小麦籽粒蛋白质组分含量的条件和非条件QTL分析

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小麦是世界重要的粮食作物,其籽粒中的蛋白质组分含量是决定小麦品质的重要指标。分析小麦籽粒中蛋白质组分含量的QTL位点,对小麦品质改良有重要意义。近年提出的条件QTL定位,可以检测到不同环境以及不同时期的QTL的动态表达,不仅为作物分子标记辅助育种和分子聚合育种准备基因资源,也可以为相关基因的精细定位和克隆奠定基础。本研究以小麦品种花培3号(母本)和豫麦57(父本)构建的双单倍体(DoubledHaploid,DH)群体为材料,在2年3点6个环境下,测定小麦开花后5个时期籽粒蛋白质组分含量,基于含有357个位点的分子遗传连锁图谱,利用ICIMapping3.3以及QGAstation2.0分析软件,对小麦籽粒蛋白质组分含量的发育动态的条件QTL和非条件QTL进行分析,从分子水平上探讨蛋白组分基因的时空表达方式,以阐明小麦籽粒蛋白质组分形成和积累的分子遗传机理。取得的主要结果如下:1.明确了小麦籽粒蛋白质组分含量表型值的变化规律。在灌浆过程中各蛋白质组分是逐渐积累的,在不同年份和环境条件下,各蛋白质组分含量动态变化略有差异,但趋势基本一致。随着灌浆进程的发展,清蛋白含量呈现逐渐下降的变化趋势,球蛋白含量呈现“高-低-高”的趋势,在灌浆后期有小幅度回升;醇溶蛋白和谷蛋白含量表现逐渐升高的变化规律。在籽粒灌浆的不同时期,亲本的蛋白质组分含量差异明显,DH群体各系籽粒蛋白质组分含量的变异幅度较大,表现出典型的数量性状的遗传特点,符合QTL作图条件。2.定位了小麦籽粒发育过程中清蛋白含量的QTL。6个环境下,在籽粒灌浆的5个取样期共检测到18个影响清蛋白含量的非条件加性QTL,分别位于1B、2A、2B、3A、6A、6B、7B和7D等8条染色体上,贡献率为6.66%~21.67%,主效QTL位点(贡献率大于10%的位点)有8个。QAlu7B-1和QAlu1B-3在2个时期被检测出;共检测到11个影响清蛋白含量的条件加性QTL,分别位于1B、2B、3A、6A、7B和7D等6条染色体上,贡献率为6.44%~16.85%,主效QTL位点有6个。QAlu1B-3在2个时期被检测到,其余QTL只在1个时期被检测到。3.定位了小麦籽粒发育过程中球蛋白含量的QTL。6个环境下,在籽粒灌浆的5个取样期共检测到22个影响球蛋白含量的非条件加性QTL,分别位于1B、1D、2A、2B、2D、3A、3B、4A、4B、5A、6A、6B、6D、7B和7D等15条染色体上,贡献率为6.72%~25.13%,主效QTL位点有7个。QGlo1B-3在2个时期被检测出,其余QTL只在1个时期被检测到;共检测到23个影响球蛋白含量的条件加性QTL,分别位于1B、1D、2A、2D、3A、3B、4A、4B、6A、6B、6D和7D等12条染色体上,贡献率为6.53%~24.21%,主效QTL位点有7个。4.定位了小麦籽粒发育过程中醇溶蛋白含量的QTL。6个环境下,在籽粒灌浆的5个取样期共检测到18个影响醇溶蛋白含量的非条件加性QTL,分别位于1B、2A、2B、2D、3B、4A、5A、6A、6B、7A和7B等11条染色体上,贡献率为6.41%~16.27%,主效QTL位点有9个。QGli6B和QGli7B在2个时期被检测出,其余的非条件QTL只在1个时期被检测到;共检测到14个影响醇溶蛋白含量的条件加性QTL,分别位于1B、2A、2B、2D、3A、3B、4A、5A、6A、6B、7A和7B等12条染色体上,贡献率为6.84%~15.57%,主效QTL位点有7个。5.定位了小麦籽粒发育过程中谷蛋白含量的QTL。6个环境下,在籽粒灌浆的5个取样期共检测到17个影响谷蛋白含量的非条件加性QTL,分别位于1B、1D、3A、3B、3D、4D、5A、5D、6A、6B、6D、7A和7B等13条染色体上,贡献率为6.03%~35.02%,主效QTL位点有8个。QGlu-3A和QGlu-7B在2个时期被检测出,其余的非条件QTL只在1个时期被检测到;共检测到14个影响谷蛋白含量的条件加性QTL,分别位于1D、2D、3A、3B、3D、4D、5A、5D、6D、7A和7B等11条染色体上,贡献率为6.04%~20.10%,主效QTL位点有5个。6.定位了小麦籽粒发育过程中蛋白质组分含量的上位性QTL。6个环境下,在籽粒灌浆的5个取样时期影响小麦蛋白质组分含量的非条件上位性QTL共有28对,可解释表型遗传变异的3.15%~8.96%。共检测到影响小麦蛋白质组分含量的条件上位性QTL共有28对,可解释表型遗传变异的3.22%~9.25%。大部分上位性QTL是微效QTL,但对小麦籽粒蛋白质组分含量的影响也同样重要。
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