小麥分子遺傳圖譜的構(gòu)建及數(shù)量性狀基因定位.pdf

1、小麥?zhǔn)鞘澜缰匾募Z食作物。小麥等農(nóng)作物的許多重要農(nóng)藝性狀(如產(chǎn)量性狀、生育期、抗逆性等)和品質(zhì)性狀是由多基因控制的數(shù)量性狀(QTL)。隨著分子遺傳學(xué)和基因組學(xué)研究的發(fā)展,對QTL的標(biāo)記、分離與利用將成為農(nóng)作物遺傳改良實踐中一個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×豫麥57的雙單倍體(Doubled Haploid,DH)群體為作圖群體,

2、構(gòu)建了小麥分子遺傳圖譜,并利用基于混合線性模型的QTLNetwork 2.0軟件,對籽粒產(chǎn)量、穗部相關(guān)性狀、株高、抽穗期、抗倒伏性、白粉病成株抗性、葉綠素含量、葉部形態(tài)(旗葉挺直角度、上三葉的長、寬和面積)等重要農(nóng)藝性狀及面粉白度(R457)、a*值、b*值、L*值、多酚氧化酶活性、濕面筋含量、面筋指數(shù)和籽粒硬度等品質(zhì)性狀共33個性狀進行了OTL定位分析,取得的主要結(jié)果如下： 1.利用高產(chǎn)、多抗的中國普通小麥花培3號和綜合性狀優(yōu)

3、良的豫麥57構(gòu)建的168個株系的DH群體為作圖群體。選用2002對不同來源的引物(包括1623對SSR引物和379對EST-SSR引物)對親本進行擴增篩選,其中270對SSR引物和17對EST-SSR引物在群體中擴增出清晰且有差異的標(biāo)記位點,大多數(shù)位點在群體中的分布符合1:1的分離比例,結(jié)果表明,該群體可用于小麥數(shù)量性狀的作圖研究。 2.用MAPMAKER/EXP3.0b軟件,將305個標(biāo)記,包括283個SSR標(biāo)記和22個EST

4、-SSR標(biāo)記位點定位在小麥的21條染色上。圖譜全長2141.7 cM,平均兩個標(biāo)記間的遺傳距離是7.02 cM,形成24個連鎖群,被定位在小麥的21條染色體上。每個連鎖群包括3～24個位點,平均每個連鎖群為12.71個位點。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,有利于進行QTL定位研究。 3. 77個(24.4％)位點發(fā)生了偏分離,其中44個位點(57.1％)偏向母本花培3號等位位點,33個位點(42.9％)

5、偏向父本豫麥57等位位點。偏分離位點在A、B和D基因組上的分布是不均衡的,分別為12、51和14個位點,其在染色體上的分布存在明顯的聚集現(xiàn)象,主要分布在染色體1A(5)、1B(12)、3B(21)和6B(13)上。 4.利用基于混合線性模型的QTLNetwork 2.0軟件,對籽粒產(chǎn)量及相關(guān)重要農(nóng)藝性狀和主要品質(zhì)性狀共33個性狀進行了2年3點的QTL定位分析,共檢測到123個加性QTLs和89對上位QTLs,分布在小麥的21條染

6、色體上。其中31個加性QTLs遺傳貢獻率較大(超過10％),屬主效基因,其余92個加性QTLs遺傳貢獻率較小(小于10％),屬微效基因。 4.1.籽粒產(chǎn)量及穗部性狀的QTLs定位。籽粒產(chǎn)量的3個加性QTLs位于2D、4A和5D染色體,可分別解釋14.07％、4.52％和10.32％的表型變異；3對上位QTLs可分別解釋2.25％、4.03％和6.51％的表型變異；穗部相關(guān)性狀(穗長、穗粒數(shù)、總小穗數(shù)、小穗著生密度、可育小穗數(shù)、千

7、粒重和粒徑)的24個加性QTLs位于1B、2B、2D、3A、3B、4A、4B、4D、5D、6A、6B、7A和7D染色體,單個QTL可解釋表型變異的1.48～15.63％,10對上位QTLs可解釋3.33～7.42％的表型變異。 4.2株高及相關(guān)農(nóng)藝性狀的QTLs定位。株高的4個加性QTLs位于3A、4B、4D和7D染色體,可分別解釋8.50％、14.51％、20.22％和2.54％的表型變異,5對上位QTLs可解釋2.62～6.

8、56％的表型變異；抽穗期的2個QTLs位于1B和5D染色體,可分別解釋3.49％和53.19％的表型變異,2對上位QTLs可分別解釋2.45％和3.44％的表型變異；白粉病成株抗性的2個QTLs位于4D和5D染色體,可分別解釋20.0％和1.3％的表型變異,2對上位QTLs可分別解釋3.6％和1.3％的表型變異；抗倒伏性的5個QTLs位于1B、2B、3A,4B和4D染色體,可分別解釋4.2％、2.5％、4.3％、2.1％和3.0％的表型

9、變異,6對上位QTLs可解釋1.0％～3.9％的表型變異；穗下節(jié)長度的5個QTLs位于3A、4B、4D、5A和7D染色體,可分別解釋2.6％、1.8％、8.2％、3.1％和12.9％的表型變異,2對上位QTLs可分別解釋8.1％和4.7％的表型變異。其中位于5DL染色體Xbarc320-Xwmc215區(qū)間的qHdSD遺傳貢獻率最大,可解釋53.19％的表型變異,該位點與Vrn-D1緊密連鎖,為通過有限回交建立近等基因系,進行該位點的精細(xì)

10、定位和圖位克隆奠定了基礎(chǔ)。 4.3植物生理性狀的QTLs定位。葉綠素(葉綠素a和葉綠素b)含量的8個QTLs位于1B、2D、4A(2)、5A、5D(2)和7A染色體,單個QTL可解釋0.84～23.29％的表型變異；葉綠素a含量的3對上位QTLs可分別解釋3.97％、1.62％和1.86％的表型變異。葉部形態(tài)(旗葉挺直角度、上三葉長、寬和面積)10個性狀檢測到31個加性QTLs單個QTL可解釋1.17～21.91％的表型變異,2

11、2對加性QTLs可解釋0.61～7.98％的表型變異。 4.4品質(zhì)性狀的QTLs定位。檢測到控制8個品質(zhì)性狀(面粉白度、a*值、b*值、L*值、多酚氧化酶活性、濕面筋含量、面筋指數(shù)和籽粒硬度)的39個加性QTLs,單個QTL可解釋0.51～25.64％的表型變異,33對上位QTLs可解釋0.60～9.14％的表型變異。 5. 新定位了22個SSR位點,發(fā)現(xiàn)了20個SSR位點新的染色體位置,豐富了分子標(biāo)記在小麥遺傳和育種中