啤用大麥品質(zhì)性狀的遺傳分析及相關(guān)QTL定位.pdf

1、大麥作為啤酒工業(yè)原料、畜牧業(yè)優(yōu)質(zhì)飼料和藏民主糧，其籽粒品質(zhì)和麥芽品質(zhì)正日益受到重視。自2002年，我國啤酒總產(chǎn)量已位居世界第一，因啤用大麥產(chǎn)量偏低和品質(zhì)欠佳，每年需從國外大量進(jìn)口啤酒大麥原料，啤用大麥品種品質(zhì)急待改進(jìn)。啤用大麥的主要品質(zhì)性狀是受多基因控制的復(fù)雜典型的數(shù)量性狀，受其本身的遺傳特性和環(huán)境條件的共同作用。啤用大麥品質(zhì)性狀之間也存在互作關(guān)系，即品質(zhì)性狀之間存在著相互促進(jìn)和相互制約的關(guān)系。本研究以185個(gè)由中國江蘇飼食兼用大麥品種

2、泰興9425和日本優(yōu)質(zhì)啤酒大麥品種Naso Nijo雜種F1的花藥培養(yǎng)DH系及其親本為材料，測(cè)定兩年試驗(yàn)材料的籽粒品質(zhì)和麥芽品質(zhì)，分析各性狀的遺傳規(guī)律及相互關(guān)系;利用SNP和SSR標(biāo)記構(gòu)建DH群體遺傳連鎖圖譜，對(duì)籽粒品質(zhì)和麥芽品質(zhì)進(jìn)行QTL定位;開發(fā)與優(yōu)異基因緊密連鎖的分子標(biāo)記，為優(yōu)質(zhì)啤用大麥品質(zhì)的分子標(biāo)記輔助選擇育種奠定基礎(chǔ)。結(jié)果如下:
　　1)親本Naso nijo的直鏈淀粉含量顯著高于泰興9425，而其支鏈淀粉含量、支/直比

3、、總淀粉含量均顯著低于泰興9425。對(duì)DH群體而言，除直鏈淀粉含量在年份間的差異不顯著外，其余淀粉含量性狀在年份間的差異均達(dá)到顯著水平或極顯著水平;淀粉含量各性狀在DH系與年份互作間的差異也達(dá)到極顯著水平。兩年淀粉含量各性狀的相關(guān)性基本一致，其中直鏈淀粉含量與總淀粉含量呈極顯著的正相關(guān)，與支鏈淀粉含量、支/直比呈極顯著的負(fù)相關(guān);支鏈淀粉含量與總淀粉含量及支/直比呈極顯著的正相關(guān);總淀粉含量與支/直比呈極顯著的負(fù)相關(guān)。2012年度和201

4、3年度大麥直鏈淀粉含量分別符合兩對(duì)連鎖互補(bǔ)作用主基因+加性多基因遺傳模型(E-2-7)和兩對(duì)連鎖抑制作用主基因模型+加性多基因遺傳模型(E-2-9)，支鏈淀粉含量均符合兩對(duì)連鎖顯性-上位性作用主基因+加性多基因遺傳模型(E-2-4)，支直淀粉含量比分別均符合兩對(duì)抑制作用主基因模型(B-1-9)和兩對(duì)重疊作用主基因模型（B-1-8），總淀粉含量均符合三對(duì)等比例加性作用主基因+加性多基因遺傳模型(G-2)。
　　2)親本Naso Ni

5、jo淀粉的峰值粘度、谷值粘度、崩解值、終止粘度、回落值、糊化時(shí)間均顯著高于泰興9425，而其糊化溫度顯著低于泰興9425。淀粉糊化特性各性狀在基因型間、年份間和基因型×年份間的差異性均達(dá)到極顯著水平。淀粉糊化特性各性狀間的相關(guān)系數(shù)在兩年份間基本一致。除糊化溫度和糊化時(shí)間與部分糊化特性相關(guān)不顯著外，其它糊化特性各性狀間均呈極顯著正相關(guān)。直鏈淀粉含量與峰值粘度、崩解值、終止粘度呈顯著或極顯著的正相關(guān)，與糊化溫度呈負(fù)相關(guān);支鏈淀粉含量與糊化溫

6、度呈正相關(guān);總淀粉含量與糊化溫度呈極正相關(guān)，與崩解值、終止粘度呈顯著或極顯著的負(fù)相關(guān)。
　　3)親本Naso nijo的麥芽微粉浸出率、α-氨基氮、可溶性氮、庫爾巴哈值、糖化力及麥芽綜合質(zhì)量均顯著高于泰興9425，而粘度、麥芽總氮顯著低于泰興9425。除麥汁粘度和糖化力在基因型×年份間及α-氨基氮在年份間不顯著外，其余麥芽品質(zhì)各性狀在基因型間、年份間及基因型×年份間的差異性均達(dá)到極顯著水平。麥芽質(zhì)量評(píng)分與籽粒品質(zhì)性狀中的直鏈淀粉含

7、量、峰值粘度、谷值粘度呈正相關(guān)。
　　4)以569個(gè)SNP和58個(gè)SSR標(biāo)記構(gòu)建該DH群體的遺傳連鎖圖譜，圖譜全長986.7cM。采用Windows QTL Cartographer V2.5作圖軟件分年度對(duì)大麥品質(zhì)性狀QTL進(jìn)行定位，兩年共檢測(cè)到6個(gè)與淀粉含量各性狀相關(guān)的QTLs，其中兩年份間均被檢測(cè)到的QTLs為2個(gè)，分別為QAC-5H和QAPC-3H-2。QAC-5H在兩年的表型變異解釋率分別為6.84％和9.91％，QAP

8、C-3H-2在兩年變異的解釋率分別為5.75％和6.02％。兩年共檢測(cè)到22個(gè)與淀粉糊化特性相關(guān)的QTLs，其中兩年均被檢測(cè)到的QTLs為6個(gè)，分別為QPV-5H、QTV-7H、QBD-7H-2、QFV-4H、QTTPV-4H和QTTPV-5H。其中QTTPV-5H的貢獻(xiàn)率最大，兩年份分別解釋表型變異的12.80％和10.88％。兩年共檢測(cè)到41個(gè)與麥芽品質(zhì)相關(guān)的QTLs，兩年均檢測(cè)到的QTLs為12個(gè)，分別為QME-3H-2、QVS-

9、3H、QAN-1H-1、QAN-5H、QTN-3H-2、QSN-1H-1、QSN-1H-2、QSN-5H、QSN-7H-2、QKI-3H、QKI-5H-2和QDP-3H-1。其中QAN-5H、QSN-5H、QKI-5H-2的貢獻(xiàn)率較大，均大于10％， QKI-5H-2的貢獻(xiàn)率最大，兩年份分別解釋表型變異的28.73％和15.46％。
　　5)根據(jù)已經(jīng)公布的大麥品種Morex全基因組數(shù)據(jù)庫的信息，以目標(biāo)區(qū)段內(nèi)水稻同源片段預(yù)測(cè)候選基因

10、，QAC-5H水稻共線性區(qū)間共有81個(gè)水稻基因，QAPC-3H-2水稻共線性區(qū)間共有225個(gè)水稻基因;與直鏈淀粉含量QAC-5H相關(guān)的候選基因是糖基轉(zhuǎn)移酶第一家族基因（Gts-1），與支鏈淀粉含量QAPC-3H-2相關(guān)的候選基因是ATP酶(ATPase); QAC-5H的候選基因GTs-1602bp處的堿基差異導(dǎo)致谷氨酸變?yōu)橘嚢彼?，并引起蛋白質(zhì)三級(jí)結(jié)構(gòu)中β-折疊片發(fā)生改變，QAPC-3H-2的候選基因ATPase4671bp處堿基A的缺

11、失，未導(dǎo)致堿基改變;特異性引物GTs-1 marker對(duì)DH群體進(jìn)行擴(kuò)增，兩年直鏈淀粉含量明顯提高，從25.67％提高到27.31％和25.78％提高到27.32％;特異性引物ATPase marker，可以明顯降低支鏈淀粉含量，分別從40.72％降低為36.15％和39.46％降低為35.78％;同時(shí)利用特異性引物GTs-1 marker和ATPase marker對(duì)18個(gè)品種進(jìn)行擴(kuò)增，顯著性提高了直鏈淀粉的含量，降低了支鏈淀粉的含量