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发掘人工合成小麦中增加千粒重的QTL

廖祥政  
【摘要】: 小麦是世界上最重要的粮食作物之一,由于瓶颈效应与长期选择,使现代栽培小麦的遗传基础狭窄。小麦野生近缘种中存在有大量可用于小麦改良的优异基因。因此,发掘并利用小麦野生近缘种中的优异基因,有利于拓宽栽培小麦的遗传基础。千粒重是小麦产量的构成因素之一,进一步提高千粒重是小麦超高产育种的一条重要途径。然而千粒重与穗粒数和穗数通常呈负相关,与株高正相关,成为小麦超高产育种的重要限制因素。本研究利用四倍体波斯小麦(2n=28,AABB)与粗山羊草Ae38(2n=14,DD)杂交人工合成的六倍体小麦Am3为供体亲本,普通小麦莱州953为轮回亲本,经5次回交的两个F_(2:3)次级分离群体(高千粒重群体85个家系和低千粒重群体75个家系)为材料,通过分子标记检测,发掘人工合成小麦中增加千粒重的QTL,并对其它农艺性状进行QTL定位,为QTL的进一步精细定位和克隆等研究奠定基础。主要结果如下: 1.采用SSR荧光标记分析技术和银染技术相结合的方法用648对不同来源的SSR引物对亲本莱州953和Am3进行多态性检测,其中348对引物在两亲本间有稳定的多态性,多态性频率为53.7%。有66对SSR引物在高千粒重导入系群体中出现多态性,占多态性标记的18.96%。有63对SSR引物在低千粒重导入系群体中出现多态性,占多态性标记的18.1%。 2.利用Map Manager软件,将高千粒重导入系群体的58个多态性SSR标记定位在小麦8条染色体上,连锁图总长为344.6cM,平均每个标记间的遗传距离为5.9cM。同样的方法将低千粒重导入系群体的52个多态性SSR标记定位在小麦9条染色体上,连锁图的总长为366.9cM,平均每个标记间的遗传距离为7.1cM。导入片段远远大于理论值。 3.利用Windows QTL Cartographer 2.0软件,采用复合区间作图法取LOD≥2.5为阈值,对两个群体进行QTL检测。在高千粒重群体中共检测到10个QTL,其中3个千粒重QTL分别位于1A、3D和4B染色体上,1个粒长QTL位于7B染色体上,2个粒宽QTL分别位于1A、和4B染色体上,2个穗数QTL分别位于4B和7B染色体上,2个株高QTL分别位于3D和4B染色体上。在低千粒重群体中共检测到17个QTL,其中3个千粒重QTL分别位于1A、4B和7B染色体上,4个粒长QTL分别位于1A和2D染色体上,1个粒宽QTL位于7B染色体上,2个穗数QTL分别位于4B和7B染色体上,2个株高QTL分别位于2D和4B染色体上,5抽穗期QTL分别位于2A、2D、6B和7B染色体上。 4.在高千粒重导入系群体中,共检测到3个来自Am3增加千粒重的新的QTL位点(QGw.caas-1A1、QGw.caas-3D、QGw.caas-4B1)。QGw.caas-3D在3个环境中都检测到,解释表型变异18.1%-31.8%,增加千粒重2.3-4.8 g,表明该QTL是一个稳定的主效QTL。QGw.caas-1A1在2个环境中检测到,解释表型变异21.4%-33.8%,增加千粒重2.7-3.8 g。QGw.caas-4B1在2个环境中检测到,解释表型变异10.9%-30.2%,增加干粒重3.9-4.8 g。所发现的增加千粒重QTL与穗数、穗粒数和株高不存在不利的相关关系,有利于千粒重、穗数、穗粒数的同步提高及株高的降低,因此是较为理想的提高千粒重的QTL。 5.虽然轮回亲本Am3的农艺性状比莱州953的差,但在导入系群体中,通过表型选择和QTL分析,选出了一些农艺性状比轮回亲本莱州953有较大改良的导入系。如高千粒重导入系IL6的平均千粒重为60.5g,平均穗粒数53.3粒,平均株高83.6cm,平均单株穗数5.8个;多粒导入系IL39的平均穗粒数83.6粒,千粒重45.9g,平均穗数5.3个,株高84.3cm。这些导入系已分发到小麦育种单位用于小麦品种的遗传改良,选育含有人工合成小麦有利基因/QTL的小麦新品种。


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