





中国农业科学 ›› 2026, Vol. 59 ›› Issue (6): 1157-1171.doi: 10.3864/j.issn.0578-1752.2026.06.002
叶美金1,6(
), 吴雷2(
), Lohani Md Nahibuzzaman2, 尹丽2, 胡欣荣2, 刘亚西2, 蒋云峰2, 陈国跃2, 蒲至恩3, 李阳3, 李婷2,4, 邹亚亚2,5, 吴佳怡1, 马建2(
)
收稿日期:2025-08-17
接受日期:2025-10-02
出版日期:2026-03-16
发布日期:2026-03-24
通信作者:
联系方式:
叶美金,E-mail:091048@cdnu.edu.cn。吴雷,E-mail:2169068493@qq.com。叶美金和吴雷为同等贡献作者。
基金资助:
YE MeJin1,6(
), WU Lei2(
), MD NAHIBUZZAMAN Lohani2, YIN Li2, HU XinRong2, LIU YaXi2, JIANG YunFeng2, CHEN GuoYue2, PU ZhiEn3, LI Yang3, LI Ting2,4, ZOU YaYa2,5, WU JiaYi1, MA Jian2(
)
Received:2025-08-17
Accepted:2025-10-02
Published:2026-03-16
Online:2026-03-24
摘要:
【目的】小麦胚是籽粒的重要组成部分,与种子的营养价值、萌发和幼苗建成密切相关。从遗传变异丰富的中国地方小麦中挖掘胚大小位点,并解析其遗传效应,拓展对小麦胚大小遗传基础的认识,为未来育种计划提供有价值的分子靶点。【方法】利用小麦660K SNP芯片对240份不同来源的中国地方小麦进行基因型分析,并结合3个环境的胚大小表型数据,通过混合线性模型进行全基因组关联分析,对检测到的显著性关联位点进行遗传效应分析和候选基因预测。【结果】在3个环境及最佳线性无偏预测值(BLUP)下,胚长、胚宽、胚面积、胚长宽比的范围分别为1.64—3.43 mm、0.93—2.58 mm、1.10—5.71 mm2和1.06—2.08,其广义遗传力分别为0.76、0.47、0.54和0.60。胚长、胚宽、胚面积、胚长宽比、胚长粒长比和胚宽粒宽比之间存在显著的正相关性,相关系数为0.271—0.922。主要胚性状(胚长、胚宽、胚面积)与粒长、千粒重、根干重呈显著正相关。共鉴定到18个在2个环境及BLUP中稳定表达的、与胚长和胚面积显著关联的SNP位点,这些位点被分为4个QTL区段,其中,控制胚长的有3个、控制胚面积的有1个,且胚面积QTL(QEA. sicau.3B)与胚长QTL(QEL.sicau.3B.2)共定位。针对主效胚长位点QEL.sicau.1B,预测了9个候选基因。遗传效应分析表明,QEL.sicau.1B的增效应位点在提高胚长、粒长、粒宽、粒重和缩短开花期方面具有显著作用,对提高幼苗根干重和地上部苗子干重方面具有显著优势,而对分蘖数和小穗数具有一定负效应。比较分析表明,QEL.sicau.1B和QEL.sicau.3B.2可能为新位点。【结论】通过全基因组关联分析检测到4个与胚大小显著相关的稳定QTL,针对胚长位点QEL.sicau.1B,预测了9个可能的候选基因。证实胚大小与籽粒大小呈显著正相关,且与苗期根系活力有一定关联。
叶美金, 吴雷, Lohani Md Nahibuzzaman, 尹丽, 胡欣荣, 刘亚西, 蒋云峰, 陈国跃, 蒲至恩, 李阳, 李婷, 邹亚亚, 吴佳怡, 马建. 基于GWAS的中国地方小麦成熟胚大小位点的鉴定及其遗传效应解析[J]. 中国农业科学, 2026, 59(6): 1157-1171.
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表1
自然群体的表型评价"
| 性状 Trait | 环境Environment | 最小值Min | 最大值Max | 平均值Mean | 标准差 Standard deviation | 广义遗传力 H2 |
|---|---|---|---|---|---|---|
| 胚长 EL (mm) | 2020YA | 1.94 | 3.43 | 2.63 | 0.23 | 0.76 |
| 2021CZ | 1.74 | 2.38 | 2.01 | 0.11 | ||
| 2021PX | 1.64 | 2.50 | 2.06 | 0.13 | ||
| BLUP | 2.06 | 2.44 | 2.23 | 0.07 | ||
| 胚宽 EW (mm) | 2020YA | 1.61 | 2.58 | 2.07 | 0.19 | 0.47 |
| 2021CZ | 0.97 | 1.58 | 1.12 | 0.07 | ||
| 2021PX | 0.93 | 1.55 | 1.15 | 0.09 | ||
| BLUP | 1.38 | 1.53 | 1.45 | 0.02 | ||
| 胚面积 EA (mm2) | 2020YA | 2.38 | 5.71 | 3.95 | 0.67 | 0.54 |
| 2021CZ | 1.25 | 2.20 | 1.63 | 0.17 | ||
| 2021PX | 1.10 | 2.79 | 1.71 | 0.21 | ||
| BLUP | 2.18 | 2.76 | 2.43 | 0.09 | ||
| 胚长宽比 EL/EW | 2020YA | 1.06 | 1.71 | 1.27 | 0.09 | 0.60 |
| 2021CZ | 1.22 | 1.95 | 1.80 | 0.09 | ||
| 2021PX | 1.28 | 2.08 | 1.79 | 0.11 | ||
| BLUP | 1.54 | 1.74 | 1.62 | 0.03 |
表2
胚大小、农艺性状与幼苗根系性状间的皮尔森相关系数"
| 性状 Traits | 胚长 EL | 胚宽 EW | 胚面积 EA | 胚长宽比 EL/EW | 胚长粒长比 EL/KL | 胚宽粒宽比 EW/KW | |
|---|---|---|---|---|---|---|---|
| 胚相关性状 Embryo-related traits | 胚宽 EW | 0.703** | |||||
| 胚面积 EA | 0.896** | 0.922** | |||||
| 胚长宽比 EL/EW | 0.366** | -0.357** | 0.003 | ||||
| 胚长粒长比 EL/KL | 0.362** | 0.307** | 0.371** | 0.112 | |||
| 胚宽粒宽比 EW/KW | 0.271** | 0.370** | 0.369** | -0.091 | 0.190** | ||
| 农艺性状 Agronomic traits | 有效分蘖数 ETN | -0.168** | -0.241** | -0.203** | 0.135* | 0.128* | 0.237** |
| 小穗数 SNS | -0.06 | -0.123 | -0.086 | 0.113 | 0.245** | 0.160* | |
| 粒长 KL | 0.334** | 0.179** | 0.249** | 0.144* | -0.756** | -0.007 | |
| 粒宽 KW | 0.064 | 0.103 | 0.066 | -0.079 | -0.058 | -0.885** | |
| 千粒重 TKW | 0.256** | 0.243** | 0.239** | -0.023 | -0.378** | -0.522** | |
| 株高 PH | -0.189** | -0.141* | -0.170** | -0.038 | 0.107 | -0.428** | |
| 开花期 AD | -0.134* | -0.236** | -0.172** | 0.227** | 0.187** | 0.251** | |
| 根相关性状 Root-related traits | 根平均直径 RAD | 0.023 | 0.016 | 0.032 | 0.033 | -0.016 | -0.086 |
| 最大根长 MRL | 0.062 | -0.001 | 0.022 | 0.099 | 0.027 | 0.018 | |
| 根干重 RDW | 0.191** | 0.165* | 0.178** | 0.007 | -0.315** | -0.017 | |
| 根表面积 RSA | 0.023 | 0.049 | 0.02 | -0.092 | -0.122 | 0.131* | |
| 根尖数 RTN | 0.052 | 0.099 | 0.053 | -0.106 | 0.037 | -0.028 | |
| 根体积 RV | 0.123 | 0.096 | 0.11 | 0.02 | -0.163* | 0.006 | |
| 地上部干重 SDW | 0.075 | 0.091 | 0.084 | -0.041 | -0.094 | 0.105 | |
| 总根长 TRL | 0.044 | 0.022 | 0.024 | 0.043 | -0.035 | 0.083 | |
表3
GWAS鉴定到的稳定表达的胚大小位点"
| 位点 QTL | 单核苷酸多态性 SNP | 染色体 Chromosome | 物理位置 Position (bp) | 位点 Allele | 显著性阈值 -log10(P) | 贡献率 R2(%) | 环境 Environments |
|---|---|---|---|---|---|---|---|
| QEL.sicau.1B | AX-111181581 | 1B | 141343104 | T/G | 3.10-3.94 | 3.27-4.19 | 2021CZ, 2021PX, BLUP |
| QEL.sicau.3B.1 | AX-111538915 | 3B | 719495993 | T/A | 3.73-4.31 | 1.59-1.85 | 2021CZ, 2021PX, BLUP |
| AX-109479189 | 3B | 718925366 | C/G | 3.42-4.02 | 1.85-2.44 | 2021CZ, 2021PX, BLUP | |
| QEL.sicau.3B.2 | AX-110440810 | 3B | 142585929 | A/G | 3.13-3.62 | 1.24-1.45 | 2021CZ, 2021PX, BLUP |
| AX-109903451 | 3B | 142577728 | C/T | 4.09-4.93 | 2.71-3.04 | 2021CZ, 2021PX, BLUP | |
| AX-108783107 | 3B | 142558781 | A/G | 3.57-4.79 | 1.59-2.02 | 2021CZ, 2021PX, BLUP | |
| AX-111075885 | 3B | 142547414 | T/C | 3.33-3.86 | 1.27-1.60 | 2021CZ, 2021PX, BLUP | |
| AX-110920483 | 3B | 143376780 | G/A | 3.93-5.22 | 1.85-2.31 | 2021CZ, 2021PX, BLUP | |
| AX-109278255 | 3B | 142586814 | T/C | 3.36-5.15 | 1.35-1.96 | 2021CZ, 2021PX, BLUP | |
| AX-111064212 | 3B | 142532066 | G/A | 3.16-4.64 | 1.82-2.63 | 2021CZ, 2021PX, BLUP | |
| AX-111737137 | 3B | 142590393 | A/G | 3.29-4.19 | 1.50-1.79 | 2021CZ, 2021PX, BLUP | |
| AX-109414729 | 3B | 143379652 | T/C | 3.93-5.22 | 1.85-2.31 | 2021CZ, 2021PX, BLUP | |
| AX-109002351 | 3B | 142585807 | A/G | 3.20-3.88 | 1.51-1.68 | 2021CZ, 2021PX, BLUP | |
| QEA.sicau.3B | AX-111064212 | 3B | 142532066 | G/A | 3.22-3.93 | 1.87-2.18 | 2021CZ, 2021PX, BLUP |
| AX-108783107 | 3B | 142558781 | A/G | 3.22-4.35 | 1.40-1.82 | 2021CZ, 2021PX, BLUP | |
| AX-109903451 | 3B | 142577728 | C/T | 3.67-4.43 | 2.15-2.88 | 2021CZ, 2021PX, BLUP | |
| AX-110920483 | 3B | 143376780 | G/A | 3.52-4.32 | 1.63-1.85 | 2021CZ, 2021PX, BLUP | |
| AX-109414729 | 3B | 143379652 | T/C | 3.52-4.32 | 1.63-1.85 | 2021CZ, 2021PX, BLUP |
表4
小麦胚长位点QEL.sicau.1B重要候选基因的预测与注释"
| 候选基因 Candidate genes | 基因注释或编码蛋白 Gene annotation or coding proteins | 水稻同源基因 Homologs in rice |
|---|---|---|
| TraesCS1B02G114700 | F-box家族蛋白F-box family protein | OsFbox375, OsFbox376, OsFbox253 |
| TraesCS1B02G114800 | F-box家族蛋白F-box family protein | OsFbox375, OsFbox376 |
| TraesCS1B02G114900 | F-box家族蛋白F-box family protein | OsFbox375 |
| TraesCS1B02G115400 | 细胞凋亡相关蛋白2 Programmed cell death protein 2 | Null |
| TraesCS1B02G115500 | WD重复域蛋白 WD-repeat protein | OsWD40-68, OsWD40-45, WDR5a, MAC3B |
| TraesCS1B02G191700LC | 逆转录病毒相关Pol多聚蛋白LINE-1 Retrovirus-related Pol polyprotein LINE-1 | Null |
| TraesCS1B02G196100LC | 酪氨酰-DNA磷酸二酯酶1 Tyrosyl-DNA phosphodiesterase 1 | Null |
| TraesCS1B02G196200LC | 甘油-3-磷酸脱氢酶[NAD(P)+] Glycerol-3-phosphate dehydrogenase [NAD(P)+] | Null |
| TraesCS1B02G196600LC | HAT家族二聚化域蛋白 HAT family dimerisation domain containing protein | DAYSLEEPER |
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