中国科学院成都生物所在小麦穗型形成的遗传基础解析研究中取得进展

　　小麦（Triticum aestivum L.）作为一种重要的粮食作物，为全世界人口提供了约20%的能量摄入和重要的蛋白质来源。我国是小麦生产和消费大国，培育高产小麦品种、不断提高小麦产量是保障我国粮食安全的重要措施之一。穗长和穗密度作为重要的穗相关性状，与产量密切相关。因此，鉴定、验证和克隆穗长和穗密度相关的数量性状位点（QTL）或基因对解析它们的遗传机制和培育高产小麦具有重要意义。

 

　　为了解析小麦穗长和穗密度的遗传机制，中国科学院成都生物研究所副研究员龙海团队利用川麦42×科成麦1号的DH群体（CK1）和川麦42×川农16的RIL群体（CC）在多个环境中进行QTL定位。其中，川麦42是由四川省农业科学院研究员杨武云利用人工合成小麦的培育优良小麦品种，具有产量高、抗条锈病能力强等优点。相比于川麦42，科成麦1号和川农16穗长较短、穗密度较高。基于3年2点5个环境的表型数据，共鉴定到34个穗长和穗密度的QTL，其中，6个主效QTL在超过4个环境中被稳定检测到，解释了7.13-33.6%的表型变异。这些主效QTL位于染色体5A和6A上的两个基因组区域，分别被命名为QSc/Sl.cib-5A和QSc/Sl.cib-6A。两个主效QTL对穗长和穗密度的影响存在显著的加性效应。此外，通过开发与之紧密连锁的KASP分子标记，在不同的遗传背景中进一步验证了QSc/Sl.cib-5A和QSc/Sl.cib-6A。比较分析结果表明，QSc/Sl.cib-5A不是春化基因Vrn-A1和基因Q；QSc/Sl.cib-6A可能是新的穗长和穗密度位点。效应分析结果显示，QSc/Sl.cib-5A和QSc/Sl.cib-6A对其他产量相关性状（包括株高、千粒重和粒长）均具有显著影响。此外，基于基因表达模式、基因注释、直系同源分析和序列差异分析，TraesCS5A01G301400和TraesCS6A01G090300被认为是QSc/Sl.cib-5A和QSc/Sl.cib-6A可能的候选基因。该研究鉴定到的主效QTL和开发的KASP分子标记为后续穗长和穗密度相关基因的精细定位和克隆奠定了理论基础，也有助于小麦的分子标记辅助育种。

 

　　相关研究成果以Identification and validation of two major QTLs for spike compactness and length in bread wheat （Triticum aestivum L.） showing pleiotropic effects on yield-related traits为题，发表在Theoretical and Applied Genetics上。该研究得到国家重点研发项目、四川省农作物分子育种平台项目、四川省科技厅重点研发项目、中科院战略性先导科技专项和四川省麦类作物育种攻关项目的资助。

 

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