小麥DH群體穗下節(jié)間維管束及相關(guān)性狀QTL分析.pdf

1、普通小麥(Triticum aestivum L.)是世界上最重要、最古老的糧食作物之一。小麥穗下節(jié)間維管束是光合產(chǎn)物、礦質(zhì)營養(yǎng)及水分運(yùn)輸?shù)耐ǖ?，其?shù)目、大小及功能直接影響光合產(chǎn)物向籽粒的轉(zhuǎn)移，是庫大、流暢的解剖學(xué)基礎(chǔ)。處于主要進(jìn)行光合作用的旗葉(源)與穗部(庫)之間重要位置的小麥穗下節(jié)間，其重要形態(tài)解剖性狀如穗下節(jié)間長、穗下節(jié)間維管束等性狀是由多基因控制的數(shù)量性狀(Quantitative Trait Loci，QTL)且與抗倒伏性、

2、穗部性狀密切相關(guān)。利用傳統(tǒng)的方法對這些性狀的選擇效率很低，分子標(biāo)記技術(shù)和QTL定位方法的發(fā)展為研究小麥主要農(nóng)藝性狀的遺傳規(guī)律提供了有效的手段。對QTL的標(biāo)記、分離與利用將成為農(nóng)作物遺傳改良實(shí)踐中一個(gè)重要和必不可少的組成部分，不僅可以為分子標(biāo)記輔助選擇和分子設(shè)計(jì)育種準(zhǔn)備基因資源，也可以為相關(guān)基因的精細(xì)定位和克隆奠定基礎(chǔ)。本研究以花培3號(hào)×豫麥57的雙單倍體(Doubled Haploid，DH)群體為作圖群體，構(gòu)建的小麥分子遺傳圖譜，并利

3、用基于混合線性模型的QTLNetwork 2.0軟件，對小麥穗下節(jié)間長、直徑、莖壁厚、莖壁面積、總維管束數(shù)目、大、小維管束數(shù)目、大小維管束之比8個(gè)性狀進(jìn)行了QTL定位分析，取得的主要結(jié)果如下： 1.于兩年四個(gè)環(huán)境(2007正常水肥、2008正常水肥、2008未施氮肥、2008雨養(yǎng)田)對以高產(chǎn)、多抗的中國普通小麥花培3號(hào)和綜合性狀優(yōu)良的豫麥57花藥培養(yǎng)的168個(gè)株系的DH群體調(diào)查小麥穗下節(jié)間長、直徑、莖壁厚、莖壁面積、總維管束數(shù)目

4、、大小維管束數(shù)目、大小維管束之比8個(gè)性狀進(jìn)行數(shù)量性狀分析，數(shù)據(jù)表明父母本在穗下節(jié)間長、總維管束數(shù)目、小維管束數(shù)目差異較明顯。應(yīng)用SPSS13.0軟件對DH群體進(jìn)行表現(xiàn)型分布分析，各個(gè)性狀的表現(xiàn)型基本符合正態(tài)分布。各性狀的偏度系數(shù)和峰度系數(shù)的估算結(jié)果表明，控制穗下節(jié)間長、直徑、莖壁厚度、莖壁面積、總維管束數(shù)、大維管束數(shù)、小維管束數(shù)、大小維管束之比的基因間沒有互作，該群體可用于小麥數(shù)量性狀的作圖研究。 2.用MAPMAKER/EXP

5、3.0b軟件，將324個(gè)分子標(biāo)記位點(diǎn)錨定在小麥的21條染色上。圖譜全長2485.7cM，平均兩個(gè)標(biāo)記間的遺傳距離是7.67cM，形成24個(gè)連鎖群。每個(gè)連鎖群包括3～24個(gè)位點(diǎn)，發(fā)現(xiàn)了一些標(biāo)記富集區(qū)，這些區(qū)域在不同作圖群體間多態(tài)性較高，有利于進(jìn)行QTL定位研究。 3.利用基于混合線性模型的QTLNetwork2.0軟件，對穗下節(jié)間的形態(tài)解剖的8個(gè)性狀進(jìn)行數(shù)據(jù)QTL定位分析，共檢測到20個(gè)加性QTLs和1對上位QTLs，分布在小麥的

6、10條染色體上：1A、1B、2A、2D、3D、4D、5D、6A、6D和7D。其中12個(gè)加性QTLs遺傳貢獻(xiàn)率較大(超過10％)，屬主效基因，其余8個(gè)加性QTLs遺傳貢獻(xiàn)率較小(小于10％)，屬微效基因。穗下節(jié)間維管束及相關(guān)性狀的多態(tài)性現(xiàn)象可見于染色體1A、2D、4D、5D和7D，多數(shù)加性效應(yīng)和上位性效應(yīng)位點(diǎn)都表現(xiàn)出了環(huán)境敏感性。 3.1控制總維管束數(shù)和小維管束數(shù)的位于染色體1A和2D的主效基因只在環(huán)境Ⅲ：2008年未施氮肥、環(huán)境

7、IV：2008年雨養(yǎng)田中表現(xiàn)，可能與抗性方面有共同的遺傳背景。 3.2控制穗下節(jié)間長的位于染色體4D的基因與控制株高的QTL(貢獻(xiàn)率20.22％)和抗倒伏性的微效基因位于同一區(qū)間，且都來自于母本花培3，可能與抗倒伏有關(guān)。 3.3染色體5D的區(qū)間XWMC215-XBARC345聚集了穗下節(jié)間直徑、莖壁面積、總維管束數(shù)、大維管束數(shù)、大小維管束之比的主效QTLs，且表現(xiàn)出環(huán)境敏感性，只在環(huán)境I中表達(dá)。包含于小麥籽粒產(chǎn)量及穗部相

8、關(guān)性狀(穗粒數(shù)、總小穗數(shù)、小穗著生密度)主效區(qū)間內(nèi)可能與小麥產(chǎn)量性狀密切相關(guān)。 3.4染色體7D的的區(qū)間XGWM676-XGWM437控制穗下節(jié)間長、總維管束數(shù)和小維管束數(shù)的標(biāo)記區(qū)間，在四個(gè)環(huán)境中穩(wěn)定表達(dá)，可用于分子聚合育種(Marker Assistant Selection，MAS)。 3.5在環(huán)境Ⅲ中，檢測到位于染色體2A和6D總維管束數(shù)的主效上位性效應(yīng)。QTLs沒有本身的加性效應(yīng)，卻參與了10.81％的上位性互作