合成小麥抗穗發(fā)芽QTL定位及六個(gè)籽粒萌發(fā)相關(guān)基因分子鑒定.pdf

1、小麥穗發(fā)芽是世界性災(zāi)害，嚴(yán)重影響小麥的產(chǎn)量和品質(zhì)。小麥穗發(fā)芽受數(shù)量性狀控制，目前已鑒定穗發(fā)芽位點(diǎn)遍布于小麥全部21條染色體上，其中位于第三同源群和第四同源群上的較多。影響小麥穗發(fā)芽的因素很多，包括種子休眠性、ABA敏感性、遲熟淀粉酶及籽粒顏色等，盡管已有相關(guān)基因的報(bào)道，但是目前還缺乏關(guān)于這些基因的調(diào)控位點(diǎn)與抗穗發(fā)芽QTL之間關(guān)系的報(bào)道。因而挖掘更多的抗穗發(fā)芽QTL并鑒定其與這些功能基因的團(tuán)控位點(diǎn)之間的關(guān)系對(duì)于有效進(jìn)行分子輔助育種有更大的

2、價(jià)值。本研究利用小麥660K SNP芯片對(duì)抗穗發(fā)芽人工合成小麥SHW-L1（強(qiáng)休眠節(jié)節(jié)麥AS60與四川地方四倍體小麥AS2255合成）與易發(fā)芽小麥川麥32產(chǎn)生的RILs群體（F10，171個(gè)株系）構(gòu)建高密度遺傳圖譜。利用該圖譜進(jìn)行抗穗發(fā)芽QTL定位并在SHW-L1育種后代中對(duì)QTL效應(yīng)進(jìn)行評(píng)價(jià)。同時(shí)，對(duì)高等電點(diǎn)淀粉酶編碼基因TaA my1及ABA信號(hào)相關(guān)基因TaVp1、TaSdr4、TaAIP2和TaSnrk2.6進(jìn)行了表達(dá)模式分析及e

3、QTL定位，分析與抗穗發(fā)芽QTL重疊的eQTL并挖掘重要eQTL位點(diǎn)的候選基因，獲得的主要研究結(jié)果如下:
　　1)利用AxiomTM wheat660k Arrays基因芯片對(duì)SHW-L1和川麥32重組自交系構(gòu)建高密度遺傳圖譜，平均密度為每個(gè)位點(diǎn)0.148cM和143kb（小麥基因組大小參照IWGSC數(shù)據(jù)）。利用該遺傳圖譜在2010年-2015年共10個(gè)獨(dú)立環(huán)境下進(jìn)行抗穗發(fā)芽QTL定位，定位到9個(gè)可在至少兩個(gè)環(huán)境中穩(wěn)定的QTLs，

4、其中qPHS.sicau-1B和qPHS.sicau-3D.2可在8個(gè)環(huán)境中重復(fù)檢測(cè)到，同時(shí)對(duì)該群體籽粒顏色QTL的定位，發(fā)現(xiàn)qPHS.sicau-3D.2與種皮顏色QTLqGC.sicau-3D重疊，與調(diào)控顏色的轉(zhuǎn)錄因子Tamyb10-D相近，而另外一個(gè)新主效QTL qPHS.sicau-1B與籽粒顏色無(wú)關(guān)。
　　2)利用SHW-L1與四川主栽品種雜交，創(chuàng)制了一批抗穗發(fā)芽新材料，其中小麥新材料蜀麥580（劉登才、張連全等選育，2

5、016年通過(guò)云南省區(qū)試）的穗發(fā)芽抗性水平與SHW-L1相當(dāng)，7天發(fā)芽率比普通小麥降低30％。對(duì)蜀麥580的遺傳背景進(jìn)行分析，其中源自節(jié)節(jié)麥的兩個(gè)抗穗發(fā)芽QTL qPHS.sicau-3D.1和qPHS.sicau-3D.2成功導(dǎo)入蜀麥580中，而另一個(gè)主效位點(diǎn)qPHS.sicau-1B可能也導(dǎo)入（正在精細(xì)定位驗(yàn)證）。
　　3)控制萌發(fā)速率的關(guān)鍵基因TaAmy1屬于大麥AMY2-1亞家族，其在SHW-L1和川麥32間存在6個(gè)SNPs

6、。TaAmy1基因在川麥32籽粒發(fā)育后期的表達(dá)顯著高于抗穗發(fā)芽親本SHW-L1，通過(guò)基因表達(dá)差異在1BS上定位到與主效抗穗發(fā)芽位點(diǎn)qPHS.sicau-1B位置重疊eQTL位點(diǎn)eqamy1.sicau-DPA30，說(shuō)明qPHS.sicau-1B在籽粒發(fā)育后期可能通過(guò)降低TaA my1基因表達(dá)水平從而提升穗發(fā)芽抗性。
　　4) TaVp1基因在SHW-L1中的表達(dá)水平持續(xù)高于川麥32，同時(shí)TaVp1基因eQTL eqABA.sica

7、u-1B.1與穗發(fā)芽QTL qPHS.sicau-1B、α-淀粉酶eQTLeqamy1-DPA30重疊，說(shuō)明TaVp1基因表達(dá)的差異參與了該位點(diǎn)對(duì)穗發(fā)芽抗性的調(diào)控。
　　5)對(duì)調(diào)控TaVp1基因在開(kāi)花后15、20天表達(dá)的eQTL eqABA.sicau-1D進(jìn)行了進(jìn)一步的分析，該區(qū)間共線(xiàn)與水稻5號(hào)染色體上2.8Mb區(qū)間內(nèi)，根據(jù)水稻基因的功能注釋?zhuān)阉鞯?個(gè)相關(guān)基因TaABI1、TaGAox20、TaA kin10和TaRav1。其

8、中TaRav1基因的表達(dá)模式與Ta Vp1相同，說(shuō)明TaRav1反式調(diào)控TaVp1（與擬南芥中類(lèi)似）。在開(kāi)花后15天和20天控制TaRav1表達(dá)的QTL定位，與TaVp1、TaSdr4、TaAIP2、TaSnrk2.6及TaAmy1已定位的eQTL位點(diǎn)重疊，說(shuō)明TaRav1基因與其它基因可能同時(shí)受到上游基因的調(diào)控。
　　6)川麥32與SHW-L1中TaRav1-D基因共存在5個(gè)SNPs，分別位于-234bp，-91bp，+18bp