小麥胚芽鞘顏色相關(guān)性狀的QTL定位分析

劉皓 王華忠 王立暉 范兆軍

摘要：以國際小麥作圖組織提供的W7984×Opata85重組近交群體為材料，對其2002和2005年收獲的親本和114個株系進(jìn)行胚芽鞘顏色鑒定，并利用基于混合線性模型的QTL作圖軟件WinQTLCart2.5進(jìn)行胚芽鞘顏色相關(guān)QTL的定位分析。結(jié)果表明：采用復(fù)合區(qū)間作圖比區(qū)間作圖的數(shù)據(jù)結(jié)果更準(zhǔn)確可靠；2B和7D染色體對小麥胚芽鞘顏色貢獻(xiàn)最大。

關(guān)鍵詞：小麥；胚芽鞘顏色；QTL；定位分析

中圖分類號：S512.1 文獻(xiàn)標(biāo)識碼：A 文章編號：1674-1161（2015）06-0014-04

小麥等農(nóng)作物的許多重要農(nóng)藝性狀和經(jīng)濟(jì)性狀如產(chǎn)量、品質(zhì)、生育期、胚芽鞘顏色等，一般是由多基因控制的數(shù)量性狀。目前，在小麥育種上可以采取QTL定位分析方法，在相應(yīng)染色體上找出影響小麥相對性狀的QTL位點(diǎn)，借以通過對該QTL的改進(jìn)，達(dá)到改良小麥品種的目的。

W7984×Opata85重組自交群體是國際小麥作圖組織用于構(gòu)建小麥遺傳連鎖圖的作圖群體。該群體的雙親遺傳差異大，分子標(biāo)記多樣性頻率高，利用該群體繪制的小麥遺傳連鎖圖譜的分子標(biāo)記已達(dá)近千個，平均每條染色體上有40多個標(biāo)記，已達(dá)到較為飽和的程度。目前，利用該群體已對小麥黃斑?。≒yrenophora tritici-repentis）、小麥葉銹病（Puccinia recondite）、小麥白粉?。˙lumeria graminis）、小麥品質(zhì)、產(chǎn)量構(gòu)成因素等許多重要的目標(biāo)性狀進(jìn)行作圖?，F(xiàn)對該群體進(jìn)行籽粒胚芽鞘顏色數(shù)量性狀分離分析和QTL定位。

1 材料與方法

1.1 試驗(yàn)材料

國際小麥作圖組織（ITMI）的W7984×Opata85重組自交系群體由南京農(nóng)業(yè)大學(xué)作物遺傳與種質(zhì)創(chuàng)新國家重點(diǎn)實(shí)驗(yàn)室提供，其中Opata85為國際小麥玉米改良中心（CIMMYT）培育的春小麥品種，W7984是由硬粒小麥（Triticum durum）Altar84與粗山羊草（Ae.tarschii，DD基因組供體）CIGM86.940合成的雙二倍體，該群體共有114個株系用于本研究。

1.2 試驗(yàn)過程

試驗(yàn)材料共分兩套：一套為2002年收獲的重組自交系籽粒，另一套為2005年收獲的重組自交系籽粒。將種子曬干，在這114組種子中隨機(jī)取10粒籽粒，分別放入培養(yǎng)皿中澆水進(jìn)行培養(yǎng)。7 d后籽粒發(fā)芽，觀察其胚芽鞘顏色。從綠到紫分成1，2，3，4，5這5個等級，統(tǒng)計數(shù)據(jù)，計算株系平均數(shù)。

1.3 表型性狀的統(tǒng)計分析

利用SAS軟件對籽粒胚芽鞘顏色鑒定結(jié)果進(jìn)行平均數(shù)、方差計算和正態(tài)性分析。

1.4 遺傳連鎖圖構(gòu)建

根據(jù)已經(jīng)公布的938個不同目標(biāo)記在W7984×Opata85重組自交系群體中的分離數(shù)據(jù)，利用Mapmaker軟件，獲得了該群體的遺傳連鎖圖，其中846個標(biāo)記分布在21條染色體上。各標(biāo)記的連鎖關(guān)系和距離與文獻(xiàn)報道一致。

1.5 數(shù)量性狀位點(diǎn)（QTL）分析

選取利用該重組自交系構(gòu)建的遺傳圖譜中的461個標(biāo)記用于QTL定位分析，標(biāo)記均勻分布在小麥18條染色體上（6A，6B，6D的未考慮），覆蓋2 972.10 cm，標(biāo)記間平均遺傳距離為6.45 cm（見表1）。不同標(biāo)記在W7984×Opata85重組自交系群體中的分離數(shù)從GrainGenes網(wǎng)站獲得。

使用QTL定位軟件WinQTLCart2.5，采用基于混合線形模型的區(qū)間作圖法和復(fù)合區(qū)間作圖法對控制小麥籽粒胚芽鞘顏色的QTL進(jìn)行定位分析，以LOD值大于2.0作為QTL存在的閾值，顯著水平為P<0.05。

2 結(jié)果與分析

2.1 胚芽鞘的統(tǒng)計分析

本研究對小麥籽粒的胚芽鞘顏色進(jìn)行了統(tǒng)計分析。胚芽鞘顏色在群體中的分離基本上呈正態(tài)分布（見圖1、圖2和表2），符合QTL作圖對群體的要求。

2.2 小麥胚芽鞘顏色的QTL定位

利用區(qū)間作圖方法只檢測到一個胚芽鞘顏色QTL（qPC2B-1），定位于2B染色體上（見圖3），解釋35%的表型變異。利用復(fù)合區(qū)間作圖進(jìn)行籽粒胚芽鞘顏色QTL分析，共檢測到7個與小麥胚芽鞘顏色相關(guān)的QTL，分別位于1B，2A，2B，3D，7D上（見圖4—圖8），1B上的QTL（qPC1B）解釋60%的表型變異，2A上的QTL（qPC2A）解釋36%的表型變異，2B上的QTL（qPC2B-2）解釋33%的表型變異，3D上的QTL（qPC3D）解釋39%的表型變異，7D上的3個QTL（qPC7D-1，qPC7D-2，qPC7D-3）共解釋51%的表型變異?？梢?，1B和7D染色體對胚芽鞘顏色的貢獻(xiàn)最大。

3 結(jié)論與討論

對小麥籽粒胚芽鞘顏色的分布進(jìn)行密度統(tǒng)計，得出結(jié)論：小麥籽粒胚芽鞘顏色偏離正態(tài)分布，其中5等級（紫色）的密度過高。其原因可能是所有顏色測定靠目測完成，所以得出的結(jié)果不夠準(zhǔn)確，需進(jìn)一步利用數(shù)碼照相機(jī)把所有的小麥籽粒胚芽鞘拍成清晰照片，再利用圖像處理軟件對其顏色進(jìn)行分析。利用復(fù)合區(qū)間作圖進(jìn)行籽粒胚芽鞘顏色QTL分析的結(jié)果與利用區(qū)間作圖進(jìn)行胚芽鞘相關(guān)的QTL籽粒胚芽鞘顏色QTL分析的結(jié)果不同，復(fù)合區(qū)間作圖可檢測到區(qū)間作圖檢測不到的QTLs，說明復(fù)合區(qū)間作圖更準(zhǔn)確，數(shù)據(jù)結(jié)果更可靠。另外，對比兩種作圖方式可以看出，2B染色體上都定位了QTL，由此說明2B對于小麥胚芽鞘顏色的深淺有較為重要的影響。通過復(fù)合區(qū)間作圖看出，7D上定位了3個QTL，貢獻(xiàn)率最大，說明它同樣是影響小麥胚芽鞘顏色深淺的一條重要染色體。

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Mapping of QTLs Underlying Coleoptile Color of Wheat

LIU Hao， WANG Huazhong， WANG Lihui， FAN Zhaojun

（Tianjin Modern Vocational Technology College， Tianjin 300350， China）

Abstract： 114 lines of a RIL population from the cross W7984×Opata85 were used for wheat coleoptile color identification and underlying QTLs analysis. The QTL mapping software WinQTLCart2.5 based on mixed linear model was used to locate QTLs on specific chromosomes with both methods of interval mapping and composite interval mapping. The result showed that composite interval mapping was more reliable than interval mapping； 2B and 7D chromosomes had the biggest contribution to wheat coleoptile color.

Key words： wheat； coleoptile color； QTL； mapping analysis