小麦骨干亲本川麦42产量性状QTL定位

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小麦是重要的粮食作物,种植面积广泛,为人类提供了40%以上的碳水化合物。近年来,由于人口增加以及深加工等导致了小麦需求量增加,同时耕地面积的减少,对小麦单产提出了更高的要求,提高小麦单产具有重要的现实意义。川麦42是四川省农科院作物所杨武云研究员选育的一个突破性小麦优异品种,多年来用作骨干亲本培育出二十余个优良新品种,如川麦44、川麦104等。阐明骨干亲本产量性状的分子模块,对提升我国小麦育种水平和产量具有重要意义。本研究以川麦42、川农16及其构建的127个重组自交系群体(F9∶10)为材料,分别在双流、什邡,两年三个环境下种植,对株高、穗长等多个产量性状进行表型鉴定,利用Illumina公司开发的小麦90K SNP芯片,对亲本及127个家系的全基因组上81587个SNP位点进行分型,采用完备区间作图法,对产量性状进行了加性、上位性QTL的定位,取得了如下研究结果:  1、表型分析  亲本川麦42和川农16在株高、穗粒数等性状上差异显著,自交系群体间在株高、穗长等性状上符合正态分布,千粒重、穗重等性状在群体间、群体环境互作上存在着显著性差异(P=0.01),籽粒长度、籽粒宽度等性状广义遗传力变化幅度:0.5~0.92。  2、遗传图谱的绘制  亲本间共筛选出8580个多态性SNP分子标记,来自B组的标记数最多,共有4321个,占到总数的50.4%%,其次是A组,共有3224个,占到总数的37.6%,D组的分子标记最少,只有1035个,仅占到总数的12.1%。图谱全长3147.1cM,平均密度0.37cM/标记。标记密度最大的染色体是1B,标记密度0.1816cM/标记,标记密度最小的染色体是7D,密度1.87cM/标记。图谱由21个连锁群构成,覆盖小麦所有的21条染色体。  3、加性、上位性QTL分析  共检测到94个加性QTL。其中,控制单株籽粒产量的有3个,分别位于1D、2B和7B,可解释6.7%~19.0%的表型变异;控制籽粒长度的有8个,分别位于1B、1D、4A、4B、5A和5B,可解释4.3%~15.2%的表型变异,其中4A染色体上有1个QTL在环境间重复出现;控制穗粒数的有13个,分别位于1A、2D、3A、3D、4A、5A、5B、5D、6A、6B和7B,可解释5.9%~17.4%的表型变异,其中4A染色体上有一个QTL在环境间重复出现;控制籽粒面积的有11个,分别位于2A、2B、2D、4A、5A、5B和7B,可解释4.1%~19.6%的表型变异,其中2B、4A染色体上各有一个QTL在环境间重复出现;控制籽粒宽度的有10个,分别位于1A、2B、4A、5A、5B、6A、6B和7B,可解释5.5%~17.6%的表型变异,其中2B染色体上有一个QTL在环境间重复出现;控制穗重的有14个,分别位于1A、2B、2D、4B、5A、5B、5D、6A、7A和7B,可解释4.1%~21.7%的表型变异,其中5B染色体上有一个QTL在环境间重复出现;控制株高的有11个,分别位于1A、1D、2B、3A、5A、7A和7B,可解释4.1%~23.1%的表型变异,其中1D、2B、5A和7A染色体上各有一个QTL在环境间重复出现;控制穗长的有9个,分别位于1B、2A、2B、4D、5A和5B,可解释6.9%~15.6%的表型变异,其中5A染色体上有一个QTL在环境间重复出现;控制于粒重的有12个,分别位于1A、2B、3B、4A、5A、5B、6A和7B,可解释5.0%~19.3%的表型变异,其中2B染色体上有一个QTL在环境间重复出现;控制分蘖的有3个,分别位于6B和7A,可解释9.5%~10.0%的表型变异。  上位性分析共检测到40对互作因子。其中,控制籽粒长度、籽粒宽度、穗粒数、穗重、株高、分蘖的各有1对互作因子,可解释10.7%~27%的表型变异;控制籽粒面积的有2对互作因子,可解释11.0%~11.8%的表型变异;控制千粒重的有3对互作因子,可解释9.3%~22.0%的表型变异;控制穗长的互作因子较多,共检测到29对互作因子,可解释1.6%~15.1%的表型变异。  这些QTL既可开发分子标记用于辅助育种、加快育种进程,也可用于进一步精细定位,克隆控制这些产量性状的基因,为小麦的品种分子设计与分子育种提供材料。
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