【摘 要】
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小麦（Triticum aestivum L.）是我国的主要粮食作物之一,选育高产、抗病、优质的小麦新品种是保障小麦生产安全的重要手段。近20年来（1997-2016年）,作为我国小麦六大主产区之一的四川麦区审定了约165小麦新品种,这些品种为四川小麦生产做出了突出贡献。本研究以四川省审定的156份小麦新品种和77份四川地方品种组成的四川小麦种质群体为研究对象,在多环境下对其农艺性状和籽粒性状表型
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小麦（Triticum aestivum L.）是我国的主要粮食作物之一,选育高产、抗病、优质的小麦新品种是保障小麦生产安全的重要手段。近20年来（1997-2016年）,作为我国小麦六大主产区之一的四川麦区审定了约165小麦新品种,这些品种为四川小麦生产做出了突出贡献。本研究以四川省审定的156份小麦新品种和77份四川地方品种组成的四川小麦种质群体为研究对象,在多环境下对其农艺性状和籽粒性状表型进行评价,并结合小麦55K SNP芯片的全基因组分子扫描,解析四川小麦种质群体的遗传多样性、群体结构及连锁不平衡程度,从分子水平上揭示四川小麦种质遗传基础,为育种利用提供理论依据;同时采用全基因组关联分析,发掘控制小麦农艺性状与籽粒性状等的位点或区段,为重要育种目标性状相关基因的高效利用提供依据。获得主要研究结果如下:1、在2019年三个环境下:温江、崇州和雅安,对供试233份对四川小麦种质的农艺性状与籽粒性状进行评价,结果表明,四川小麦种质的农艺性状与籽粒性状有着丰富的表型多样性。除可育小穗数之外,四川小麦地方品种和育成品种在株高、有效分蘖数、芒长、穗粒数、千粒重和籽粒直线长宽等农艺性状和籽粒性状上存在差异显著。四川小麦地方品种的有效分蘖数、株高、总小穗数、不孕小穗数、穗密度、小穗粒数、穗粒数等性状平均值均高于育成品种,而其穗长、千粒重和籽粒直线长宽等性状均低于育成品种。其中,有效分蘖数表现为地方品种（7.39）>育成品种（5.72）,千粒重表现为育成品种（47.27g）>地方品种（37.43g）。基于田间表型筛选获得了11份大穗品种（穗粒重≥2.1g、穗长≥10cm、穗粒数≥60个、千粒重≥45g）,均为育成品种;19份密穗种质（穗密度≥2.2）,其中10份地方品种,9份育成品种;19份多分蘖品种（有效分蘖数≥10个）,其中育成品种7份,地方品种12份;15份高粒重品种（千粒重≥50g）,均为育成品种。这些优异品种可应用于小麦育种。2、利用55K SNP标记对四川小麦种质进行全基因组扫描。总共获得44059个有效标记,其中B基因组标记最多,有16770个,D基因组最少,有11263个;第二同源群分布最多（6849个）,第四同源群分布最少（5519个）;2A染色体上的SNP标记最多,为2547个,4D染色体上的SNP标记最少,为944个。全基因组水平基因多样性指数平均为0.380,多态性信息含量平均为0.301,表明四川小麦种质的基因多样性和基因多态性比较丰富,是小麦育种优异的基因资源。在亚基因组水平上,B基因组的基因多样性和多态性信息含量最高（0.396和0.312）,D基因组最低（0.369和0.293）。通过对比四川地方种质和育成种质之间的分子遗传多样性,发现除2A染色体外,地方种质所有染色体的多态性信息含量和基因多样性均低于育成种质,主要等位基因频率均高于于育成种质。3、对目标性状进行全基因组关联分析,以-log10（P）≥3为为阈值筛选显著关联的标记,共获得208个至少在两个环境下与目标性状关联的标记,其中168个标记均在三个环境中检测到。在这些标记中,分别有5、36、6、20、5、41、1、2、19、9、6和4个分子标记与有效分蘖数、株高、穗长、芒长、总小穗数、不孕小穗数、可育小穗数、穗密度、小穗粒数、穗粒数、穗粒重和千粒重显著关联;籽粒直线长、籽粒直线宽、籽粒表面积、籽粒周长和籽粒宽长比分别关联到2、8、18、13和13个分子标记,这些标记非均匀分布在小麦的21条染色体上。根据LD衰减距离2.25Mb,在多环境中能重复检测到的显著关联分子标记可划分为173个QTL区段,所有QTL可解释3.3%～45.4%的表型变异。4、对穗粒数、总小穗数和千粒重的潜在新位点进行单倍型分析,结果表明,TKW-Hap2为增加千粒重的优良单倍型,KNS-Hap2为增加穗粒数的优良单倍型,TSS-Hap1为增加小穗数的优良单倍型。优异单倍型组合中,TKW-Hap2/TSS-Hap1/KNS--Hap2组合类型的性状表现较好,只含有TSS-Hap1单倍型的材料的性状表现较差。以上结果表明优良单倍型的组合可以提高小麦产量。5、对控制有效分蘖数、总小穗数、穗粒数以及千粒重的11个潜在新QTL进行候选基因分析,共发现50个候选基因,这些候选基因涉及细胞的分化和增殖、植物激素的调节、碳水化合物的转运和合成以及氨基酸的代谢过程等。
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