【摘 要】
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千粒重（Thousand grain wight,TGW）是决定小麦产量潜力的关键因素之一,属于多基因控制的复杂数量性状。深入解析TGW遗传基础,对小麦产量形成的分子遗传改良具有重要意义。本研究以1套重组自交系（Recombinant inbred line,RIL）群体为供试材料,对TGW进行多环境QTL定位和遗传解析。通过元分析,在全基因组水平上挖掘一致性主效QTL位点,筛选和鉴定控制小麦粒重
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千粒重（Thousand grain wight,TGW）是决定小麦产量潜力的关键因素之一,属于多基因控制的复杂数量性状。深入解析TGW遗传基础,对小麦产量形成的分子遗传改良具有重要意义。本研究以1套重组自交系（Recombinant inbred line,RIL）群体为供试材料,对TGW进行多环境QTL定位和遗传解析。通过元分析,在全基因组水平上挖掘一致性主效QTL位点,筛选和鉴定控制小麦粒重相关的候选基因。主要研究结果如下:（1）在不同环境条件下,小麦RIL群体TGW表型变异广泛,存在超亲分离,遗传力为0.76。共检测到25个控制TGW的加性QTL,主要分布在除2D和5A外的所有染色体上,对表型变异的贡献率为4.59～13.49%。其中,Qtgw.acs-1A、Qtgw.acs-5B.1、Qtgw.acs-5D、Qtgw.acs-3A和Qtgw.acs-6D等5个QTL能在2个以上环境稳定表达,对表型变异的贡献率为7.83～13.49%。（2）通过对395个TGW初始QTL进行元分析发现,共有246个初始QTL映射形成75个MQTL,主要分布在染色体1A、1B、2A、2B、2D、3A、3B、4A、5B、5D、6A、6B、6D、7A和7B等染色体上。MQTL的平均置信区间比初始QTL缩小2.89倍,对应物理区间在0.63～312.56 Mb之间。（3）结合小麦RNA-Seq数据库,在重要MQTL物理区间内,共筛选出243个在籽粒和穗中高表达或特异表达的候选基因。通过KEGG分析发现,这些候选基因主要富集在泛素介导的蛋白降解途径、氨基糖和核苷酸糖代谢途径和丝裂原活化蛋白激酶信号通路等途径。其中,较多候选基因属于某一类基因家族或基因簇,例如SINA、F-box和细胞色素P450等,这些家族基因可能在小麦籽粒发育中起重要作用。（4）通过生物信息学分析,在小麦中共鉴定出137个Ta SINAs家族成员基因,所有成员均含SINA保守结构域,分布在除5B外的所有染色体上,各家族成员之间存在大量重复事件。该家族成员可分为5个亚族,各亚族均包含独特的motif,其启动子区域存在大量与植物生长发育和逆境调控相关的顺式作用元件。大部分Ta SINAs家族成员在穗和籽粒中较高表达或特异性表达。（5）利用Wheat Union数据库中的667份六倍体小麦重测序数据,对137个Ta SINAs基因家族成员进行单倍型分析,发现大部分Ta SINAs基因存在2种及以上单倍型,其中有9个基因与TGW表型显著相关。通过预测Ta SINA101基因不同单倍型启动子区顺式作用元件,发现Ta SINA101-Hap I单倍型启动子区存在与籽粒发育密切相关的转录因子结合位点。通过单倍型地理分布分析发现,Ta SINA101-Hap I在小麦育种过程中得到积极选择,可能为优异单倍型。
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