寧麥9號(hào)/揚(yáng)麥158重組自交系群體產(chǎn)量性狀的遺傳解析

姜 朋 張 旭 吳 磊 何 漪 張平平 馬鴻翔,*孔令讓

1 江蘇省農(nóng)業(yè)生物學(xué)重點(diǎn)實(shí)驗(yàn)室 / 江蘇省農(nóng)業(yè)科學(xué)院, 江蘇南京210014; 2 作物生物學(xué)國(guó)家重點(diǎn)實(shí)驗(yàn)室 / 山東農(nóng)業(yè)大學(xué), 山東泰安271018; 3 江蘇省糧食作物現(xiàn)代產(chǎn)業(yè)技術(shù)協(xié)同創(chuàng)新中心 / 揚(yáng)州大學(xué), 江蘇揚(yáng)州 225009

高產(chǎn)是小麥育種的重要目標(biāo), 小麥產(chǎn)量由單位面積穗數(shù)、每穗粒數(shù)及粒重構(gòu)成, 三者的平衡協(xié)調(diào)發(fā)展決定著產(chǎn)量的最終實(shí)現(xiàn)[1]。小麥單位面積穗數(shù)取決于基本苗、分蘗數(shù)和分蘗成穗率, 是獲得高產(chǎn)的基礎(chǔ), 分蘗數(shù)與最終成穗數(shù)是小麥群體對(duì)外界環(huán)境適應(yīng)的結(jié)果。穗粒數(shù)與穗數(shù)往往呈顯著負(fù)相關(guān)關(guān)系, 即增加穗粒數(shù)會(huì)降低單位面積穗數(shù)。千粒重則相對(duì)獨(dú)立, 多數(shù)研究表明其對(duì)產(chǎn)量的直接貢獻(xiàn)最大,在群體條件下增加單穗粒重是增加群體產(chǎn)量潛力的關(guān)鍵[2]。千粒重主要受加性效應(yīng)的控制, 在產(chǎn)量因素中遺傳力最高, 可達(dá)59%～80%[3]。小麥產(chǎn)量及構(gòu)成要素為數(shù)量性狀, 呈現(xiàn)連續(xù)變異, 受微效多基因調(diào)控[4]。

分子生物學(xué)的發(fā)展為復(fù)雜性狀分子定位和標(biāo)記輔助育種提供了有力工具, 小麥產(chǎn)量及構(gòu)成要素性狀的遺傳定位研究已有諸多報(bào)道, Mason等[5]對(duì)不同播期下的小麥產(chǎn)量性狀進(jìn)行調(diào)查, 在 3B、5B、7D染色體上檢測(cè)到3個(gè)穗數(shù)QTL, 在2D和5A染色體上檢測(cè)到2個(gè)千粒重QTL。Hu等[6]以包含4個(gè)RIL群體的巢式作圖群體為材料, 在 8個(gè)環(huán)境中進(jìn)行了產(chǎn)量性狀調(diào)查, 鑒定到 8個(gè)多環(huán)境穩(wěn)定的位點(diǎn), 并利用自然群體進(jìn)行了驗(yàn)證。Tura等[7]在32個(gè)環(huán)境中對(duì)一個(gè) DH群體開(kāi)展了產(chǎn)量性狀評(píng)價(jià), 分別鑒定到24個(gè)和27個(gè)產(chǎn)量、千粒重QTL, 并對(duì)其中2個(gè)主效位點(diǎn)QYld.aww-1B.2與QTgw.aww-1B進(jìn)行了精細(xì)定位。由于產(chǎn)量及其構(gòu)成因素的復(fù)雜性, 產(chǎn)量性狀的定位結(jié)果存在較大差異。

隨著基因組學(xué)的發(fā)展, 分子標(biāo)記從 RFLP、RAPD和SSR等發(fā)展到近年來(lái)的SNP標(biāo)記。SNP具有遺傳穩(wěn)定、數(shù)量多、分布廣等特點(diǎn), 并且適于高通量檢測(cè), 基于其開(kāi)發(fā)的 9k、90k、660k等基因型芯片集合了成千上萬(wàn)個(gè)SNP標(biāo)記, 大大提高了遺傳圖譜的質(zhì)量和密度[8-10]?；?SNP位點(diǎn)差異, 還可開(kāi)發(fā)特異匹配引物末端堿基的 KASP (Kompetitive Allele Specific PCR)標(biāo)記, 可對(duì) SNP位點(diǎn)進(jìn)行精準(zhǔn)的雙等位基因判斷, 并具有高通量的特點(diǎn), 適于大量樣本的分子標(biāo)記檢測(cè), 與育種選擇相契合, 在育種中具有廣泛應(yīng)用前景[11]。

寧麥9號(hào)與揚(yáng)麥158分別是江蘇省農(nóng)業(yè)科學(xué)院與江蘇省里下河地區(qū)農(nóng)業(yè)科學(xué)研究所育成的高產(chǎn)優(yōu)質(zhì)抗病小麥品種, 不僅曾在生產(chǎn)上具有較大的推廣面積, 而且是重要的育種親本, 近 10年長(zhǎng)江中下游冬麥區(qū)國(guó)家區(qū)試與江蘇省淮南區(qū)試各有 36個(gè)和 34個(gè)品種通過(guò)審定, 含有寧麥 9號(hào)或揚(yáng)麥 158的遺傳背景的材料均為 27個(gè), 占比近 80%。在產(chǎn)量性狀方面, 寧麥9號(hào)多穗、多粒, 但千粒重偏低,揚(yáng)麥158穗粒數(shù)不及寧麥9號(hào), 但千粒重較高, 二者在產(chǎn)量構(gòu)成因素方面存在差異[12-13]。本研究對(duì)來(lái)源于寧麥9號(hào)與揚(yáng)麥158的重組自交系群體進(jìn)行多環(huán)境的產(chǎn)量性狀評(píng)價(jià), 并結(jié)合高密度遺傳圖譜, 試圖解析其產(chǎn)量性狀的遺傳的分子機(jī)制, 為長(zhǎng)江中下游麥區(qū)產(chǎn)量性狀的分子標(biāo)記輔助選擇育種提供理論依據(jù)和技術(shù)支撐。

1 材料與方法

1.1 試驗(yàn)材料與數(shù)據(jù)采集

以寧麥 9號(hào)×揚(yáng)麥 158構(gòu)建重組自交系(RIL)群體(F2:8), 包括 282個(gè)家系。2015—2016、2016—2017和2017—2018連續(xù)3個(gè)生長(zhǎng)季將RIL群體及其親本種植于江蘇省農(nóng)業(yè)科學(xué)院六合基地, 為方便描述,以收獲年份2016、2017與2018分別表示3個(gè)環(huán)境。采用增廣設(shè)計(jì)[14], 2個(gè)親本及隨機(jī)選取的30個(gè)材料種植2次重復(fù), 其余材料1次重復(fù), 3行小區(qū)種植, 每行60粒, 行長(zhǎng)1.6 m, 行距0.25 m, 常規(guī)栽培管理。

灌漿后期調(diào)查每個(gè)小區(qū)中間行穗數(shù), 并換算為公頃穗數(shù); 收獲時(shí)先取10個(gè)長(zhǎng)勢(shì)均勻的麥穗進(jìn)行混合脫粒, 并統(tǒng)計(jì)總粒數(shù), 進(jìn)一步換算為單穗粒數(shù);將整小區(qū)進(jìn)行收獲測(cè)產(chǎn), 并換算為公頃產(chǎn)量; 最后利用萬(wàn)深籽?？挤N機(jī)(SC-A1, 浙江杭州)進(jìn)行千粒重測(cè)定。另同時(shí)測(cè)量139份小麥高代品系材料的千粒重, 用于后續(xù)驗(yàn)證。

1.2 數(shù)據(jù)處理與QTL分析

表型初步統(tǒng)計(jì)采用Microsoft Excel 2016, 相關(guān)分析、方差分析及t檢測(cè)采用SPSS 19.0。遺傳力計(jì)算依據(jù) He等[15]的方法, 計(jì)算公式為h2=δg2/(δg2+δg*y2/y+δe2/ry)。其中δg2表示基因型方差,δg*y2表示基因型與環(huán)境互作方差,δe2為誤差,y代表環(huán)境數(shù)目,r代表重復(fù)數(shù)。

采用Illumina 90K芯片獲取基因型。遺傳圖譜覆蓋21條染色體, 包含41個(gè)連鎖群, 2285個(gè)bin標(biāo)記, 總長(zhǎng)為3022 cM[16]。采用IciMapping 4.1軟件的完備區(qū)間作圖法(inclusive composite interval mapping, ICIM)進(jìn)行QTL定位[17], walking step設(shè)為0.1 cM, LOD閾值設(shè)為2.5。

1.3 KASP標(biāo)記的開(kāi)發(fā)

根據(jù)SNP位點(diǎn)和側(cè)翼序列設(shè)計(jì)PCR擴(kuò)增引物,開(kāi)發(fā)KASP分子標(biāo)記。每個(gè)標(biāo)記設(shè)計(jì)2條SNP特異性引物(F1/F2)和一條通用引物(R), F1尾部添加能夠與FAM熒光結(jié)合的特異性序列5′-GAAGGTGACCA AGTTCATGCT-3′, F2尾部添加能夠與HEX熒光結(jié)合的特異性序列 5′-GAAGGTCGGAGTCAACGGAT T-3′。利用 Polymarker (http://www.polymarker.info/)進(jìn)行 KASP引物設(shè)計(jì), 引物由生工生物工程(上海)股份有限公司合成。

從RILs群體中隨機(jī)挑選46份材料進(jìn)行幼嫩葉片取樣, 采用 CTAB法[18]提取基因組 DNA。KASP反應(yīng)總體系為 5 μL, 包含 2×KASP Master Mix 2.5 μL、KASP Assay Mix (引物混合工作液) 0.07 μL、濃度為 20 ng μL-1的模板 DNA 2.43 μL。KASP 反應(yīng)程序?yàn)? 第一步: 94℃, 15 min; 第二步: 94℃, 20 s,61～55℃, 1 min, 每個(gè)循環(huán)降低0.6℃, 共進(jìn)行10個(gè)循環(huán); 第三步: 94℃, 20 s, 55℃, 1 min, 共進(jìn)行26個(gè)循環(huán), PCR在購(gòu)買(mǎi)自L(fǎng)GC公司型號(hào)為Hydrocycler16的水浴PCR儀中進(jìn)行。通過(guò)KASP熒光分析儀(LGC公司型號(hào)為PHERAstar plus)掃描分析PCR結(jié)果。

2 結(jié)果與分析

2.1 產(chǎn)量及其三要素的表型分析

在連續(xù)3年的試驗(yàn)中(表1), 寧麥9號(hào)穗粒數(shù)均高于揚(yáng)麥 158, 而千粒重低于揚(yáng)麥 158, 而穗數(shù)與產(chǎn)量在不同環(huán)境中表現(xiàn)不一致, 同時(shí)穗數(shù)與產(chǎn)量的變異系數(shù)明顯高于穗粒數(shù)與千粒重。從遺傳力來(lái)看,產(chǎn)量?jī)H為 0.18, 穗數(shù)為 0.13, 說(shuō)明此兩性狀受環(huán)境影響較大, 方差分析結(jié)果同樣證實(shí)了這一點(diǎn)(表2),穗數(shù)與產(chǎn)量在不同環(huán)境中均呈極顯著正相關(guān)(表3)。穗粒數(shù)與千粒重呈負(fù)相關(guān), 基因型與環(huán)境對(duì)穗粒數(shù)和千粒重有極顯著影響, 穗粒數(shù)的遺傳力為 0.37,不同環(huán)境間相關(guān)性不穩(wěn)定, 與產(chǎn)量的相關(guān)性也不穩(wěn)定; 千粒重的遺傳力為 0.60, 不同環(huán)境間均表現(xiàn)一致, 與產(chǎn)量呈極顯著正相關(guān)。此外, 方差分析表明,基因型與年份的互作對(duì)這4個(gè)性狀均無(wú)顯著影響。

2.2 產(chǎn)量及其三要素的QTL分析

綜合 3年表型數(shù)據(jù), 檢測(cè)到 9個(gè)控制穗數(shù)的QTL, 分布在1A、1B、2B、4B、5A、7A共6條染色體上, 表型變異解釋率為3.45%～10.39% (表4和圖1); 檢測(cè)到8個(gè)控制穗粒數(shù)的QTL, 分布在2B、3B、4A、5B、6B、7A共 6條染色體上, 表型變異解釋率為3.76%～8.66%; 檢測(cè)到10個(gè)控制千粒重的QTL, 分布在1A、1B、2B、3A、4A、4B、5A、5B、7A、7B共 10條染色體上, 表型變異解釋率為3.10%～9.43%; 檢測(cè)到 12個(gè)控制產(chǎn)量的 QTL, 分布在1B、2A、4B、5A、5B、6A、6B、7A、7B共10條染色體上, 表型變異解釋率為3.23%～11.79%。

表1 產(chǎn)量及其三要素的表型統(tǒng)計(jì)Table 1 Phenotypic analysis for yield and its components

表2 產(chǎn)量及其三要素的方差分析(F值)Table 2 ANOVA of yield and its components by F-value

表3 產(chǎn)量及其三要素的相關(guān)分析Table 3 Correlation analysis of yield and its components

在上述 QTL定位結(jié)果中, 控制千粒重的QTL-Qtkw-1B、Qtkw-4A及Qtkw-7A等3個(gè)QTL能夠被重復(fù)檢測(cè)到。根據(jù)連鎖圖譜位置分析, 4A染色體上的穗粒數(shù)QTLQkn-4A與千粒重QTLQtkw-4A,5A染色體上穗數(shù)QTLQsn-5A、千粒重QTLQtkw-5A與產(chǎn)量QTLQyd-5A, 6B上穗粒數(shù)QTLQkn-6B與產(chǎn)量 QTLQyd-6B定位區(qū)間重合或相近。進(jìn)一步分析其加性效應(yīng), 4A染色體上的高穗粒數(shù)QTL和高千粒重QTL分別來(lái)自寧麥9號(hào)與揚(yáng)麥158, 5A染色體上的高穗數(shù)、穗粒數(shù)和產(chǎn)量QTL均來(lái)源于寧麥9號(hào), 6B染色體上的高穗粒數(shù)和產(chǎn)量QTL分別來(lái)自寧麥9號(hào)與揚(yáng)麥158。

2.3 千粒重的QTL聚合效應(yīng)分析

在產(chǎn)量及其構(gòu)成要素中, 千粒重的遺傳力最高。寧麥9號(hào)/揚(yáng)麥158的282個(gè)重組自交系群體中在3年中被重復(fù)檢測(cè)到的千粒重QTL有3個(gè), 分別位于1B、4A和7A染色體上(表4), 從不同QTL對(duì)千粒重的影響看, 后代中存在Qtkw-1B、Qtkw-4A及Qtkw-7A單一位點(diǎn)時(shí),Qtkw-4A對(duì)千粒重的影響最顯著也最穩(wěn)定(表5), 從增加千粒重的效應(yīng)看,Qtkw-4A亦優(yōu)于Qtkw-1B及Qtkw-7A, 不同等位變異最高可產(chǎn)生2.07 g的千粒重差異。當(dāng)后代中聚合2個(gè)位點(diǎn)后, 2個(gè)位點(diǎn)的組合效應(yīng)優(yōu)于單個(gè)位點(diǎn),Qtkw-1B+Qtkw-4A的組合最穩(wěn)定, 且高于其他兩種組合, 在不同年份可使千粒重提高 2.76～3.44 g, 而Qtkw-1B+Qtkw-7A、Qtkw-4A+Qtkw-7A兩種組合無(wú)顯著差異。后代中聚合 3個(gè)位點(diǎn)后, 對(duì)千粒重的效應(yīng)顯著提高,2017年甚至產(chǎn)生超過(guò)5 g的千粒重差異。

?

?

?

2.4 千粒重QTL的KASP標(biāo)記開(kāi)發(fā)與利用

為了更好地對(duì)3個(gè)千粒重QTL位點(diǎn)進(jìn)行育種利用, 基于其區(qū)間標(biāo)記序列開(kāi)發(fā)了適于高通量分型的KASP標(biāo)記。首先從 3個(gè)標(biāo)記區(qū)間各選擇 2～3個(gè)同源性較低的SNP標(biāo)記進(jìn)行引物設(shè)計(jì)(附表1), 經(jīng)過(guò)擴(kuò)增驗(yàn)證, Kukri_c42354_263、IAAV5722與IACX1477擴(kuò)增效果良好(附圖1), 可應(yīng)用于Qtkw-1B、Qtkw-4A與Qtkw-7A等3個(gè)位點(diǎn)的育種選擇。

進(jìn)一步利用開(kāi)發(fā)成功的 3個(gè)KASP標(biāo)記對(duì)139份小麥高代品系材料進(jìn)行基因分型, 并結(jié)合表型數(shù)據(jù)進(jìn)行統(tǒng)計(jì)分析(表6), 發(fā)現(xiàn)3個(gè)標(biāo)記在千粒重選擇中均具有顯著作用, 2個(gè)標(biāo)記的選擇效果優(yōu)于單標(biāo)記選擇,而聚合3個(gè)標(biāo)記后, 產(chǎn)生了超過(guò)6 g的千粒重組間差異,與遺傳效應(yīng)分析結(jié)果(2.3)基本一致。Qtkw-4A與Qtkw-7A兩個(gè)位點(diǎn)多呈現(xiàn)來(lái)源于揚(yáng)麥158的優(yōu)勢(shì)等位變異, 而Qtkw-1B未表現(xiàn)出明顯的選擇傾向。

表5 千粒重QTL不同等位變異的t檢測(cè)Table 5 t-test of different alleles of the QTL for 1000-kernel weight

表6 千粒重KASP標(biāo)記的效用檢測(cè)Table 6 Detection of the KASP marker for 1000-kernel weight

3 討論

未來(lái)全球?qū)π←湹男枨笕詫⒊试鲩L(zhǎng)趨勢(shì), 進(jìn)一步提高單產(chǎn)潛力仍然是小麥育種最基本和最重要的目標(biāo)[35]。分子標(biāo)記輔助選擇用于小麥育種的研究已有20多年的歷史, 但在育種中應(yīng)用較好的是抗病和品質(zhì)性狀相關(guān)標(biāo)記, 產(chǎn)量相關(guān)性狀的分子標(biāo)記研究仍有待加強(qiáng)[36-37]。本研究以長(zhǎng)江中下游品種的骨干親本寧麥9號(hào)和揚(yáng)麥158雜交構(gòu)建的重組自交系群體為材料, 連續(xù) 3年對(duì)單位面積產(chǎn)量、單位面積穗數(shù)、穗粒數(shù)和千粒重進(jìn)行QTL定位分析, 共定位到39個(gè)QTL, 研究結(jié)果驗(yàn)證了產(chǎn)量及其構(gòu)成因素遺傳的復(fù)雜性, 性狀受微效多位點(diǎn)控制。

與前人研究比較(表4), 控制千粒重的Qtkw-2B與Qtkw-4B, 控制產(chǎn)量的Qyd-5B.1與前人定位的QTL一致[24,27];Qsn-1A、Qsn-1B.1與Qsn-1B.2等此前報(bào)道與產(chǎn)量性狀相關(guān), 但并未明確與穗數(shù)有關(guān)[19-22];同樣, 類(lèi)似的 QTL還有控制穗粒數(shù)的Qkn-3B.2與Qkn-5B.1[5,25], 控制千粒重的Qtkw-5B與Qtkw-7B[20,28]和控制產(chǎn)量的Qyd-5A.1與Qyd-5A.2[23]。本研究檢測(cè)到了一些的新的 QTL, 分別是控制穗數(shù)的Qsn-2B、Qsn-4B與Qsn-7A.1, 控制穗粒數(shù)的Qkn-2B、Qkn-3B.1與Qkn-6B, 控制千粒重的Qtkw-3A與Qtkw-7A, 控制產(chǎn)量的Qyd-1B.2、Qyd-5B.2與Qyd-6B,這些位點(diǎn)此前均未曾報(bào)道與產(chǎn)量性狀有關(guān)。通過(guò)QTL在遺傳圖譜中的定位分析與比對(duì), 發(fā)現(xiàn) 3個(gè)QTL簇, 分別位于4A、5A及6B染色體上, 4A和5A染色體區(qū)段與產(chǎn)量及其構(gòu)成要素均相關(guān), 6B染色體區(qū)段與穗粒數(shù)、產(chǎn)量相關(guān), 且此前未被報(bào)道。4A區(qū)段調(diào)控穗粒數(shù)與千粒重的加性效應(yīng)分別來(lái)源于寧麥9號(hào)與揚(yáng)麥158, 與兩個(gè)親本對(duì)應(yīng)的多粒、大粒特征一致, 在選擇時(shí)可根據(jù)育種目標(biāo)合理選擇親本;5A區(qū)段的加性效應(yīng)均來(lái)源于寧麥9號(hào), 在產(chǎn)量育種中可選擇寧麥9號(hào)的優(yōu)良等位變異; 6B區(qū)段控制高產(chǎn)的加性效應(yīng)來(lái)源于揚(yáng)麥158, 可選擇揚(yáng)麥158的優(yōu)良等位變異在高產(chǎn)育種中應(yīng)用。

在產(chǎn)量構(gòu)成因素中, 不同地區(qū)、不同時(shí)期及不同高產(chǎn)品種的產(chǎn)量結(jié)構(gòu)類(lèi)型差異很大, 程順和等[38]提出應(yīng)將穗數(shù)維持在一定水平上, 主攻粒重。宋健民等[39]分析了近年來(lái)山東省通過(guò)審定的55個(gè)小麥品種產(chǎn)量性狀的變化趨勢(shì), 結(jié)果顯示產(chǎn)量呈顯著上升趨勢(shì), 穗數(shù)與穗粒數(shù)變化不顯著, 千粒重顯著增加; 沈磊和趙凱銘[40]根據(jù)河南省2001—2014年間審定的202個(gè)品種的統(tǒng)計(jì)數(shù)據(jù), 發(fā)現(xiàn)穗數(shù)與穗粒數(shù)較為穩(wěn)定, 千粒重呈上升趨勢(shì); 蔣進(jìn)等[41]對(duì)四川省2008—2018年育成的 100個(gè)品種進(jìn)行分析, 發(fā)現(xiàn)產(chǎn)量水平逐年升高, 穗數(shù)、千粒重呈下降趨勢(shì), 穗粒數(shù)呈上升趨勢(shì), 而其中高產(chǎn)品種穗數(shù)與千粒重均處于較高的水平; 姚國(guó)才等[42]以長(zhǎng)江中下游麥區(qū)育成的和大面積應(yīng)用的小麥品種為材料進(jìn)行分析, 在產(chǎn)量水平由低中產(chǎn)到較高產(chǎn)時(shí), 穗數(shù)增加較多, 千粒重次之, 穗粒數(shù)變化較小, 而在高產(chǎn)組次中, 穗數(shù)基本穩(wěn)定, 每穗粒數(shù)增幅較大, 千粒重明顯提高。上述研究表明, 千粒重是當(dāng)前高產(chǎn)育種的重點(diǎn)改良因素。在產(chǎn)量三要素的遺傳中, 穗數(shù)的遺傳力最低, 國(guó)外研究報(bào)道中有的低至0.070和0.046[38], 多項(xiàng)研究結(jié)果表明穗數(shù)的遺傳力在 0.2以下[43-44], 本研究結(jié)果與其相近; 前人研究還表明, 穗數(shù)與產(chǎn)量的相關(guān)性較高[45-46], 但易受環(huán)境條件影響, 因而產(chǎn)量的遺傳力也不高, 本研究檢測(cè)到的穗數(shù)和產(chǎn)量QTL盡管在同一環(huán)境中可同時(shí)定位到, 但受環(huán)境影響不穩(wěn)定,因此在不同環(huán)境中未能重復(fù)檢測(cè)到。與前人研究類(lèi)似, 本研究表明基因型與年份分別影響著產(chǎn)量及其三要素性狀, 基因型與年份(環(huán)境)的互作對(duì)產(chǎn)量性狀的影響在不同研究中有不同結(jié)果[49-51], 本研究中基因型與年份互作對(duì)產(chǎn)量及其三要素的影響不顯著,說(shuō)明產(chǎn)量及其三要素不是隨著年份的變化而呈線(xiàn)性變化, 反映了產(chǎn)量及其三要素受基因型及環(huán)境影響的復(fù)雜性。

在產(chǎn)量構(gòu)成因素中, 千粒重具有較高的遺傳力,在本研究中為0.60, 與前人報(bào)道相近[47-48], 因此, 可通過(guò)分子標(biāo)記輔助選擇對(duì)千粒重性狀進(jìn)行改良。研究檢測(cè)到 3個(gè)穩(wěn)定的千粒重 QTL, 遺傳效應(yīng)分析顯示其對(duì)千粒重均有顯著影響。與前人研究比較發(fā)現(xiàn),Qtkw-1B附近包含穗長(zhǎng)、穗粒數(shù)的控制位點(diǎn)[21],Qtkw-4A附近區(qū)域存在著穗數(shù)和穗粒數(shù)的控制位點(diǎn)[23-24],Qtkw-7A是一個(gè)新鑒定到的千粒重QTL。

近些年來(lái), 分子標(biāo)記輔助選擇在小麥育種中的應(yīng)用越來(lái)越廣泛, 特別是適于高通量分型的 KASP標(biāo)記, 其與大規(guī)模育種篩選策略完美契合, 在育種中具有良好的應(yīng)用前景。本研究成功開(kāi)發(fā)了 3個(gè)千粒重QTL相連鎖的KASP標(biāo)記, 并在育種材料中進(jìn)行了初步應(yīng)用, 選擇效果較好, 3個(gè)QTL用于標(biāo)記輔助選擇對(duì)提高千粒重有明顯效果, 且多位點(diǎn)聚合的選擇效果優(yōu)于單一QTL的選擇; 但多位點(diǎn)選擇在提高選擇效果的同時(shí), 增加了工作量, 減少了中選材料, 需結(jié)合實(shí)際育種規(guī)模選擇相應(yīng)的育種策略。

4 結(jié)論

結(jié)合 3個(gè)環(huán)境的產(chǎn)量數(shù)據(jù), 鑒定到控制穗數(shù)、穗粒數(shù)、千粒重及產(chǎn)量的QTL分別為9、8、10與12個(gè), 其中穗數(shù)、穗粒數(shù)和產(chǎn)量的遺傳力較低, 千粒重的遺傳力較高, 可進(jìn)行遺傳選擇。針對(duì) 3個(gè)穩(wěn)定的千粒重 QTL, 進(jìn)一步成功開(kāi)發(fā)出相連鎖的KASP標(biāo)記, 并在育種材料中進(jìn)行了初步應(yīng)用, 3個(gè)QTL對(duì)提高千粒重有明顯效果, 且多位點(diǎn)聚合的選擇效果優(yōu)于單一QTL的選擇。本研究結(jié)果可應(yīng)用于小麥千粒重的遺傳改良。

附表1 千粒重的KASP標(biāo)記序列Table S1 Sequence of KASP markers for 1000-kernel weight