小麥矮稈種質(zhì)SN224的鑒定及農(nóng)藝性狀QTL分析

王 鑫馬瑩雪楊 陽王丹峰殷慧娟王洪剛，*

1山東農(nóng)業(yè)大學(xué)農(nóng)學(xué)院， 山東泰安 271018；2國家小麥改良中心泰安分中心， 山東泰安271018

小麥矮稈種質(zhì)SN224的鑒定及農(nóng)藝性狀QTL分析

王 鑫1，2馬瑩雪1，2楊 陽1，2王丹峰1殷慧娟1王洪剛1，2，*

1山東農(nóng)業(yè)大學(xué)農(nóng)學(xué)院， 山東泰安 271018；2國家小麥改良中心泰安分中心， 山東泰安271018

SN224是從六倍體小黑麥與普通小麥雜種后代選育的矮稈小麥種質(zhì)， 為對其有效利用提供參考依據(jù)， 本研究對其進(jìn)行了細(xì)胞學(xué)和主要農(nóng)藝性狀的鑒定， 對矮稈性狀的遺傳特點(diǎn)進(jìn)行了分析。結(jié)果表明， SN224平均株高68.6 cm，株型較緊湊， 紡錘穗、有芒、白粒， 千粒重42.0 g左右， 中抗條銹病和白粉病， 后期不早衰， 綜合農(nóng)藝性狀較好； SN224根尖細(xì)胞染色體數(shù)目為42條， 花粉母細(xì)胞減數(shù)分裂MI可觀察到21個(gè)二價(jià)體， 為1BL·1RS易位系； SN224/輝縣紅雜種F1株高介于雙親之間， F2群體的株高分離表現(xiàn)連續(xù)變異。利用已知主效矮稈基因Rht-B1b、Rht-D1b和Rht8以及1RS的特異分子標(biāo)記檢測證明， SN224不含有3個(gè)矮稈主效基因， 1RS對SN224矮稈性狀的表達(dá)沒有影響。利用SN224/輝縣紅 F2群體， 構(gòu)建了含有 134個(gè)標(biāo)記的分子標(biāo)記連鎖遺傳圖譜， 總長 1332.1 cM。采用加性-完備區(qū)間作圖法（ICIM-ADD）進(jìn)行 QTL分析， 檢測到 2個(gè)降低株高的主效 QTL QPh1B和 QPh4B， 分別位于 1B染色體Xwmc719-Xgwm18和4B染色體Xgwm368-Xmag4284標(biāo)記區(qū)間， 它們可分別解釋株高變異的20.0%和10.2%； 檢測到分別控制穗長、單株穗數(shù)和每穗小穗數(shù)的7個(gè)QTL； 在4B染色體KSUM062-Xmag4284標(biāo)記區(qū)間同時(shí)檢測到降低株高、增加穗長和單株穗數(shù)的QTL。

普通小麥-黑麥易位系； 農(nóng)藝性狀； 細(xì)胞學(xué)鑒定； QTL定位； 矮稈基因

小麥?zhǔn)鞘澜缧缘闹匾Z食作物， 不斷提高其產(chǎn)量水平對糧食安全至關(guān)重要。自20世紀(jì)60年代第一次“綠色革命”以來， 矮稈和半矮稈基因在小麥育種中得到廣泛利用， 極大地提高了小麥的抗倒伏性及其單位面積的產(chǎn)量水平［1-3］。目前在已經(jīng)發(fā)現(xiàn)的25個(gè)矮稈基因Rht中， 11個(gè)來自自然突變， 14個(gè)來自物理和化學(xué)誘變［4］。但是， 在小麥育種中應(yīng)用較多的矮稈基因主要集中在來自“農(nóng)林10號”的Rht-B1b （Rht1）和Rht-D1b （Rht2）以及“赤小麥（Akagomugi）”的Rht8 和 Rht9［5-6］， 矮源比較單一。研究結(jié)果表明， 世界上70%以上的小麥品種的矮稈基因來自“農(nóng)林10號”［7］；在中國主要麥區(qū)的推廣小麥品種和種質(zhì)系中，Rht-B1b和Rht-D1b的平均分布頻率分別達(dá)到24.3% 和46.9%［8］。鑒定和發(fā)現(xiàn)新的矮稈基因， 對豐富小麥矮稈性狀的遺傳多樣性， 提高小麥品種的抗倒伏能力具有重要意義。

賈繼增等［9］曾將我國小麥育種中的主要矮稈親本分為四類。隨著小麥育種工作的發(fā)展和SSR分子標(biāo)記技術(shù)在分子標(biāo)記輔助育種中的應(yīng)用， 一批新的矮稈種質(zhì)材料被發(fā)現(xiàn)和鑒定， 豐富了小麥育種的矮稈基因資源。石濤等［10］分析了山農(nóng) 31504-1矮稈基因的遺傳特點(diǎn)， 將其攜帶的主效矮稈基因定位在2AS上。宗浩等［11］對矮稈種質(zhì)山農(nóng)495分析證明， 其矮稈性狀由位于染色體4BS上的1對隱性主效基因控制， 且為赤霉酸不敏感型。韓靜然等［12］的鑒定結(jié)果表明， 冬小麥新種質(zhì)N0238D具有矮稈、大穗、抗病、中早熟的特點(diǎn)， 其矮稈性狀由染色體4B的1對主效隱性基因控制， 同時(shí)存在微效基因的影響， 并篩選到 1個(gè)與矮稈基因緊密連鎖的 SSR標(biāo)記Xgwm251。武軍等［13］在普通小麥品種7182與華山新麥草（Psathyrostachys huashanica）雜交后代中選育出矮稈種質(zhì) B62， 并對其農(nóng)藝性狀特點(diǎn)和外源遺傳物質(zhì)進(jìn)行了鑒定檢測。楊恩年等［14］鑒定分析表明， 小麥種質(zhì) SW3243具有矮稈、多花、大穗、高產(chǎn)、遲播早熟等特點(diǎn)， 并用其育成一批高產(chǎn)新品系。閆美等［15］分析山農(nóng)矮330的綜合農(nóng)藝性狀及矮稈性狀的遺傳特點(diǎn)， 發(fā)現(xiàn)其分蘗成穗力強(qiáng)、每穗小穗數(shù)和穗粒數(shù)多、結(jié)實(shí)性好、綜合抗病性較好， 其矮稈性狀受1對不完全顯性基因控制。付穎等［16］分析證明， 矮稈種質(zhì) N0381D為赤霉酸不敏感型， 矮稈性狀由位于染色體2DL上的1對主效隱性基因控制， SSR標(biāo)記Xwmc503與矮稈基因連鎖。王剛等［17］對百農(nóng)矮抗58的矮稈基因進(jìn)行分子標(biāo)記檢測， 證明其攜帶Rht-D1b。歐俊梅等［18］對新創(chuàng)糯小麥種質(zhì) 11-805分析發(fā)現(xiàn)， 其矮稈性狀由 1對隱性主效基因控制， 并受一些微效基因的影響。張明等［19］鑒定結(jié)果表明，矮稈種質(zhì)山農(nóng) 342-9為赤霉酸不敏感型， 其矮稈性狀受6B染色體上的1對隱性主效基因控制。昝凱等［20］鑒定證明， 從農(nóng)家二棱大麥與普通小麥7182雜種后代選育的矮稈種質(zhì)WB29的矮稈基因可能位于大麥染色體2HS上。崔淑佳等［21］分析發(fā)現(xiàn)， 2個(gè)小偃麥矮稈種質(zhì)山農(nóng)31505-1和山農(nóng)31505-2是不同的矮稈小偃麥易位系， 其降稈效應(yīng)可達(dá) 16%～23%， 其中山農(nóng)31505-1的偃麥草染色體片段位于2D染色體。楊秋平等［22］對山農(nóng) 11069-5鑒定分析證明， 其矮稈性狀受 1對不完全顯性主效基因控制， 對赤霉酸反應(yīng)不敏感， 矮稈基因位于染色體4BS。

SN224是從六倍體小黑麥（AABBRR， 2n = 6x）和普通小麥（Triticum aestivum L. AABBDD， 2n = 6x）雜交后代中選育出來的矮稈種質(zhì)材料。本研究鑒定SN224的主要農(nóng)藝性狀， 并分析其染色體構(gòu)成及矮稈性狀的遺傳特點(diǎn)， 為其有效利用提供參考依據(jù)。

1 材料與方法

1.1 供試材料

矮稈小麥種質(zhì) SN224， 由本實(shí)驗(yàn)室利用從國際玉米小麥改良中心（CIMMYT）引進(jìn)的六倍體小黑麥（引進(jìn)號為 20068021）與普通小麥品系 SN4076和SN909復(fù)合雜交， 從其雜種后代選育而成。利用SN224與輝縣紅雜交獲得F1， 再經(jīng)自交獲得F2分離群體（223個(gè)單株）。小麥品種農(nóng)林10號、赤小麥、煙農(nóng)15和輝縣紅及普通黑麥（Secale cereale）由國家小麥改良中心山東（泰安）分中心保存。

1.2 農(nóng)藝性狀調(diào)查

2013年10月6日和2014年10月7日將供試材料種植于山東農(nóng)業(yè)大學(xué)農(nóng)學(xué)實(shí)驗(yàn)站， 種植行長1.2 m， 株距6 cm， 行距30 cm， 其中種植SN224、輝縣紅及其雜種F1各2行， 按照正常田間管理。參考《農(nóng)作物品種區(qū)域試驗(yàn)技術(shù)規(guī)程——小麥》（NY/T 1301-2007）［23］調(diào)查農(nóng)藝性狀， 從親本及 F1材料隨機(jī)選取10個(gè)單株統(tǒng)計(jì)其性狀平均值。株高為植株從地面至穗頂端（不包括芒）的長度（cm）， 于小麥成熟期測量； 株高構(gòu)成指數(shù)（IL）為穗下節(jié)間和倒二節(jié)間長度之和與株高的比值； 芒形和穗形均采用五級標(biāo)準(zhǔn)。2014年6月和2015年6月收獲后， 選取樣本株的主莖測量各節(jié)間長度、穗長、每穗小穗數(shù)及每穗穗粒數(shù)。用SPSS 17.0 （Chicago， USA）軟件統(tǒng)計(jì)分析數(shù)據(jù)。

1.3 抗病性調(diào)查

以輝縣紅種植感染行并作為感病對照， 于小麥拔節(jié)期人工注射接種條銹病菌CYR32和CYR33混合菌種（中國農(nóng)業(yè)科學(xué)院植物保護(hù)研究所劉太國提供）， 待輝縣紅充分發(fā)病后， 參照《小麥抗病蟲性評價(jià)技術(shù)規(guī)范——第 1部分： 小麥抗條銹病評價(jià)技術(shù)規(guī)范》（NY/T 1443.1-2007）［24］， 按反應(yīng)型0～4分級標(biāo)準(zhǔn)記載反應(yīng)型。在田間自然發(fā)病條件下調(diào)查成株期白粉病抗性， 以感病品種輝縣紅為感染行， 借助感染行誘發(fā)感染， 當(dāng)輝縣紅充分發(fā)病后按照盛寶欽［25］提出的反應(yīng)型0～4分級標(biāo)準(zhǔn)調(diào)查記載。

1.4 細(xì)胞學(xué)鑒定

參照He等［26］描述的方法分析根尖細(xì)胞（root tip cell， RTC）染色體數(shù)目及花粉母細(xì)胞（pollen mother cell， PMC）減數(shù)分裂染色體構(gòu)型。參照 Bao等［27］和Tang等［28］描述的方法進(jìn)行基因組原位雜交（genomic in situ hybridization， GISH）和熒光原位雜交（fluorescent in situ hybridization， FISH）。熒光探針pTa-535 和pSc119.2由生工生物工程（上海）股份有限公司合成。

1.5 矮稈基因的分子標(biāo)記檢測

按照楊松杰等［8］和Ahmad等［6］報(bào)道的矮稈基因Rht-B1b、Rht-D1b和Rht8的特異分子標(biāo)記及方法檢測矮稈基因， 以含有Rht-B1b、Rht-D1b的農(nóng)林10號，含Rht-D1b的輝縣紅和Rht8的赤小麥作為對照。用于檢測 1RS的特異分子標(biāo)記 SCM7364序列為 F：5'-AGGCGGAGATGAAGTTCTTCT-3'， R： 5'-CGCCT GGACGAACTTG-3'。

1.6 PCR反應(yīng)

選用凍干葉片并參照 Stein等［29］提出的方法提取植物總 DNA。用于構(gòu)建連鎖遺傳圖譜的 SSR、EST-SSR和STS引物共計(jì)2552對， 均由生工生物工程（上海）股份有限公司合成。

參照Li等［30］的PCR方法， 采用Bio-Rad T100 Thermal PCR儀（Bio-Rad Laboratories， Inc.， Singapore）。反應(yīng)體系10 μL， 含100 ng模板DNA、10 pmol μL-1上下游引物各 1 μL、5 μL 2×Power Taq PCR MasterMix （Bioteke公司， 北京）。采用 touchdown PCR， 94℃預(yù)變性3 min， touchdown程序包含15個(gè)循環(huán)， 每循環(huán)94℃變性45 s， 65℃退火50 s， 72℃延伸55 s， 每循環(huán)減少1℃， 其后是30個(gè)循環(huán)， 每循環(huán)94℃變性40 s， 50℃退火40 s， 72℃延伸40 s， 最后72℃完全延伸5 min。PCR擴(kuò)增產(chǎn)物經(jīng)8%非變性聚丙烯酰胺凝膠電泳檢測， 銀染， 照相。

1.7 遺傳連鎖圖譜構(gòu)建及QTL分析

用 JoinMap v3.0 （Biometris， Wageningen， Netherlands， http：//www.joinmap.nl/）構(gòu)建連鎖遺傳圖譜， 用Kosambi作圖函數(shù)計(jì)算遺傳距離［31］， 設(shè)定LOD值為2.0。以QTL IciMapping v4.0［32］軟件分析QTL， 采用加性-完備區(qū)間作圖法（additive-inclusive composite interval mapping， ICIM-ADD）［33］， 設(shè)定 LOD 值為2.5。

2 結(jié)果與分析

2.1 SN224的主要農(nóng)藝性狀

田間表型調(diào)查和考種結(jié)果表明（表1）， SN224株型較緊湊， 紡錘穗， 有芒， 白粒； 株高67.6～70.1 cm，平均68.6 cm， IL為0.49； 千粒重42.0 g； 中抗條銹病和白粉病； 綜合農(nóng)藝性狀較好， 后期不早衰。

2.2 SN224的細(xì)胞學(xué)鑒定

對 SN224的根尖細(xì)胞（RTC）有絲分裂和花粉母細(xì)胞減數(shù)分裂中期I （PMC MI）的染色體鑒定分析表明， SN224的根尖細(xì)胞染色體數(shù)目為42條， PMC MI的染色體構(gòu)型為2n = 21II， 沒有發(fā)現(xiàn)單價(jià)體和多價(jià)體。以488-5-dUTP標(biāo)記的黑麥基因組DNA為探針，普通小麥品種煙農(nóng) 15總基因組 DNA為封阻， 對SN224進(jìn)行GISH分析發(fā)現(xiàn)， SN224 RTC的42條染色體中有 2條染色體為小麥-黑麥易位染色體（圖1-a）， PMC MI的21個(gè)二價(jià)體中有一個(gè)二價(jià)體具黑麥染色質(zhì)信號（圖1-b）， 說明SN224為小麥-黑麥染色體易位系。進(jìn)一步以人工合成的熒光探針 pTa-535 和pSc119.2對SN224進(jìn)行FISH分析證明， SN224中的黑麥染色體片段均為1R短臂（圖1-c）， SN224是一個(gè)1BL·1RS易位系， 且具有較高的細(xì)胞學(xué)穩(wěn)定性。

2.3 SN224矮稈性狀的遺傳特點(diǎn)及QTL分析

2.3.1 SN224矮稈性狀的遺傳特點(diǎn) SN224 （株高68.6 cm）與輝縣紅（株高131.4 cm）雜交的F1平均株高 90.0 cm， 表明 SN224對 F1的降稈效應(yīng)達(dá)到49%。將F1自交獲得F2群體， 對223株F2分析表明，其株高呈現(xiàn)連續(xù)變異的正態(tài)分布特點(diǎn)（圖2）， 株高變異范圍為54～131 cm， 標(biāo)準(zhǔn)差13.9， 偏度和峰度分別為-0.39和-0.21， 均小于1.0［34］， 在群體中可發(fā)現(xiàn)雙向超親分離， 說明SN224的矮稈性狀符合數(shù)量性狀遺傳的分離特點(diǎn)。

表1 SN224的主要農(nóng)藝性狀特點(diǎn)Table 1 Main agronomic traits of SN224

圖1 SN224的細(xì)胞學(xué)鑒定Fig. 1 Cytological identification of SN224

2.3.2 SN224中矮稈基因的檢測 為了明確SN224中是否存在已知的矮稈主效基因， 利用引物對NH-BF.2/MR1 （Rht-B1b基因特異擴(kuò)增產(chǎn)物約400 bp）和 NH-BF.2/WR1.2 （Rht-B1a基因特異擴(kuò)增產(chǎn)物約400 bp）分別進(jìn)行了檢測， 在同一材料中出現(xiàn)兩對引物的擴(kuò)增產(chǎn)物互補(bǔ)， 可以相互驗(yàn)證。同時(shí)， 利用引物對DF/MR2 （Rht-D1b特異擴(kuò)增產(chǎn)物254 bp）和分子標(biāo)記Xgwm261 （Rht8特異擴(kuò)增產(chǎn)物192 bp）進(jìn)行了檢測。

檢測結(jié)果表明， 在農(nóng)林10號中可以擴(kuò)增出Rht-B1b的400 bp特異條帶和Rht-D1b的254 bp特異條帶， 說明農(nóng)林10號中攜帶Rht-B1b和Rht-D1b基因；在輝縣紅中可以擴(kuò)增出Rht-D1b的254 bp特異條帶，而沒有出現(xiàn)Rht-B1b的400 bp特異條帶， 說明輝縣紅只攜帶 Rht-D1b基因； 在 SN224中未擴(kuò)增出Rht-B1b特異的400 bp條帶、Rht-D1b特異的254 bp條帶和Rht8特異的192 bp條帶， 說明SN224不攜帶Rht-B1b、Rht-D1b和Rht8矮稈基因（圖 3）。采用定位在1RS上的特異SSR標(biāo)記SCM7364對SN224和F2群體檢測表明， SCM7364與矮稈性狀不存在連鎖關(guān)系， 說明1RS對SN224矮稈性狀的表達(dá)沒有影響。

2.3.3 連鎖遺傳圖譜構(gòu)建和 QTL分析 利用2552對 SSR引物在 SN224和輝縣紅中篩選出 229對多態(tài)性引物， 進(jìn)一步利用SN224/輝縣紅F2群體構(gòu)建了包含134個(gè)標(biāo)記， 全長1332.1 cM的連鎖遺傳圖譜（圖4）。該圖譜共有19個(gè)連鎖群， 涉及15條染色體（2A、2D、3D、4D、5D、7D除外）， 標(biāo)記間平均距離9.94 cM。

圖2 SN224/輝縣紅F2群體株高的頻率分布Fig. 2 Frequency distribution of plant height in SN224/Huixianghong F2population

利用構(gòu)建的分子標(biāo)記連鎖遺傳圖譜在1B、4B、6AL和6D染色體上檢測到4個(gè)控制株高的QTL （圖4和表 2）， 可解釋 7.0%～20.0%的表型變異。在 4A 和4B染色體上分別檢測到QEl4A.1、QEl4A.2、QEl4B三個(gè)控制穗長的QTL， 在3A、6AL和4B染色體上分別檢測到QEs3A、QEs6A、QEs4B三個(gè)控制單株穗數(shù)的QTL， 在3BL染色體上檢測到1個(gè)控制每穗小穗數(shù)的QTL QKn3B。

在控制株高的QTL中， 表型效應(yīng)最大的是位于1B染色體Xwmc719-Xgwm18 （區(qū)間長度5.4 cM）標(biāo)記區(qū)間的QPh1B， 該QTL的LOD值為7.2， 可解釋表型變異的 20.0%， 是主效降稈 QTL； 在 4B染色體Xgwm368-Xmag4284 （區(qū)間長度7.1 cM）標(biāo)記區(qū)間內(nèi)的 QPh4B， 可降低株高約 5.8 cm， 能解釋表型變異的10.2%， 為主效QTL。這2個(gè)QTL均來自SN224，它們累計(jì)可解釋株高變異的30.2%。其余2個(gè)QTL，即QPh6D和QPh6A均來自輝縣紅的第六部分同源群， 可分別解釋表型變異的7%， 降稈效應(yīng)較小。

此外， 在區(qū)間 KSUM062-Xmag4284 （區(qū)間長度8.3 cM）內(nèi)存在3個(gè)QTL （QPh4B、QEl4B和QEs4B），其中QPh4B和QEl4B的距離為2.0 cM， QPh4B和QEs4B的距離為3.0 cM； QPh4B在SN224中為主效降稈QTL， 而QEl4B可以增加SN224的穗長0.5 cm，可解釋穗長變異的 10.2%， QEs4B可以增加 SN224的單株穗數(shù)2.0個(gè)， 可解釋表型變異的15.4%， 說明該標(biāo)記區(qū)間對于降低株高、增加穗長和單株穗數(shù)具有正效影響。在6AL的CWM79-Xcinau119 （區(qū)間長度13.6 cM）區(qū)間內(nèi)檢測到兩個(gè)微效QTL （QPh6A和QEs6A）， 對SN224的株高和單株穗數(shù)都具有正效應(yīng)，QPh6A可以提高株高0.2 cm， QEs6A可以增加單株穗數(shù)0.9個(gè)。

3 討論

在現(xiàn)代小麥育種中， 無論是純系品種的選育還是雜種優(yōu)勢的利用， 通過矮稈基因降低株高、提高產(chǎn)量已成為重要的育種策略之一。在小麥生產(chǎn)中，高稈小麥品種在高肥水栽培條件下經(jīng)常容易倒伏而減產(chǎn)， 而矮稈和半矮稈品種提高了品種的抗倒伏能力和收獲指數(shù)， 從而獲得高產(chǎn)。不斷挖掘新的矮稈基因， 創(chuàng)造新的矮稈種質(zhì)材料， 對于小麥品種株高性狀的遺傳改良具有重要意義。本研究鑒定的小麥矮稈種質(zhì)SN224是從六倍體小黑麥與普通小麥雜交后代選育的1BL·1RS易位系， 平均株高68.6 cm， 具有矮稈、大穗、株型較緊湊、中抗條銹病和白粉病、綜合農(nóng)藝性狀良好、后期不早衰等優(yōu)良特點(diǎn)。初步雜交利用結(jié)果表明， SN224對雜種的降稈效應(yīng)明顯，雜種后代株高分離類型豐富， 對其他農(nóng)藝性狀沒有不良影響， 在小麥育種中具有利用價(jià)值。

圖3 SN224中矮稈位點(diǎn)Rht-B1 （A）、Rht-D1b （B）和Rht8 （C）的分子檢測Fig. 3 Molecular detection of dwarfing genes Rht-B1 （A）， Rht-D1b （B） and Rht8 （C） in SN224

圖4 SN224/輝縣紅F2群體的連鎖遺傳圖Fig. 4 Genetic linkage map of SN224/Huixianhong F2population

表2 SN224/輝縣紅F2QTL的檢測結(jié)果Table 2 Detective results of QTL in SN224/Huixianhong F2population

小麥矮稈性狀的遺傳可分為由單基因控制的質(zhì)量性狀遺傳和由多基因控制的數(shù)量性狀遺傳 2種類型， 但在生產(chǎn)上應(yīng)用矮源的矮稈性狀主要是單基因控制的質(zhì)量性狀， 且利用的矮稈基因主要是 Rht系列， 而對多基因控制的矮稈性狀的研究較少。利用常用的主效矮稈基因Rht-B1b、Rht-D1b和Rht8的特異分子標(biāo)記對SN224檢測表明， SN224不含有上述矮稈基因。以SN224與輝縣紅雜交獲得雜種F1， 其株高介于雙親之間， 在F2群體中株高的分離表現(xiàn)為連續(xù)變異的特點(diǎn)， 說明 SN224的株高性狀的分離具有數(shù)量性狀的特征， 可能受多基因控制。利用分子標(biāo)記對SN224/輝縣紅F2群體進(jìn)行QTL分析， 檢測到4個(gè)與株高性狀連鎖的QTL， 其中2個(gè)降低株高的主效QTL分別位于小麥染色體1B和4B上， 均來自SN224， 它們累計(jì)可解釋株高變異的30.2%。其中位于1B染色體 Xwmc719-Xgwm18區(qū)間的QPh1B，可解釋20.0%的表型變異， 在4B染色體Xgwm368-Xmag4284區(qū)間內(nèi)的 QPh4B， 可解釋表型變異的10.2%。目前， 在1B染色體上還沒有發(fā)現(xiàn)Rht類型基因的報(bào)道， 檢測的矮稈QTL數(shù)量也較少。Liu等［35］曾在1B染色體Xgwm191.5-Xgwm191.6區(qū)間內(nèi)檢測到 1個(gè)主效降稈 QTL， 畢曉靜［36］在 1B染色體Xgwm268-Xwmc419a區(qū)間內(nèi)發(fā)現(xiàn) 1個(gè)微效降稈QTL。陳廣鳳等［37］利用SNP標(biāo)記對株高相關(guān)性狀進(jìn)行關(guān)聯(lián)分析， 在1B染色體上檢測到與株高顯著關(guān)聯(lián)的SNP位點(diǎn)。本研究在1B染色體上檢測到的QPh1B與上述QTL所在的標(biāo)記區(qū)間不同， 可能是新的QTL。此外， 在小麥的4B染色體上已有定位的Rht-B1b基因，本研究利用與 Rht-B1b緊密連鎖的分子標(biāo)記在SN224中未檢測出特異條帶， 說明 SN224不含有Rht-B1b； 但在 SN224的 4B 染色體 Xgwm368-Xmag4284區(qū)間內(nèi)檢測到QPh4B， 它是一個(gè)能有效降低株高的主效QTL。這表明SN224可能是一個(gè)新的矮稈種質(zhì)材料， 它能夠有效降低其雜種后代的株高。

研究結(jié)果表明， Rht基因除降低株高外， 往往對其他農(nóng)藝性狀產(chǎn)生不良影響， 如減少穗粒數(shù)或降低千粒重等［38］。本研究在 4B染色體 KSUM062-Xmag4284區(qū)間檢測到3個(gè)QTL （QPh4B、QEl4B和QEs4B）， 攜帶這一標(biāo)記區(qū)段的矮稈親本SN224的穗長和單株穗數(shù)與高稈親本輝縣紅差異顯著（穗長8.6 cm， t = 12.0， t0.01，2= 2.9； 單株穗數(shù)5.9個(gè)， t = 7.4，t0.01，2= 2.9）， 其中QPh4B為主效降稈QTL， QEl4B和QEs4B分別可以增加SN224的穗長0.5 cm和單株穗數(shù)2.0個(gè)， 說明該標(biāo)記區(qū)間對降低株高、增加穗長和單株穗數(shù)具有正效影響， 因此該區(qū)段可能是一個(gè)重要的染色體區(qū)段， 值得進(jìn)一步深入研究。

4 結(jié)論

矮稈種質(zhì)SN224為1BL·1RS易位系， 平均株高68.6 cm， 綜合農(nóng)藝性狀良好。其矮稈特性受多基因控制。利用F2分離群體在1B和4B染色體上檢測到主效降稈QTL QPh1B和QPh4B， 可解釋株高變異的30.2%； 在4B染色體KSUM062-Xmag4284區(qū)間同時(shí)檢測到降低株高、增加穗長和單株穗數(shù)的 QTL。SN224可能是一個(gè)新的矮稈種質(zhì)材料， 在小麥育種中具有利用價(jià)值。

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Identification of Dwarfing Wheat Germplasm SN224 and Analysis of QTLs for Its Agronomic Traits

WANG Xin1，2， MA Ying-Xue1，2， YANG Yang1，2， WANG Dan-Feng1， YIN Hui-Juan1， and WANG Hong-Gang1，2，*1College of Agronomy， Shandong Agricultural University， Tai’an 271018， China；2Shandong Subcentre of National Wheat Improvement Center，Tai’an 271018， China

SN224 is a dwarfing wheat line derived from the cross between hexaploid triticale （AABBRR， 2n = 6x） and common wheat （AABBDD， 2n = 6x）. We evaluated its cytologic characteristic and main agronomic traits， and analyzed the genetic basis of dwarfing trait in order to use the germplasm in wheat breeding program. This white-grain wheat had compact plant type， spindle-shaped panicle and moderate resistance to powdery mildew （Blumeria graminis f. sp. tritici， Bgt） and stripe rust （Puccinia striiformis f. sp. tritici， Pst）. There were 42 chromosomes in root tip cells， showing 21 bivalents in pollen mother cells. FISH confirmed that SN224 was a 1BL·1RS translocation line. The plant height was between two parents of F1from a cross between SN224 and Huixianhong and distributed continuously and normally in F2population. The detection of specific molecular marker for genes Rht-B1b， Rht-D1b， and Rht8 indicated that this line had none of the three dwarfing genes. In the meantime， the introduction of 1RS had no obvious effect on plant height. The F2population was used to construct a genetic linkage map containing 134 SSR markers which covered a total length of 1332.1 cM. Two major dwarfing QTLs on chromosomes 1B and 4B were detected by additive-inclusive composite interval mapping （ICIM-ADD）. QPh1B and QPh4B， located in the Xwmc719-Xgwm18 and Xgwm368-Xmag4284 intervals， explained 20.0% and 10.2% of phenotypic variation， respectively. Seven QTLs controlling ear length， panicle number per plant， and kernel number per spike were detected. The QTL in KSUM062-Xmag4284 interval contributed to decrease plant height， increase ear length and panicle number per plant.

Common wheat-rye translocation line； Agronomic traits； Cytological identification； QTL mapping； Dwarfing gene

10.3724/SP.J.1006.2016.01134

本研究由“十二五”國家科技支撐計(jì)劃項(xiàng)目（2013BAD01B02-8）資助。
This study was supported by the National Key Technology R&D Program of China （2013BAD01B02-8）.
*

（Corresponding author）： 王洪剛， E-mail： hgwang@sdau.edu.cn， Tel： 0538-8242141

聯(lián)系方式： E-mail： 627407093@qq.com
Received（

）： 2015-12-15； Accepted（接受日期）： 2016-05-09； Published online（網(wǎng)絡(luò)出版日期）： 2016-05-23. URL： http：//www.cnki.net/kcms/detail/11.1809.S.20160523.0853.010.html