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普通小麦品质性状遗传与QTL分析

张立平  
【摘要】: 品质改良是我国小麦育种的重要研究领域。利用传统数量遗传学和分子数量遗传学(QTL分析)研究品质性状的遗传规律并对其基因进行定位,可为分子标记辅助选择和品质育种提供理论基础。本研究以中优9507为母本、5个不同面筋强度的品种(安农91168、高优503、冀5099、鲁麦5改良系和晋麦45)为父本,配制了5个杂交组合,对其亲本、F_1、F_2和F_(2:3)进行了加显效应、杂种优势、变异分布、遗传力、遗传进度以及品质性状间的相关性进行了分析,利用中优9507×CA9632的双单倍体群体(doubled-haploid popularion)进行了分子标记遗传图谱构建,并以三个地点的数据对面筋强度相关性状(SDS沉淀值与和面仪参数)、籽粒蛋白质含量、籽粒硬度、面粉颜色、籽粒黄色素含量和籽粒PPO活性进行QTL分析。此外,利用贮藏蛋白的分子标记进行了小麦品质育种标记辅助选择初探。主要结果如下: 1.面筋强度遗传研究 1.1 以中优9507为母本的五个组合F_1代籽粒蛋白质含量和SDS沉淀值杂种优势不明显,基本介于双亲之间。不同组合的加显效应存在较大的差异。 1.2 亲本选配很大程度上决定了早代的分离范围和选择潜力,即F_(2:3)家系中的分离情况主要决定于两个亲本间性状的差异程度,差异越大,该性状在后代中稳定的时间越长。在以中优9507为母本的强筋×强筋和强筋×中强筋组合更容易筛选到品质性状优良的单株。 1.3 大多数组合的P_3 SDS沉淀值与和面仪参数呈极显著相关,但在中优9507/鲁麦5改良系的组合中,SDS沉淀值与衰落角的相关性未达到显著水平。 1.4 SDS沉淀值的遗传力和遗传进度明显高于籽粒蛋白质含量。用相关法和回归法计算籽粒蛋白质含量的狭义遗传力分别为22.5-58.9%(相关法)和20.0-38.3%(回归法);SDS沉淀值的狭义遗传力分别为62.9-89.5%(相关法)和43.7-75.6%(回归法)。籽粒蛋白质含量与SDS-沉淀值的广义遗传力分别为38.1-79.1%和60.5-87.7%。而且SDS沉淀值在5%和10%选择压力下的现实遗传力和遗传进度也显著高于蛋白质含量的遗传力,因此沉淀值应作为F_2代的主要选择指标。 2.面筋强度相关性状的QTL分析 2.1 不同类型品系品质比较表明,Glu-D1和1BS对面筋强度影响最大。1BS对SDS沉淀值及和面图的大多数指标有较大的影响,但对宽度指数的作用略小;Glu-D1对和面图的大多数指标都有较大影响,但对高峰宽度和SDS沉淀值的作用较小;Glu-A3对面筋强度的贡献较小,Glu-A3d对SDS沉淀值有一定的正向作用。5+10亚基对1BL/1RS易位系的面筋强度具有较大的补偿作用。 2.2 将143个SSR位点、4个贮藏蛋白标记和26个AFLP标记共173个位点,绘制在包含21条染色体的标记连锁图上。连锁图的总长度是2881cM,标记间的平均遗传距离为16.6cN,,同时将18个未定位的WMC SSR标记定位在染色体的相应位置。 2.3 三种QTL分析方法(简单线性回归法、区间作图法和复合区间作图法)以及BSA法的 结果表明,影响面筋强度性状(SDS-沉淀值与和面仪参数)的主效 QTL 是 GIUW和 GlujiL%IIW。 2.4 籽粒蛋白质含量的QTL有6个,分布在 IBL、ZDL、SA、SD、6A和 7D,其中 SD和 ZDL 上的 QTL的效应略大一些,LOD值为 2.6和 2.7,贡献率分别为 13.4%和 15.5%。 2.5 籽粒硬度的 QTL主要在 ZDL、IA、ZB、4D和 SD,其中 Xu190(SDS)对硬度的作用较 大,LOD值为8.1,贡献率为32.3%。 3.面粉(团)颜色性状的QTL分析 3.二 面粉白度L值是多基因控制的性状,主效叭L位于4D、4A和 SD,LOD值分别为 4.7-7.6、 2.6-5.豆和 3.5-5.二,贡献率分别为 14.8-23.4%、13.6-16.3%和 10.0-16.6%。此外,IBS上 也有一个效应中等的QTL,SD上硬度主效QTL位置附近存在一个效应较小的QTL。 3.2 面粉黄度b*值的主效QTL位于7AL和4D,LOD值为 5.5-9.1和 7.4-8.1,贡献率为 12.9-37.6%和 18.7-21.1%。其它饥L位于 IBS、IDS、ZDL、3A,其中 3A的效应较大,LOD值 为3.4-4.5,贡献率为10.7-14.1%。此外,还存在一个位于SDS、与硬度相同的QTL。 3.3 控制籽粒黄色素含量的 QTL主要有三个,分别位于 7AL、3DL和 ZDL,其中主效 QTL位 于7AL,LOD值8.2-9.5,贡献率为25.7-33.9%。 3.4 控制籽粒P 活性的主效QTL有两个,分别位于ZAL和ZDL,其中ZAL上的QTL的效应 大一些,LOD值为9.6-23.5,贡献率37.9-50.0%;位于ZDL的QTL的LOD值为7.8-16.l, 贡献率为25.0-29.l%。 3.5 相关性较高的性状间存在共同的QTL。 4.贮藏蛋白分于标记在小麦品质育种中的辅助选择 4.1 利用aU -yn*nH-yn*nH aU-”忏0/1么UU甘从 oUnd和oiw对部分栽培品种和后代群 体进行了分析,表明这些标记存在较高的多态性,其中已找到GIUnd3位点的优质低分子量 麦谷蛋白亚基d与劣质亚基U、yU=ChJ位点优质亚基b的特异PCR产物。 4.2 用 GIU7ChJ. GliW和 ..Mvxb复合引物叽R检测普通小麦 IBL/IRS易位系,可以鉴别 该易位系的纯合体和杂合体,补充了该易位系的鉴定方法,并对IAL/IRS和 IDL/IRS易位系 的鉴


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