小麦回交导入系群体遗传图谱的构建和抗旱相关性状的QTL定位

来源 :山西农业大学 | 被引量 : 1次 | 上传用户:fei061101
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提高小麦产量是保障我国粮食安全的主要途径,干旱是影响小麦产量最主要因素。分析小麦抗旱相关性状的遗传机制及选育携有高产抗旱性状的小麦近等基因系可为选育高产品种提供基础。本研究以小麦回交导入系(Introgressionline,IL)[(鲁麦14×陕旱8675)×鲁麦14](BC3F5)群体及其亲本为材料,通过SSR分子标记检测,对不同水分条件下小麦抗旱相关性状(株高(PH)、穗长(SL)、单株有效分蘖(SNP)、抽穗期(DH)、穗下节长(FIL)、旗叶叶枕-穗基部长(LPSB)、相对穗下节长(RFIL)、相对旗叶叶枕-穗基部长(RLPSB)、结实小穗数(FNS)、上部不孕小穗数(SST)、下部不孕小穗数(SSB)、穗粒数(GNS)、单株产量(GWP)和千粒重(TGW))进行QTL定位,揭示小麦抗旱相关性状的遗传基础和QTL表达规律。研究结果如下:1、用700对SSR标记引物对小麦回交导入系群体双亲进行多态性分析,共检测到208对多态性标记,占有效扩增29.71%。通过回交导入系群体基因型检测,鲁麦14遗传背景回复率达92.9%,接近其理论值93.8%。2、依据Somer发表的遗传连锁图谱,将192个标记整合到回交导入系群体连锁图上。其中,178个标记至少出现在1个导入系中,占多态性标记92.71%。染色体上多态性标记为5-13个,平均每条染色体9.14个,标记间平均距离为13.38cM,其中5D染色体上标记数最多,为13个;4B染色体上最少,仅有5个。在160个导入系中,所有株系都含有供体亲本陕旱8675的导入片段,每个导入系含有1—46个供体片段,平均8.04个,导入片段的长度在12.8 cM—940.3cM之间,平均长度为133.7cM,它们在基因组中所占的比例0.5%—38.7%。3、对160个导入系株系14个抗旱相关性状的分析表明,在雨养和灌溉两种水分条件下,性状变异系数在0.05%—225%之间,多数性状均值偏向受体亲本鲁麦14;从性状变异范围可以看出,回交导入系群体除WW条件下的结实小穗数,DS的有效分蘖、穗粒数和单株产量外,其它性状普遍表现超双亲,但是所有性状均表现超受体亲本鲁麦14,这可能是从陕旱8675导入的染色体片段(基因)作用于表型的结果。各性状在灌溉和干旱胁迫之间的表型值除SST外均表现为极显著正相关。4、共检測到78个抗旱相关性状的加性QTL(A-QTL)和187对上位性QTL(AA-QTL),主要分布除1D以外所有的染色体上。在Xbarc5(2A)、Xwmc144(2D)、Xwmc41(2D)、Xwmc169(3A)和Xcfd14(7D)等标记附近同时分布控制2个抗旱相关性状 A-QTL;在 Xwmc134(1B)、Xwmc757(4A)、Xbarc3(6A)和 Xwmc201(6A)等标记位点附近分布着同时控制3个或3个以上抗旱相关性状A-QTL;在Xbarc148(1A)、Xwmc134(1B)、Xwmc201(6A)和 Xbarc3(6A)等标记附近分布同时控制抗旱性状的 A-QTL 和 AA-QTL。其中,QPH.cgb.6A.4、QSL.cgb.2A.2、QLPSB.cgb.6A.4、QSST:cgb.3A.4和QTGW.cgb.6A.5对表型变异有较大贡献率,在9.03%—17.33%;这些位点可能是控制抗旱相关性状的主效QTL。由于检测到的上位性QTL较多且效应较大,加性QTL较少其效应也较小,因此上位性效应在上述性状的遗传中可能起主要作用。5、在染色体的一些区段上形成QTL热点区域。共发现9个由A-QTL和30对由AA-QTL组成的热点区域。其中,位于1A染色体的Xgwm136、xbarc83、Xbarc148、Xwmc312 和 Xgwm497、1B 染色体的 Xwmc134、Xbarc81 和 Xwmc776、2A 染色体的Xbarc5,2B染色体的Xgwm501、2D染色体的Xwmc144和Xwmc41、3A染色体的Xwmc169、4A 染色体的 Xwmc757 和 Xgwm610,5A 染色体的 Xwmc524 和 Xgwm410、6A 染色体的 Xwmc145、Xwmc256、Xbarc3 和 Xwmc201、7D 染色体的 Xcfd14 等标记附近成为控制小麦抗旱相关性状QTL的重要热点区域,说明这些染色体区段可能承载着大量目标性状基因。本研究利用鲁麦14/陕旱8675回交导入系群体检测到一些稳定表达及一因多效的QTL位点,这些位点位于Xwmc757(4A),Xwmc201(6A)等标记附近,对于构建QTL-NIL,进行QTL的功能研究及其图位克隆具有重要意义。
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