小麦面筋聚集特性相关基因的定位与分析

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面筋是小麦面粉加水搅拌后由多种蛋白质形成的一种特有的网状结构,决定面团的弹性和延展性,是小麦能加工成各种面制品的基础。面筋聚集特性对小麦的加工品质有重要影响。利用面筋峰值仪(Gluto Peak)可以对反映面筋聚集特性的9个性状的参数进行测定。现有研究多集中于面筋峰值仪测定的各性状值与传统仪器测得的对应参数的相关性研究,而对面筋聚集特性的遗传分析较少。因此,挖掘面筋聚集特性相关遗传位点,解析其聚集的遗传机制,是优质小麦育种的重要研究内容。本研究以207份国内外小麦品种组成的关联群体和以漯珍1号与郑育麦9987为双亲构建的包含196个株系的重组自交系(Recombination inbred line,RIL)群体为材料,利用面筋峰值仪测定反映面筋聚集特性的9个性状,鉴定出了控制面筋聚集特性的主效QTL(Qantitative Trait Locus)和重要遗传位点。主要研究结果如下:1、利用面筋峰值仪测得2个群体中各品种(系)的面筋聚集特性。其中关联群体中表型的变异系数为12.56%~62.61%,广义遗传力为85%~95%;RIL群体的亲本漯珍1号的表型值高于郑育麦9987,RIL群体内表型的变异系数为8.27%~36.98%,广义遗传力为43%~83%。面筋聚集特性的9个性状在两个群体中均呈正态分布。面筋峰值仪测得的各性状中A3的变异系数和广义遗传力最高,且表型值与PMT显著相关,以上2个性状值可作为研究面筋聚集特性的重要指标。2、基于小麦660K芯片和测定的面筋聚集特性参数对关联群体的面筋聚集特性进行全基因组关联分析,共检测到68个QTL,分布在除5D外的20条染色体上,各个QTL的表型贡献率为7.56%~24.21%。各个QTL中贡献率最高的Peak SNP(Single nucleotide Polymorphism)的有利等位基因聚合后的9个性状值明显提升。与已报道的小麦品质相关位点比较,68个QTL中的14个为本研究新检测到的,将其中两个新的QTL相关的Peak SNP-AX-111083649和AX-95660756转化为KASP标记。AX-111083649所在QTL中存在一个PLATZ转录因子Traes CS3A02G497600,该基因在AX-111083649不同基因型材料中的种子表达量有显著差异,可能为QTL的候选基因。3、基于SLAF(Specific Locus Amplified Fragment)标记构建的高密度遗传连锁图谱,采用全基因组复合区间作图法对RIL群体的面筋聚集特性进行连锁分析。在小麦的14条染色体上共检测出33个加性QTL,其LOD值范围为2.52~31.82,分别解释1.82%~3.50%的表型变异。有8个QTL同时控制三个及以上的性状,在染色体上呈簇状分布。RIL群体同关联分析群体检测到的QTL在染色体1DS、1DL、3AS和4DS上存在共定位。基于1DS.1上QTL簇紧密连锁的SNP(Whaas14785)开发了KASP标记,用于分子标记辅助育种。漯珍1号在1DS.1上的基因Traes CS1D02G009900存在一个的密码子提前终止(PTC)突变,推测可能是1DS.1上QTL的候选基因。
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