小麥氮高效材料篩選及氮效率相關(guān)性狀QTL定位.pdf

1、小麥?zhǔn)鞘澜缟先蠹Z食作物之一，同時(shí)也是食品、飼料及工業(yè)生產(chǎn)中最主要的原料。隨著全球人口的不斷增多，對(duì)小麥的需求量也越來(lái)越大，如何穩(wěn)定提高其產(chǎn)量成為了農(nóng)業(yè)生產(chǎn)最重要的任務(wù)之一。氮素作為小麥生長(zhǎng)發(fā)育中不可或缺的營(yíng)養(yǎng)元素，在小麥產(chǎn)量形成的過(guò)程中起到了不可替代的作用。為了滿足日益增長(zhǎng)的糧食需求，生產(chǎn)上一味追求提高作物單產(chǎn)，導(dǎo)致氮肥施用量逐年增加，對(duì)環(huán)境造成了嚴(yán)重破壞，同時(shí)還造成作物養(yǎng)分利用效率降低，生產(chǎn)成本提高等一系列問(wèn)題。因此，如何提高小麥氮

2、素利用效率，減少氮肥施入，成為了迫切需要解決的問(wèn)題。
　　大量研究表明，同一作物不同品種（系）對(duì)氮素的吸收利用能力不同，氮高效材料小麥能夠在相對(duì)較低的氮供應(yīng)條件下正常生長(zhǎng)?？梢?jiàn)，氮高效小麥品種的培育是提高小麥氮素利用效率的重要途徑，而對(duì)具有較強(qiáng)氮效率的小麥種質(zhì)資源的篩選則是培育氮高效小麥品種的基礎(chǔ)。同時(shí)，對(duì)于氮效率相關(guān)基因的定位也被證明是提高小麥氮效率的另一重要方法。但是氮素利用效率屬于多基因控制的數(shù)量性狀，易受環(huán)境影響，用傳統(tǒng)的

3、遺傳分析方法難以準(zhǔn)確找到控制氮效率的相關(guān)基因，而QTL技術(shù)手段能夠?qū)Φ氏嚓P(guān)基因進(jìn)行快速與精準(zhǔn)的挖掘，通過(guò)QTL定位研究可揭示小麥氮素利用效率的遺傳控制，為小麥氮高效分子標(biāo)記輔助育種奠定基礎(chǔ)。
　　因此，本研究以含171個(gè)株系的重組自交系群體（SHW-L1×川麥32）及其親本為研究材料，設(shè)置正常施氮與低氮脅迫兩種氮水平，通過(guò)連續(xù)兩年的大田試驗(yàn)，對(duì)氮高效材料與氮效率相關(guān)性狀進(jìn)行篩選與QTL定位研究，以期從該重組自交系群體中篩選出氮

4、素高效利用的小麥株系，尋找控制氮素利用的相關(guān)遺傳位點(diǎn)，為氮高效分子標(biāo)記輔助育種與遺傳改良奠定基礎(chǔ)，同時(shí)為優(yōu)質(zhì)資源的發(fā)掘與利用提供參考。主要結(jié)論如下:
　　(1)以植株各部分含氮量、吸氮量以及植株氮素利用效率、氮素收獲指數(shù)、氮素干物質(zhì)生產(chǎn)效率、株高等13個(gè)性狀的相對(duì)值作為篩選指標(biāo)體系，通過(guò)主成分分析與系統(tǒng)聚類分析方法，成功地在171個(gè)小麥株系中篩選得到了23個(gè)具有較高氮素利用效率的材料。其中，2013年篩選到了12個(gè)株系，其材料編號(hào)

5、分別為36、119、210、46、42、150、74、97、50、132、38以及39;2014年則篩選到了13個(gè)株系，其材料編號(hào)分別為65、30、109、144、171、63、59、166、38、51、223、53以及146，而編號(hào)為38與59的2個(gè)株系在2013與2014年中均被篩選得到。
　　(2)在4種環(huán)境條件下共檢測(cè)到了98個(gè)控制氮效率相關(guān)性狀的QTL位點(diǎn)，分布于小麥所有21條染色體上，包括70個(gè)控制氮素指標(biāo)與28個(gè)控制

6、主要農(nóng)藝性狀的位點(diǎn)。其中，46個(gè)位點(diǎn)的正向加性效應(yīng)來(lái)源于人工合成六倍體小麥SHW-L1，占所有QTL位點(diǎn)數(shù)的46.94％。在4種環(huán)境下同時(shí)檢測(cè)到的位點(diǎn)數(shù)有5個(gè)，分別控制著小麥的單株分蘗數(shù)與單株有效穗數(shù)，分布在2A、4A、5A（2個(gè)）以及6A等4條染色體上。同時(shí)，控制同一性狀，不在同一位點(diǎn)但區(qū)間位置卻十分相近的位點(diǎn)共26個(gè)，分布在1B、1D、2A、2D、4A、5A、6A、7A以及7D染色體上，控制了除秸稈吸氮量、籽粒吸氮量、植株吸氮量以及