川麥42產(chǎn)量性狀QTL定位及其等位變異對衍生后代的遺傳貢獻(xiàn).pdf

1、提高小麥產(chǎn)量潛力是小麥遺傳改良的重要任務(wù)，明確產(chǎn)量構(gòu)成因子的分子遺傳基礎(chǔ)、發(fā)掘并聚合產(chǎn)量相關(guān)的優(yōu)異基因、協(xié)調(diào)好產(chǎn)量因子之間的關(guān)系是實現(xiàn)小麥產(chǎn)量突破的關(guān)鍵。實踐證明骨干親本和代表性品種的利用大大提高了小麥產(chǎn)量遺傳改良的效率。前人對早期骨干親本的遺傳基礎(chǔ)及其利用方面的研究較多，而對目前正在使用的骨干親本和大面積推廣的代表性品種的遺傳基礎(chǔ)及其對后代品種遺傳貢獻(xiàn)的研究剛剛起步。
　　川麥42是利用國際玉米小麥改良中心(CIMMYT)人工合

2、成六倍體小麥育成的西南麥區(qū)突破性小麥品種，其產(chǎn)量高、適應(yīng)性廣，作為核心親本易培育出高產(chǎn)、穩(wěn)產(chǎn)的小麥新品種。目前，育種家利用川麥42育成的小麥新品種有12個、參加各級區(qū)域試驗的新品系達(dá)27個。本研究以川麥42為研究對象，利用其與四川推廣品種川農(nóng)16構(gòu)建的重組自交系（RIL）群體并結(jié)合SSR和DArT標(biāo)記掃描的基因型數(shù)據(jù)，構(gòu)建了遺傳連鎖圖譜，并根據(jù)6個環(huán)境下RILs群體的表型數(shù)據(jù)，定位了產(chǎn)量性狀QTLs。此外，利用親本川麥42、川農(nóng)16及其

3、衍生品種川麥104、RILs群體中的8個高產(chǎn)系以及8個低產(chǎn)系，分析了川麥42等位變異在其衍生后代中的傳遞及與產(chǎn)量性狀之間的關(guān)系;明確了川麥42染色體區(qū)段在其衍生后代中的傳遞規(guī)律及其對產(chǎn)量的貢獻(xiàn)。具體研究結(jié)果如下:
　　1、利用川麥42×川農(nóng)16127個F8 RILs構(gòu)建了一個小麥分子遺傳圖譜(NCW圖譜)。該圖譜包含644個DArT標(biāo)記和148個SSR標(biāo)記，總長度為4236.4 cM，兩標(biāo)記間平均遺傳距離為5.3 cM。A、B和D

4、基因組的長度分別為1661.3 cM、1554.5 cM、1020.6 cM，標(biāo)記個數(shù)分別為269、279、244。新構(gòu)建的NCW遺傳圖譜比較先前構(gòu)建的遺傳圖譜（即PCW圖譜），標(biāo)記增加了574個，長度增加了2223.2 cM，標(biāo)記間平均遺傳距離縮短了7cM，兩圖譜的框架具有很好的一致性。
　　2、根據(jù)川麥42/川農(nóng)16RILs群體及其在6個環(huán)境下的表型數(shù)據(jù)，通過復(fù)合區(qū)間作圖的方法定位到了54個與每平方米穗數(shù)(SSM)、穗粒數(shù)(G

5、NS)、千粒重(TKW)、單株有效分蘗(SNP)和株高(PH)等產(chǎn)量相關(guān)性狀的QTLs，其主要分布于1B、1D、3A、4A、4B、5B、6A、6B、6D、7A和7D等11條染色體上，其中在1BS、1D、4A、4D、5B、7A等染色體（臂）上富集多個產(chǎn)量性狀QTLs（QTL簇）。在4A染色體上定位到了4個增效等位基因來自川麥42的GNS QTLs，1D上定位到了增效等位基因來自川農(nóng)16的SSM QTLs，4D染色體上SNP、GNS和GY

6、QTLs重疊（增效等位基因來自川麥42），5B染色體上增效等位基因來自川麥42的TKW QTL QTkw.saas-5B在6個環(huán)境中均穩(wěn)定表達(dá)。這些與GNS、SSM、TKW和SNP相關(guān)的QTLs均能在多個環(huán)境下穩(wěn)定表達(dá)，并且絕大多數(shù)增加穗粒數(shù)的等位基因來自川麥42，增加每平方米穗數(shù)的等位基因來自川農(nóng)16。
　　3、川麥42較川農(nóng)16具有更強(qiáng)的早期活力，主要表現(xiàn)為整個地上部分比川農(nóng)16長勢旺。本研究利用川麥42/川農(nóng)16 RILs群

7、體，對水培條件下川麥42的早期活力性狀進(jìn)行了QTL分析，涉及的性狀包括苗高(SH)、葉面積(TLA)、葉片數(shù)(LN)、地上部鮮重(SFW)、地上部干重(SDW)、根數(shù)目（RN）和根部干重(RDW)。結(jié)果如下:在2A、5A、6A、7A、4B、5B、6B、3D、4D和5D等14條染色體上共檢測到52個與早期活力相關(guān)性狀的QTL，25個主效QTLs表型變異率大于10％，其中有16個增效等位基因來自親本川麥42，9個來自親本川農(nóng)16;10個根部

8、性狀QTLs中，除QRn.saas-4B外，所有與根部性狀RDW和RN相關(guān)的QTLs增效等位基因均來自川麥42，表明川麥42對整個植株早期長勢的貢獻(xiàn)較川農(nóng)16大;位于2A、5A、5B、6A、6B和7A染色體上的9個染色體區(qū)域與多個性狀相關(guān)，形成8個QTL簇，其中有6個QTL簇的增效等位基因來自川麥42。一些早期活力QTLs與產(chǎn)量性狀相關(guān)，可能對最終籽粒產(chǎn)量的形成起了重要作用。
　　4、利用18個川麥42衍生后代品種（系）（包括2個

9、新品種川麥104和川麥64，8個高產(chǎn)系和8個低產(chǎn)系），分析了川麥42的染色體區(qū)段對其衍生后代的遺傳貢獻(xiàn)及其產(chǎn)量形成的機(jī)理。在川麥104、川麥64以及8個高產(chǎn)系中，川麥42等位變異的頻率均大于55％，而絕大多數(shù)低產(chǎn)系均小于50％;高產(chǎn)系與低產(chǎn)系在1B、1D和4D的染色體區(qū)段具有明顯差異。在川麥104、川麥64和8個高產(chǎn)系中，1B和4D染色體上來自川麥42染色體區(qū)段分別對GNS和SNP具增效效應(yīng);川麥104和川麥644A染色體上來自川麥42

10、的染色體區(qū)段對GNS具有增效效應(yīng)，3A染色體上的川麥42染色體區(qū)段顯著增加TKW。這些增效QTLs的聚合最終形成了川麥42衍生后代的高產(chǎn)骨架。川麥104繼承了川麥42在4A染色體上的Xbarc170-Xbarc1047區(qū)段、5B染色體上的WPt-1432～TPt-0228區(qū)段、3A染色體上的WPt-741190～WPt-4407區(qū)段以及4D染色體上的Xbarc1183-Xcfd84區(qū)段，分別對川麥104的穗粒數(shù)、千粒重、產(chǎn)量具增效效應(yīng);

11、川麥64繼承了川麥42在1B、4A染色體上的增加穗粒數(shù)的QTLs，3A染色體上增加千粒重的QTL，以及4D染色體上增加穗粒數(shù)、籽粒產(chǎn)量的QTL區(qū)段;兩者都保留了川麥42的大穗特性，表明川麥42的大穗特性是其作為重要育種親本的一個骨干特征。綜合多個后代品種（系）來看，川麥42等位變異在高產(chǎn)衍生后代中傳遞頻率高，在低產(chǎn)衍生后代中傳遞頻率較低;川麥42染色體區(qū)段對川麥104、川麥64和8個高產(chǎn)系主要貢獻(xiàn)了高穗粒數(shù)特性。在此骨架基礎(chǔ)上，加入來自