小麦产量与三要素及三要素间的条件和非条件QTL定位
小麦（Triticum aestivum L.）是具有分蘖成穗特性的禾本科植物，其单位面积产量由单位面积穗数、每穗粒数和粒重（一般用千粒重表示），即产量“三因素”构成。在一定范围内每一个因素的增加，都可提高产量。本研究利用3个遗传群体对小麦的产量及其三要素进行非条件和条件QTL分析，从单个QTL/基因水平上阐明了小麦产量与其构成“三因素”呈正相关，而产量构成“三因素”之间一般呈负相关的遗传基础。鉴定到增加单位面积穗数而不显著减少穗粒数和千粒重、或增加穗粒数而不显著降低千粒重和单位面积穗数的有利QTL/基因，为结合分子标记辅助育种方法，聚合单位面积穗数、每穗粒数和粒重的有利等位基因，培育大穗、大粒和多粒的产量大幅度提高的小麦新品种具有十分重要的意义。获得如下主要研究结果: 1.整合了含有182个家系的RIL群体（简称C群体）和含有256个家系的RIL群体（简称D群体）的遗传图谱，获得了一张包括802个位点的整合分子遗传图谱，其中DArT标记位点734个、SSR标记位点62个、TaGW2-CAPS（粒重基因）标记位点1个、Glu-A1和Glu-D1标记位点各1个和Wx-A1、Wx-B1和Wx-D1蛋白亚基标记位点各1个。该整合图谱含有31个连锁群，覆盖小麦基因组的21条染色体，共覆盖小麦基因组长度6034.1 cM。单个染色体长度为3.5-425.3 cM，标记间平均距离为7.52cM。 2.利用QTL IciMapping v3.3软件，对C群体、D群体和含有168个家系的DH群体（简称DH群体）进行条件和非条件QTL分析，共检测到控制产量及产量三要素的92个加性非条件的QTL，其中有11个QTL在2个环境中均被重复检测到，5个QTL在3个环境中均被重复检测到，1个QTL在5个环境中均被检测到，这些QTL为环境间稳定表达的QTL。32个QTL的贡献率大于10％，其中QTKW-D-2D-3.2、QTKW-D-2D-2.1和QKNPS-DH-7B-2.1贡献率分别高达64.40％、31.91％和34.07％，这些为控制产量或产量构成因素的主效QTL。34个QTL位于1A、2B、2D、3A、3B、4A、4B、6A和6D染色体的同一区段，表现为“一因多效”。 3.在3个群体中，当单位面积产量分别给定单位面积穗数、穗粒数和千粒重及单位面积穗数、穗粒数和千粒重相互给定条件下，共检测到181个条件QTL，3个群体中分别可解释4.59％-20.29％、5.14％-35.63％和3.62％-69.59％的表型变异，除了染色体3D和7D外，共覆盖了其他19条染色体。 4.利用非条件QTL和条件QTL对比分析方法，首次在QTL水平上解析了产量与三要素及三要素之间的遗传关系。检测到17个条件QTL，其中QSN-DH-2B、QSN-DH-3A、QSN-DH-6D、QSN-D-1A-1.1和QSN-D-3B-2.1等5个QTL在提高单位面积穗数的同时，并不导致穗粒数的降低;QKNPS-DH-2B-2.1和QKNPS-D-5提高穗粒数的同时，并不导致单位面积穗数的降低;QKNPS-DH-1A、QKNPS-DH-2D-1.1和QKNPS-DH-6A等3个QTL在提高穗粒数的同时，并不导致千粒重和单位面积穗数的降低;QTKW-DH-5B、QTKW-DH-7B和QTKW-C-4B-2.1等3个QTL在提高千粒重的同时，并不导致穗粒数的降低;QTKW-DH-4B和QTKW-D-2B-1.1等2个QTL在提高千粒重的同时，并不导致单位面积穗数和穗粒数的降低;QY-DH-2D-1.1和QY-DH-3A是提高产量的QTL。这些QTL是克服小麦单位面积穗数、每穗粒数和粒重之间负相关矛盾的重要的基因位点。 5.在C群体和D群体中，共检测154个QTL，其中52个为非条件QTL，102个为条件QTL。利用BioMercator V3.0软件的QTL映射功能，对154个QTL进行了映射分析，其中有149个QTL映射到C和D群体的公共图谱上，但有33个QTL位于gap上，最后映射到公共图谱的QTL有116个。 6.共检测到控制产量、单位面积穗数、穗粒数和千粒重的41对非条件的上位性QTL和63对条件的上位性QTL，其中有10对上位QTL解释的表型变异大于40％，尤其是位于wPt-8492-wPt-1454区间的QSN-C-2B与位于Xgwm190-wPt-6429区间的QSN-C-5D、位于wPt-5704-wPt-667891区间的QSN-C-3B与位于wPt-666615-wPt-666008区间的QSN-C-6D，位于wPt-5313-Xgpw7646区间的QSN-C-3D和位于wPt-666615-wPt-666008区间的QSN-C-6D分别解释高达59.07％、51.65％和50.77％的表型变异。加性QTKW-DH-3A-2.1与上位性QTKW-DH-3A位于Xcfa2170-Xbarc51同一个区间内。
小麦;产量性状;遗传图谱;数量性状;基因位点;QTL定位
山东农业大学
博士
作物遗传育种
田纪春
2014
中文
S512.103.53
150
2014-10-28（万方平台首次上网日期，不代表论文的发表时间）