中国农业科学 ›› 2023, Vol. 56 ›› Issue (20): 3917-3930.doi: 10.3864/j.issn.0578-1752.2023.20.001
董继梓(), 陈林渠(
), 郭浩儒, 张梦宇, 刘志霄, 韩磊, 田赵飒爽, 徐宁浩, 郭庆杰, 黄振洁, 杨傲宇, 赵春华, 吴永振, 孙晗, 秦冉(
), 崔法(
)
收稿日期:
2023-04-10
接受日期:
2023-05-23
出版日期:
2023-10-16
发布日期:
2023-10-31
通信作者:
秦冉,E-mail:ranqin89@163.com。
崔法,E-mail:sdaucf@126.com
联系方式:
董继梓,E-mail:1324758770@qq.com。陈林渠,E-mail:1531484513@qq.com。董继梓和陈林渠为同等贡献作者。
基金资助:
DONG JiZi(), CHEN LinQu(
), GUO HaoRu, ZHANG MengYu, LIU ZhiXiao, HAN Lei, TIAN ZhaoSaShuang, XU NingHao, GUO QingJie, HUANG ZhenJie, YANG AoYu, ZHAO ChunHua, WU YongZhen, SUN Han, QIN Ran(
), CUI Fa(
)
Received:
2023-04-10
Accepted:
2023-05-23
Published:
2023-10-16
Online:
2023-10-31
摘要:
【目的】通过对小麦穗长稳定主效QTL进行遗传及育种选择效应分析,明确其对产量性状的遗传效应,评价其未来育种应用潜力,为后续基因挖掘和小麦分子育种提供依据。【方法】利用科农9204×京411构建的重组自交系(recombinant inbred lines derived from the cross of Kenong 9204 and Jing 411,KJ-RIL)群体定位到一个多环境稳定表达的穗长主效QTL,命名为qSl-2D;利用双亲靶区间序列差异InDel位点开发出2个与该QTL紧密连锁的分子标记;结合分子标记及55K芯片基因型数据,分别进行基于KJ-RIL、MY-F2、NILs及自然作图群体的产量相关性状遗传效应分析;基于自然作图群体基因分型,分析qSl-2D单倍型在各麦区及不同年代的育种选择效应。【结果】QTL定位结果表明,qSl-2D可在7/10组环境数据中被检测到,可解释4.02%—10.10%的表型变异。其中,5/10组环境数据的LOD峰值均位于608.75 Mb处。遗传效应分析结果表明,qSl-2D增效等位基因型在4个群体遗传背景下均能显著增加穗长。此外,其在大部分群体背景下对穗粒数、株高有正向效应,而对千粒重、穗粒重和单株产量有负向效应。对KJ-RIL群体株高进一步分析发现,qSl-2D增效等位基因型对株高效应未达到显著水平的原因在于其对除穗下节间长以外的各节间长都有降秆效应;qSl-2D单倍型分析结果表明,长穗单倍型Hap-AA-GG在不同麦区中选择利用率差异较大,在北部冬麦区中选择利用率最高,占比24%;而短穗单倍型Hap-CC-CC在大部分麦区中占比30%以上。此外,随着年代的递进,qSl-2D长穗单倍型选择利用率逐渐降低,而短穗单倍型一直保持较高的选择利用率。【结论】定位到一个稳定主效的穗长QTL——qSl-2D,其增效等位基因型可在不同遗传背景下显著增加穗长,同时对其他产量相关性状有一定的遗传效应。靶区段开发的紧密连锁分子标记可用于小麦穗长及相关产量性状的遗传改良。
董继梓, 陈林渠, 郭浩儒, 张梦宇, 刘志霄, 韩磊, 田赵飒爽, 徐宁浩, 郭庆杰, 黄振洁, 杨傲宇, 赵春华, 吴永振, 孙晗, 秦冉, 崔法. 小麦穗长主效QTL—qSl-2D的遗传和育种选择效应解析[J]. 中国农业科学, 2023, 56(20): 3917-3930.
DONG JiZi, CHEN LinQu, GUO HaoRu, ZHANG MengYu, LIU ZhiXiao, HAN Lei, TIAN ZhaoSaShuang, XU NingHao, GUO QingJie, HUANG ZhenJie, YANG AoYu, ZHAO ChunHua, WU YongZhen, SUN Han, QIN Ran, CUI Fa. Analysis of Genetic and Breeding Selection Effects of A Major QTL-qSl-2D for Wheat Spike Length[J]. Scientia Agricultura Sinica, 2023, 56(20): 3917-3930.
表1
多环境下穗长QTL——qSl-2D初级定位分析"
环境 Environments | 位置 Position (Mb) | 左端标记 Left marker | 右端标记 Right marker | LOD | 表型变异率 PVE (%) | 加性效应 Add |
---|---|---|---|---|---|---|
E1 | 608.75 | AX-111528013 | AX-95178308 | 10.13 | 4.02 | -0.20 |
E3 | 608.75 | AX-111528013 | AX-95178308 | 9.07 | 10.10 | -0.24 |
E4 | 608.75 | AX-111528013 | AX-95178308 | 9.07 | 8.73 | -0.25 |
E7 | 577.75 | AX-109437399 | AX-94823865 | 5.72 | 8.31 | -0.22 |
E8 | 608.75 | AX-111528013 | AX-95178308 | 5.63 | 7.93 | -0.21 |
LN-BLUE | 609.75 | AX-95178308 | AX-108752409 | 8.42 | 9.85 | -0.19 |
HN-BLUE | 608.75 | AX-111528013 | AX-95178308 | 9.82 | 8.49 | -0.20 |
表5
小麦2D染色体上已报道穗长QTL定位信息"
QTL名称 QTL name | 左端标记 Left marker | 右端标记 Right marker | 区间 Interval (Mb) | 参考文献 Reference |
---|---|---|---|---|
QSl2D-1 | XGWM296 | XWMC112 | 17.61—23.02 | [ |
QSl2D-2 | XCFD53 | XWMC18 | 23.02—130.83 | [ |
QSl2D-3 | XGWM296 | XGWM261 | 17.61—19.62 | [ |
QSl2D-4 | XGWM311.2 | XBARC129.2 | 647.51- | [ |
QSl2D-5 | XWMC112 | XCFD53 | —23.02 | [ |
QSpl.nau-2D | Xcfd53 | DG371 | 23.02— | [ |
QTL | wmc181 | gs2a | 593.74— | [ |
QTL | gwm261 | barc168 | 19.62—44.74 | [ |
QTL | Xcfd53 | Xwmc18 | 23.02—130.83 | [ |
QTL | Xwgrc1257 | DG371 | / | [ |
QSl.sau.2D.1 | AX-111096297 | AX-109422526 | 32.97—35.02 | [ |
QSl.sau.2D.2 | AX-110552569 | AX-111660432 | 602.14—606.92 | [ |
qSL-2D.1 | AX-111939856 | AX-111497351 | 30.49—31.58 | [ |
Qsl.nwsuaf-2D | tplb0053n05_793 | Kukri_c51992_290 | 20.77—22.45 | [ |
QSL-XX.2D | AX-111561744 | AX-179557748 | 23.42—31.56 | [ |
MQTL-2D-1 | 2243439--D | GDEEGVY02I0IOX_61 | 2.69—8.98 | [ |
MQTL-2D-2 | D_contig74612 | 253--2243548 | 5.44—10.32 | [ |
MQTL-2D-3 | 3222417--D | GA8KES401CIV9Z_240 | 24.98—28.76 | [ |
MQTL-2D-4 | 1282771 | 983316 | 28.88—36.42 | [ |
QTL | AX-109911369 | AX-111087066 | 18.2—36.89 | [ |
QSl.cas-2D.2 | AX-110462142 | AX-110168677 | 585.69—601.05 | [ |
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