小麦粒重相关性状的QTL定位及分子标记的开发

[目的]小麦是世界总产量第二的粮食作物,而粒重是影响小麦产量的重要因素.以和尚头(HST)和陇春23(LC23)衍生的 216 个家系重组自交系(recombinant inbred lines,RIL)群体为材料,基于 55K SNP基因型数据,针对小麦粒重相关性状进行QTL定位,开发和验证粒长主效QTL的共分离标记,为分子标记辅助选择育种提供参考.[方法]利用小麦55K SNP芯片对亲本和RIL群体进行基因分型,构建高密度遗传连锁图谱,并与中国春参考基因组IWGSC RefSeq v1.0进行相关性分析.基于完备区间作图法对多环境粒重相关性状进行QTL定位;通过对主效QTL进行方差分析,判断不同QTL间的加性互作效应,并分析其对粒重相关性状的影响.同时,根据粒长主效QTL的共分离SNP位点开发相应的竞争性等位基因特异性PCR标记(kompetitive allele specific PCR,KASP),并在 242 份国内外小麦种质构成的自然群体中进行验证.[结果]构建了和尚头/陇春 23 RIL群体的高密度遗传图谱,全长 4 543 cM,共包含 22 个连锁群,覆盖小麦 21 条染色体,平均遗传距离为 1.7 cM.遗传图谱与物理图谱具有显著相关性,Pearson相关系数为 0.77-0.99(P＜0.001).共检测到 51 个粒重相关QTL,其中,有 4 个为 3 个及以上环境稳定表达的主效QTL,分布在 2D、5A、6B和 7D染色体.根据物理区间和功能标记分析主效QTL Qtkw.nwafu-2D.1和Qtkw.nwafu-7D分别为光周期基因Ppd-D1和开花基因FT-D1,方差分析表明,二者具有显著的互作效应;Qtkw.nwafu-2D.1和Qtkw.nwafu-7D优异等位基因的聚合显著提高了小麦的千粒重和粒宽.此外,根据粒长主效位点Qgl.nwafu-5A的共分离SNP开发了相应的KASP分子标记AX-111067709,该标记在 242 份小麦组成的自然群体中与粒长和粒重性状显著相关,在不同环境下能增加粒长3.33%—4.59%(P＜0.001)和粒重5.70%—10.35%(P＜0.05).[结论]和尚头(HST)和陇春23(LC23)的粒重相关性状由多个遗传位点控制,其中,Qtkw.nwafu-2D.1和Qtkw.nwafu-7D通过加性互作效应可显著提高小麦的千粒重和粒宽.Qgl