【摘 要】
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籽粒蛋白质含量是大麦育种的重要品质指标之一,而QTL定位和基因克隆是蛋白质含量分子遗传改良的基础。本研究以紫光芒裸二棱与澳选3号杂交产生的高代重组自交家系（Recombinant Inbred Lines,RILs）为研究材料,在六个环境下对大麦籽粒蛋白质含量进行QTL定位分析,并进一步以BC3F2群体为材料,对鉴定出的三个含有环境稳定QTL的染色体区段进行验证。在此基础上,通过筛选重组单株对大麦
【基金项目】
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国家自然科学基金项目（31271710）；
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籽粒蛋白质含量是大麦育种的重要品质指标之一,而QTL定位和基因克隆是蛋白质含量分子遗传改良的基础。本研究以紫光芒裸二棱与澳选3号杂交产生的高代重组自交家系（Recombinant Inbred Lines,RILs）为研究材料,在六个环境下对大麦籽粒蛋白质含量进行QTL定位分析,并进一步以BC3F2群体为材料,对鉴定出的三个含有环境稳定QTL的染色体区段进行验证。在此基础上,通过筛选重组单株对大麦籽粒蛋白质含量主效QTL位点QGpc.ZiSc-6H.3进行精细定位和候选基因克隆。主要研究结果如下:1.以大麦紫光芒裸二棱/澳选3号衍生的RIL群体为材料,构建了覆盖7条大麦染色体,包含21个SSR标记和1473个SNP标记的高密度遗传连锁图谱。该图谱总长2353.48 cM,平均位点密度为2.33 cM。2.通过复合区间作图法（Composite interval mapping,CIM）,对六个环境下的籽粒蛋白质含量进行了 QTL定位,并对各个环境下的最佳无偏线性估计进行了 QTL检测。结果表明,在除1H和3H外的5条大麦染色体上共检测到17个QTL,其中6个为环境稳定型QTL,单个QTL的表型变异贡献率为4.20%-17.90%。在此基础上,利用近等基因系进一步证实2H、6H和7H的三个染色体区段均存在控制大麦籽粒蛋白质含量的QTL。3、采用图位克隆方法将QGpc.ZiSc-6H.3区段缩小到标记6L15和M2区间内,其对应的大麦参考基因组物理距离为31.7Kb。研究发现,QGpc.ZiSc-6H.3不仅影响籽粒蛋白质含量,同时也影响千粒重,且二者之间呈现负相关。通过基因注释发现该区间仅包含一个开放阅读框（ORF）,编码一个NAC转录因子,将其命名为GPC-6H。通过对紫光芒裸二棱与澳选3号GPC-6H基因的基因组序列分析,发现在第一个外显子上存在单核苷酸转换（C-A）,并导致编码氨基酸改变（P-Q）,该突变位置位于NAC结构域中。qRT-PCR的结果表明,GPC-6H在种皮中高表达,在授粉后第6天的种子的种皮中表达最高,且紫光芒裸二棱基因型的GPC-6H表达显著高于澳选3号。原位杂交结果显示,GPC-6H主要在种皮中的外珠被中表达。另外,对正交和反交当代杂交种子的比较结果也显示,GPC-6H基因主要通过母本基因型对籽粒性状产生影响。
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