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钾是限制小麦生长的矿质营养元素,小麦缺钾会导致抗逆能力下降、品质劣化和产量降低。筛选耐低钾小麦种质资源,研究小麦耐低钾遗传机理是缓解我国钾素资源匮乏、保障国家粮食安全的重要途径。本研究以198份黄淮南片小麦品种(系)为供试材料,设置低钾胁迫和正常钾水平两个处理,通过水培试验研究了低钾胁迫对小麦苗期20个性状的影响,采用主成分分析和隶属函数分析对小麦品种(系)的耐低钾能力进行综合评价,利用小麦35 K高密度SNP芯片对20个小麦苗期性状耐低钾系数进行全基因组关联分析,利用显著关联位点的SNP延伸序列搜寻候选基因并分析功能。研究结果如下:(1)本研究小麦苗期的20个性状在基因型间和两个钾水平间的差异都达到了极显著水平。与正常钾水平相比,在低钾胁迫条件下小麦16个苗期性状(SPAD值、株高、根长、地上部鲜重、地下部鲜重、总鲜重、地上部干重、地下部干重、总干重、地上部钾浓度、地下部钾浓度、总钾浓度、地上部钾累积量、地下部钾累积量、钾累积量根冠比、总钾累积量)均显著下降,4个苗期性状(干重根冠比、地上部钾利用指数、地下部钾利用指数和总钾利用指数)均显著增加。低钾、正常钾水平下的钾累积量根冠比及其耐低钾系数在基因型间均有较大的变异,与大部分性状均显著相关,故钾累积量根冠比的耐低钾系数可以作为水培试验中小麦苗期耐低钾能力的一个重要评价指标。(2)通过主成分分析、隶属函数分析计算小麦耐低钾综合评价值(D值),通过聚类分析将198份小麦品种(系)分为四类:强耐低钾型小麦(3份)、弱耐低钾型小麦(18份)、弱钾敏感型小麦(142份)和强钾敏感型小麦(35份)。其中,强耐低钾型小麦为小偃81、偃科028和豫麦8号。(3)关联分析共检测到199个与小麦苗期性状耐低钾系数显著关联(P<0.001)的SNP标记,分布在除了4D染色体的20条染色体上,单个SNP位点的表型变异解释率(R~2)范围为5.69%-11.59%。40个SNP位点与多个性状(至少2个)相关联。其中与至少5个性状显著关联的SNP位点有6个,分别为AX-94966068(1B)、AX-94412451(5B)、AX-95190993(6B)、AX-94684890(6B)、AX-94642776(2D)和AX-94836731(2D)。(5)对显著关联SNP位点的候选基因进行搜寻和分析,共发现65个可能与低钾胁迫响应相关的候选基因,其中Traes CS5D02G032700编码的RHM1参与调控拟南芥根毛的形成;Traes CS1A02G046400编码的TBL10参与细胞壁组分的O-乙酰化反应,参与非生物胁迫响应;Traes CS6D02G244200和Traes CS6A02G270900编码的Rop GEF14参与ROP的信号转导过程有关;Traes CSU02G105300编码的过氧化氢酶CAT3与植物逆境胁迫(盐碱、干旱、氧化、低温和低钾等)响应有关;Traes CS2B02G306000编码的KUP1参与在缺钾胁迫条件中钾从根系向地上部的运输。