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大麦不仅是我国啤酒工业和畜牧业的主要原料,同时也是藏区的主要粮食作物。尽管我国啤酒产量已连续十二年位居世界第一,但人均消费量还远低于发达国家的平均水平,我国啤酒大麦生产现状和未来消费需求之间将产生巨大缺口;不仅如此,裸大麦(青稞)虽是藏族同胞的主粮,但藏区青稞平均亩产不足300公斤,与其他作物相比,产量水平可提升空间较大。由此可见,提高大麦产量对大麦产业的可持续发展具有重要意义。发掘蕴藏于我国大麦种质中的优异等位变异并开展分子辅助育种,是进行大麦品种改良、培育高产大麦品种的重要手段。对于满足我国日益增长的啤酒消费需求、保障青稞粮食生产以及维护民族团结和地区稳定等都具有重要意义。本研究利用40对EST-SSR分子标记对大麦初级核心样本中筛选出的186份裸大麦的粒宽和千粒重性状进行全基因组关联分析,找到12个与大麦粒宽和千粒重性状高度相关的标记位点,其中位于大麦1H染色体的GBM1451位点贡献率最高,该位点对应候选基因的功能注释为水稻OsGS5同源基因,将其命名为HvGS5基因。通过基因等位变异分析和单基因关联分析,在该基因上的32个变异位点中,发现8个与粒宽和千粒重显著相关的位点。其中,第二外显子上InDel-8处的串联重复序列(TCG)n数目变异以及启动子区SNP-6处的T/A碱基变异与粒宽和千粒重两个性状均极显著相关,In Del-8对千粒重和粒宽两个性状的贡献率分别达到10.61%和11.16%,而SNP-6对粒宽贡献率达到7.5%。基因多态性分析所获得的8种HvGS5基因的单倍型对应种质中,粒宽和千粒重两个性状除单倍型H5比H4有所增加外,总体呈H1到H8逐渐降低的趋势。这与该基因编码区的In Del-8处重复区段的基序(TCG)数目变化趋势呈显著负相关,推测是由于所编码蛋白丝氨酸数目相应增加,酶活性增强,导致粒宽变窄,千粒重降低;此外,对8种单倍型植株在籽粒发育阶段的种子和颖壳中HvGS5基因的表达量进行检测的结果表明,该基因在籽粒中的表达量从单倍型H1到H8呈现逐渐增加的趋势,单倍型H5基因表达量相比H4有所下降。该基因在籽粒发育过程中的转录水平与大麦籽粒大小呈显著负相关,即表达量越高,粒宽越窄,千粒重越小。启动子元件分析结果表明,该基因启动子区SNP-6处T/A碱基变异引起一个转录起始元件(TATA-box)缺失,因此推测SNP-6可能是影响基因转录进而影响粒宽和千粒重性状的另一关键位点。