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随着分子遗传学和基因组学研究的发展,构建小麦分子遗传图谱,对控制小麦重要农艺性状和品质性状的QTL进行定位,对小麦产量和品质性状的改良具有重要的意义。本研究以糯质小麦糯麦1号和优质强筋小麦藁城8901构建的重组自交系(RIL)群体作为作图群体,构建了一张小麦分子遗传图谱,并利用完备区间作图软件Icimapping v3.0,对小麦抽穗期、株高、穗长、总小穗数、可育小穗数、小穗着生密度、穗粒数等主要农艺性状和面粉蛋白质含量、面粉白度、面团揉混特性和淀粉糊化特性等品质性状进行了QTL定位分析,取得主要结果如下:
1.糯麦1号是早熟全糯性小麦品种,藁城8901是全国著名的优质强筋小麦品种。利用由这两个品种构建的含256个家系的RIL群体,选用912个DArT标记和213对SSR引物对亲本及后代家系进行筛选,共有479个DArT标记和14对SSR引物可用于遗传图谱的构建。大多数位点在群体中的分布符合1:1的分离。
2.用MAPMAKER/EXP3.0b软件,将498个标记,其中包括479个DArT标记、14个SSR标记、2个HMW-GS标记和3个Wx蛋白亚基标记,定位在小麦21条染色体上。遗传图谱覆盖小麦基因组全长4229.7cM,标记间的平均距离是9.77cM,形成24条连锁群。平均每条连锁群长度为176.2cM,每条连锁群上有3~42个位点。卡方检测表明,总共有168个标记发生了偏分离现象,占标记总数的33.7%。其中偏向母本糯麦1号的有62个DArT标记和1个SSR标记,偏向父本藁城8901的有104个DArT标记和1个糯蛋白亚基标记,主要分布在2A、2B、4D、5B染色体上。另外新定位了55个DArT标记,分布在除2A、2B、3A、4B和5B以外的其他染色体上。
3.对在3个不同环境下得到的小麦主要农艺性状和品质性状表型数据和3个环境表型数据的平均值进行QTL分析,共检测到172个加性QTL。其中控制农艺性状和品质性状的分别为65个QTL和107个QTL。在控制7个农艺性状的65个QTL中,有11个在两个或三个不同环境中被检测到即环境间稳定表达的QTL,其中又有5个QTL在各个环境中的贡献率均大于10%,属于环境间稳定表达的主效QTL,分布在1B和6B染色体上,涉及抽穗期、株高、穗长和小穗着生密度;在控制4个品质性状的107个QTL中,有32个是环境间稳定表达的QTL,其中属于主效QTL的共有11个,分布在1D、2D、4A和7D染色体上。
4.在对小麦株高、抽穗期、穗部性状和品质性状的QTL定位中发现,QTL分布有区域化趋势,表现出的一因多效或紧密连锁效应,相关性高的性状之间有一些共同的QTL位点。在1A、1B、1D、2A、3B、4A、6A、6B、7A和7D染色体的某些区段都检测到了控制两种或两种以上不同性状的同一位点。其中1A染色体的wPt-9757-Glu-A1区段、1B染色体的wPt-3563-wPt-8226和wPt-6442-wPt-3824区段、1D染色体的cfd-183-wPt-729773和Glu-D1-wPt-3743区段、4A染色体的wPt-664948-Wx-B1和Wx-B1-wPt-0105区段、6A染色体的wPt-729920-wPt-664792区段、6B染色体的wPt-730273-wPt-6329区段、7A染色体的wPt-731311-Wx-A1区段和7D的染色体Wx-D1-wPt-664368区段检测到了34个环境间稳定表达的QTL富集区,包括的性状有株高、抽穗期、穗密度、面粉蛋白质含量、面粉白度、所有揉混参数和糊化参数。
5.HMW-GS标记附近检测到了控制小麦揉混特性的环境间稳定表达的主效QTL,且与Glu-D1标记连锁的QTL效应值大于与Glu-A1标记连锁的效应值,进一步从分子水平上说明了HMW-GS对小麦面团揉混特性有重要影响,并且Glu-D1位点的贡献较大。此外还发现6A染色体也是控制揉混特性的重要染色体。
6.控制面粉蛋白质含量、峰值高度(MPV)、峰值宽度(MPW)和淀粉糊化参数的QTL与Wx蛋白亚基标记紧密连锁,说明糯蛋白亚基的缺失不仅直接影响了小麦淀粉的糊化特性,而且与面粉蛋白质含量的变化有一定关系,从而影响了与蛋白质相关的品质性状。此外,在2D染色体的wPt-6687-wPt-731336区段新定位了一个控制稀懈值的环境间稳定表达的主效QTL。