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小麦加工品质主要由高分子量麦谷蛋白(high molecular weight glutenin subunits,HMW-GSs),低分子量麦谷蛋白(low molecular weight glutenin subunits,LMW-GSs)和醇溶蛋白(gliadins)的含量和组成决定。其中HMW-GSs和LMW-GSs通过分子间和分子内二硫键形成面筋蛋白复合体(gluten complex)的骨架决定面团的弹性和强度,而醇溶蛋白主要通过氢键和分子间作用力参与面筋蛋白复合体并影响面团的粘性和延展性。前人的研究表明分子量超过250 kDa的谷蛋白大聚体(gluteninmacropolymers,GMPs)的含量与面粉加工品质显著正相关,这部分GMPs不溶于50%正丙醇溶液也被称为不溶性谷蛋白(insoluble glutenin,IG)。因此,研究控制分子量较大的不溶性谷蛋白含量(insoluble glutenin content,IGC)的遗传位点能够为揭示小麦品质性状的网络调控机制提供重要线索,同时为小麦品质性状的分子标记辅助选择提供理论依据。本研究通过对来自黄淮麦区的90份普通小麦品种在4个环境(E1,2011年收获于河北赵县;E2,2011年收获于河南济源;E3,2012年收获于河北赵县;E4,2012年收获于河南济源)中IGC的关联分析获得了以下主要结果。 IGC是典型的数量性状,同时受到基因型、环境以及基因型和环境互作的影响。IGC在不同环境不同基因型之间的变异能够达到3-6倍,具有较高的基因型方差和基因与环境互作的方差,同时具有较高的广义遗传力。这些特征表明IGC主要受基因型控制,并且可以作为在育种早期快速筛选优异品质材料的方法。在4个环境中,1BL/1RS易位系显著地降低IGC。对于Glu-1位点,Glu-A1a(1Ax1),Glu-B1b(1Bx7+1By8)和Glu-D1d(1Dx5+1Dy10)在不同环境中相对于各位点的其它等位变异显著地增加IGC。此外,1BL/1RS易位系和Glu-1位点各等位变异并没有显著地影响籽粒产量。 通过关联分析检测到133个在2个以上的环境中控制IGC的分子标记,其中10个标记在4个环境中都被检测到,这10个标记的表型变异解释率最低为4.66%,最高8.03%。在这10个标记中wPt-3743和wPt-733835与Glu-D1紧密连锁,wPt-664972与Glu-A1连锁,其余的7个标记分别坐落在3个染色体区域(2AL,3BL和7BL)。通过标记辅助基因分型,在4个环境中这些染色体位点的优异等位变异相较于其劣势等位变异都显著增加IGC。此外,这些遗传位点对籽粒产量的影响表现不一致,位于3BL上的3个标记IGC的优异等位变异在E1和E3环境中显著地降低产量而在E2和E4环境中对产量的影响差异不大,其它位点的IGC优异等位变异对产量的影响差异不显著。 将wPt-2087(2A),wPt-3342(3B)和wPt-2878(7B)的序列信息与中国春的基因组序列进行比对,根据比对结果设计标记序列特异的引物命名为wPt-2087-STS,wPt-3342-ST和wPt-2878-STS。利用中国春缺四体材料将wPt-2087-ST,wPt-3342-ST和wPt-2878-STS分别定位于2A,3B和7B染色体上,并且在90份黄淮麦区的材料中进行了验证,结果与DArT标记的信息一致。利用另外来自黄淮麦区的120份普通小麦群体在2个环境(E5,2014年收获于河南辉县;E6,2014年收获于河北赵县)中的IGC数据对获得的3个STS标记进行功能验证,结果与前面一致。wPt-2087-STS和wPt-2878-STS的优异等位变异在2个环境中的平均IGC显著高于其劣势等位变异,而wPt-3342-STS优异等位变异的IGC平均值高于其劣势等位变异,但在E6中没有达到显著水平。 综上所述,本研究通过对普通小麦IGC的遗传分析,揭示了1BL/1RS易位系和Glu-1位点对IGC的影响。同时得到10个稳定地影响IGC的分子标记,对其中的3个位点进行了标记转化并且验证了其功能。研究结果为进一步解析小麦品质调控网络提供了新线索,为小麦品质分子育种提供了可利用的分子标记。