海研究團隊利用川麥42×科成麥1號的DH群體（CK1）和川麥42×川農16的RIL群體（CC）在多個環境中進行QTL定位。其中川麥42是由四川省農業科學院楊武云研究員利用人工合成小麥的培育優良小麥品種，具有產量高，抗條銹病能力強等優點。相比于川麥42，科成麥1號和川農16穗長較短，穗密度較高。基于3年2點5個環境的表型數據，共鑒定到34個穗長和穗密度的QTL，其中6個主效QTL在超過4個環境中被穩定檢測到，解釋了7.13-33.6%的表型變異。這些主效QTL位于染色體5A和6A上的兩個基因組區域，分別被命名為QSc/Sl.cib-5A和QSc/Sl.cib-6A。兩個主效QTL對穗長和穗密度的影響存在顯著的加性效應。此外通過開發與之緊密連鎖的KASP分子標記，在不同的遺傳背景中進一步驗證了QSc/Sl.cib-5A和QSc/Sl.cib-6A。比較分析結果表明，QSc/Sl.cib-5A不是春化基因Vrn-A1和基因Q；QSc/Sl.cib-6A可能是新的穗長和穗密度位點。效應分析結果顯示，QSc/Sl.cib-5A和QSc/Sl.cib-6A對其他產量相關性狀包括株高、千粒重和粒長均具有顯著的影響。此外，基于基因表達模式、基因注釋、直系同源分析和序列差異分析，TraesCS5A01G301400和TraesCS6A01G090300被認為是QSc/Sl.cib-5A和QSc/Sl.cib-6A可能的候選基因。本研究鑒定到的主效QTL和開發的KASP分子標記為后續穗長和穗密度相關基因的精細定位和克隆奠定了理論基礎，也有助于小麥的分子標記輔助育種。

　　該結果以“Identification and validation of two major QTLs for spike compactness and length in bread wheat (Triticum aestivum L.) showing pleiotropic effects on yield-related traits”為題在農林科學Top期刊Theoretical and Applied Genetics上發表（DOI:10.1007/s00122-021-03918-8）。四川農業大學和中國科學院成都生物研究所聯合培養博士生李濤為論文第一作者，中國科學院成都生物研究所龍海副研究員為通訊作者。四川農業大學小麥研究所魏育明教授團隊和四川省農科院作物研究所楊武云研究員團隊對本研究提供了很大幫助。感謝中國農科院作科所高麗鋒老師提供了55k芯片數據，感謝小麥研究聯盟多組學網站整合的研究工具為本研究引物設計和數據分析提供了便利。該研究得到國家重點研發項目(2016YFD0100102)、四川省農作物分子育種平臺項目（2016NZ0103）、四川省科技廳重點研發項目 (2020YFSY0049)、中國科學院戰略先導專項(XDA08020205)以及四川省麥類作物育種攻關項目(2016NYZ0030) 的資助。