白皮小麦抗穗发芽QTL精细定位

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小麦收获前穗发芽(pre-harvest sprouting,PHS)严重影响产量与品质。提高穗发芽抗性是小麦育种的重要目标之一,鉴定抗穗发芽基因,并开发与其紧密连锁的分子标记有助于小麦抗穗发芽多基因聚合育种。本研究利用白皮推广品种济麦20(中抗PHS)和白皮地方品种遂宁坨坨麦(抗PHS)构建的F5重组自交系群体(RIL,228个家系),于2016和2017两年对收获后5天和15天的籽粒发芽指数(germination index,GI)和发芽率(germination percentage,GP)进行测定,并采用完备区间作图法进行了抗穗发芽QTL分析,并基于双亲以及高低池之间存在差异的SNP信息,开发CAPS标记,以精细定位目标区间。主要结果如下:1.济麦20/遂宁坨坨麦RIL群体家系的GI和GP表型值变异幅度较大,呈连续正态分布,年份间的相关性达到极显著水平。2.在4AL和2BS染色体上各检测到一个稳定QTL,命名为Qphs-4AL和Qphs-2BS,分别位于SSR标记wmc650-barc170和gwm257-barc318之间。3.基于小麦660K SNP芯片获得的4AL染色体QTL区间的差异SNP信息,开发一个CAPS标记(AX-110710058-caps),将Qphs-4AL缩短在AX-110710058-barc170(606.5Mb-607.8Mb),相距1.3Mb,表型变异解释率为0.92-9.81%。差异显著性分析表明,在济麦20/遂宁坨坨麦RIL群体以及407份小麦品种资源组成的自然群体中,携带CAPS标记两种等位类型的材料的穗发芽表型均值之间差异达到极显著水平(P<0.01),为进一步克隆该区间候选基因提供了重要信息。4.利用分子标记结合克隆测序,发现位于4AL染色体上的2个已报道的抗穗发芽基因PM19-A1(约604Mb)和Ta MKK3-A(约609Mb)在济麦20和遂宁坨坨麦两个亲本之间无序列差异,且位于目标区域之外,显示这两个基因并不是Qphs-4AL位点的候选基因,推测该位点可能存在其它穗发芽抗性新基因。5.基于IWGS Ref Seq v1.0参考基因组信息,在小麦2BS染色体QTL区域(47.2-47.6Mb)预测3个候选基因,分别编码乙醇脱氢酶(47.2Mb)、植物组氨酸磷酸酶(47.5Mb)、及类黄素单加氧酶(47.5Mb)。根据YUCCA基因+591bp处SNP变异,开发一个CAPS标记(YUCCA-2BS),连锁分析显示该基因位于目标区域之外,推测编码乙醇脱氢酶基因或植物组氨酸磷酸酶基因很可能为目标区域内候选基因。
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