





中国农业科学 ›› 2026, Vol. 59 ›› Issue (12): 2551-2562.doi: 10.3864/j.issn.0578-1752.2026.12.002
叶美金1,7(
), 王同著2, 陈斌2, LOHANI Md Nahibuzzaman2, 陈家婷2, 胡欣荣2, 尹丽2, 王超2, 张昊芃2, 杨夏2, 王佳琳3, 姚琦馥4, 丁浦洋5, 王凤1, 李小雨6(
), 马建2(
)
收稿日期:2025-12-09
接受日期:2026-01-20
出版日期:2026-06-16
发布日期:2026-06-16
通信作者:
联系方式:
叶美金,E-mail:091048@cdnu.edu.cn。
基金资助:
YE MeiJin1,7(
), WANG TongZhu2, CHEN Bin2, LOHANI Md Nahibuzzaman2, CHEN JiaTing2, HU XinRong2, YIN Li2, WANG Chao2, ZHANG HaoPeng2, YANG Xia2, WANG JiaLin3, YAO QiFu4, DING PuYang5, WANG Feng1, LI XiaoYu6(
), MA Jian2(
)
Received:2025-12-09
Accepted:2026-01-20
Published:2026-06-16
Online:2026-06-16
摘要:
【目的】株高是影响小麦产量潜力和抗倒伏性的关键农艺性状,主要由茎秆节间的伸长决定。系统评估224份四川小麦品种的节间长度,解析其遗传基础,挖掘调控节间长度的稳定表达新位点,明确其遗传效应,并筛选相关候选基因,为高产小麦品种的定向选育提供重要基因资源和理论依据。【方法】在2个环境下分别测定小麦第一节间(IL1)、第二节间(IL2)和第三节间(IL3)的长度。利用小麦120K SNP芯片对供试群体进行基因型分析,通过全基因组关联分析(GWAS)鉴定调控节间长度的遗传位点,结合表型相关性分析解析主效位点的遗传效应,并基于公共数据库预测候选基因。【结果】表型分析显示,所有节间性状均呈连续变异,广义遗传力较高,估计值为75%—89%。相关性分析表明,3个节间长度均与最终株高呈正相关,其中,IL1的相关性最强。此外,IL2与IL3之间高度相关,提示下部茎节具有协调的遗传调控。GWAS检测到位于5A和4D染色体上的4个稳定位点,分别为调控第一节间的QIL1.sau.5A、调控第二节间的2个紧密连锁但独立的QTL QIL2.sau.5A.1和QIL2.sau.5A.2,以及调控第三节间的QIL3.sau.4D。多效性分析显示,QIL2.sau.5A.1显著增加株高和穗长,而QIL3.sau.4D主要促进节间伸长及整体株高。基于功能注释和时空表达数据,共鉴定出5个潜在候选基因,可能参与转录调控、激素信号传导和细胞生长过程。【结论】揭示了四川小麦节间伸长的遗传结构,鉴定出2个新QTL及多个具有多效性的遗传位点。
叶美金, 王同著, 陈斌, LOHANI Md Nahibuzzaman, 陈家婷, 胡欣荣, 尹丽, 王超, 张昊芃, 杨夏, 王佳琳, 姚琦馥, 丁浦洋, 王凤, 李小雨, 马建. 基于全基因组关联分析解析小麦茎节间长度的遗传基础及其效应[J]. 中国农业科学, 2026, 59(12): 2551-2562.
YE MeiJin, WANG TongZhu, CHEN Bin, LOHANI Md Nahibuzzaman, CHEN JiaTing, HU XinRong, YIN Li, WANG Chao, ZHANG HaoPeng, YANG Xia, WANG JiaLin, YAO QiFu, DING PuYang, WANG Feng, LI XiaoYu, MA Jian. Genetic Dissection of Stem Internode Length and Its Effects in Wheat Based on a Genome-Wide Association Study[J]. Scientia Agricultura Sinica, 2026, 59(12): 2551-2562.
表1
自然群体的表型评价"
| 性状 Trait | 环境 Environment | 最大值 Max | 最小值 Min | 平均值 Mean | 标准差 Standard deviation | 变异系数 CV (%) | 广义遗传力 H2 (%) |
|---|---|---|---|---|---|---|---|
| 第一节间长度 IL1 (cm) | WJ2025 | 49.16 | 23.14 | 31.20 | 3.36 | 10.78 | 89 |
| CZ2025 | 42.84 | 22.16 | 29.61 | 3.30 | 11.14 | ||
| BLUP | 41.94 | 25.33 | 30.41 | 2.20 | 7.22 | ||
| 第二节间长度 IL2 (cm) | WJ2025 | 25.34 | 12.02 | 18.89 | 2.11 | 11.19 | 85 |
| CZ2025 | 20.28 | 10.32 | 14.52 | 1.85 | 12.77 | ||
| BLUP | 20.89 | 13.34 | 16.71 | 1.19 | 7.14 | ||
| 第三节间长度 IL3 (cm) | WJ2025 | 22.34 | 8.53 | 13.35 | 1.89 | 14.18 | 75 |
| CZ2025 | 15.14 | 5.88 | 10.03 | 1.60 | 15.97 | ||
| BLUP | 15.22 | 9.79 | 11.69 | 0.78 | 6.67 |
表2
各节间长度与农艺性状间的皮尔逊两两相关系数"
| 性状 Trait | 第一节间长度 IL1 | 第二节间长度 IL2 | 第三节间长度 IL3 | 株高 PH | 有效分蘖数 ETN | 穗长 SL | 每穗小穗数 SNS |
|---|---|---|---|---|---|---|---|
| 第二节间长度IL2 | 0.416** | ||||||
| 第三节间长度IL3 | 0.311** | 0.748** | |||||
| 株高PH | 0.615** | 0.556** | 0.613** | ||||
| 有效分蘖数ETN | 0.033 | -0.009 | -0.026 | -0.098 | |||
| 穗长SL | 0.095 | -0.04 | -0.117 | 0.283** | -0.021 | ||
| 每穗小穗数SNS | -0.024 | -0.122 | -0.042 | 0.109 | -0.188** | 0.380** | |
| 千粒重TKW | 0.04 | 0.016 | -0.031 | 0.11 | 0.105 | 0.198** | -0.245** |
表3
基于GWAS的小麦茎节间长度稳定表达位点鉴定"
| 性状 Trait | 位点 QTL | 单核苷酸多态性 SNP | 等位位点 Allele | 染色体 Chromosome | 物理位置 Position (bp) | 显著性阈值 -log10(P) | 贡献率 R2(%) | 环境 Environments |
|---|---|---|---|---|---|---|---|---|
| 第一节间长度 IL1 | QIL1.sau.5A | 5A_501635166 | T/C | 5A | 501635166 | 4.21-5.42 | 1.62-2.19 | CZ2025, WJ2025, BLUP |
| 第二节间长度 IL2 | QIL2.sau.5A.1 | 5A_510913304 | G/A | 5A | 510913304 | 4.23-5.58 | 5.90-8.18 | CZ2025, WJ2025, BLUP |
| 5A_510913376 | C/T | 5A | 510913376 | 4.21-5.68 | 5.82-8.30 | CZ2025, WJ2025, BLUP | ||
| 5A_510913381 | T/C | 5A | 510913381 | 4.21-5.68 | 5.82-8.30 | CZ2025, WJ2025, BLUP | ||
| 5A_511296202 | T/C | 5A | 511296202 | 4.02-5.54 | 5.88-8.59 | CZ2025, WJ2025, BLUP | ||
| 5A_511296204 | C/G | 5A | 511296204 | 4.02-5.54 | 5.88-8.59 | CZ2025, WJ2025, BLUP | ||
| 5A_511991250 | G/T | 5A | 511991250 | 4.01-5.76 | 5.98-9.16 | CZ2025, WJ2025, BLUP | ||
| 5A_513013678 | A/G | 5A | 513013678 | 4.02-5.69 | 5.88-8.88 | CZ2025, WJ2025, BLUP | ||
| 5A_513255742 | T/C | 5A | 513255742 | 4.04-6.08 | 5.95-9.65 | CZ2025, WJ2025, BLUP | ||
| 5A_514724687 | C/T | 5A | 514724687 | 4.14-5.41 | 8.06-11.04 | CZ2025, WJ2025, BLUP | ||
| 5A_514884600 | A/G | 5A | 514884600 | 4.04-6.08 | 5.95-9.65 | CZ2025, WJ2025, BLUP | ||
| QIL2.sau.5A.2 | 5A_517883089 | G/A | 5A | 517883089 | 4.10-6.28 | 6.10-10.07 | CZ2025, WJ2025, BLUP | |
| 5A_518500826 | T/C | 5A | 518500826 | 4.09-6.17 | 6.08-9.87 | CZ2025, WJ2025, BLUP | ||
| 5A_518579568 | A/G | 5A | 518579568 | 4.04-6.08 | 5.95-9.65 | CZ2025, WJ2025, BLUP | ||
| 5A_519456501 | C/T | 5A | 519456501 | 4.04-6.08 | 5.95-9.65 | CZ2025, WJ2025, BLUP | ||
| 5A_519549809 | G/A | 5A | 519549809 | 4.08-5.57 | 5.69-8.23 | CZ2025, WJ2025, BLUP | ||
| 5A_519551494 | C/T | 5A | 519551494 | 4.20-5.63 | 5.90-8.32 | CZ2025, WJ2025, BLUP | ||
| 5A_519604654 | T/C | 5A | 519604654 | 4.32-6.08 | 6.09-9.10 | CZ2025, WJ2025, BLUP | ||
| 5A_521267698 | G/A | 5A | 521267698 | 4.02-5.50 | 4.55-6.58 | CZ2025, WJ2025, BLUP | ||
| 第三节间长度 IL3 | QIL3.sau.4D | 4D_20705614 | G/A | 4D | 20705614 | 4.04-5.03 | 7.76-10.07 | CZ2025, WJ2025, BLUP |
| 4D_21001512 | G/T | 4D | 21001512 | 4.22-5.28 | 8.15-10.61 | CZ2025, WJ2025, BLUP |
表4
小麦节间长度候选基因的预测与注释"
| 位点 QTL | 候选基因 Candidate genes | 起始位置 Start position (Mb) | 基因注释或编码蛋白 Gene annotation or coding proteins | 同源基因 Homologs gene |
|---|---|---|---|---|
| QIL3.sau.4D | TraesCS4D02G041400 | 19.813161 | ATP依赖性RNA解旋酶 ATP-dependent RNA helicase | OsRH21, OsRH52B, OsRH52C |
| TraesCS4D02G042100 | 20.090627 | 碱性蓝蛋白 Basic blue protein | OsUCL8, OsUCL9, OsUCL12, ARPN, ENODL22 | |
| QIL1.sau.5A | TraesCS5A02G286200 | 494.413105 | pfkB样碳水化合物激酶家族蛋白 pfkB-like carbohydrate kinase family protein | OsFKI, OsFKII |
| QIL2.sau.5A.2 | TraesCS5A02G299500 | 509.602215 | 组蛋白H4 Histone H4 | 无Null |
| TraesCS5A02G299800 | 509.669584 | RNA聚合酶Ⅱ转录辅激活因子 RNA polymerase Ⅱ transcriptional coactivator | SI1, KIWI, KELP |
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