【摘 要】
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小麦（Triticum aestivum L.）是世界上种植面积最大的粮食作物,也是全世界近40%人口的主食。单位面积穗数、每穗粒数和粒重决定了小麦的单位面积产量。粒重是直接影响小麦单产的重要性状,而籽粒灌浆速率（grain filling rate,GFR）是影响粒重的重要方面,挖掘小麦GFR相关基因,具有重要的理论和应用价值。本研究以H461分别和川农16（CN16）、川麦107（CM107）
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小麦（Triticum aestivum L.）是世界上种植面积最大的粮食作物,也是全世界近40%人口的主食。单位面积穗数、每穗粒数和粒重决定了小麦的单位面积产量。粒重是直接影响小麦单产的重要性状,而籽粒灌浆速率（grain filling rate,GFR）是影响粒重的重要方面,挖掘小麦GFR相关基因,具有重要的理论和应用价值。本研究以H461分别和川农16（CN16）、川麦107（CM107）、绵麦37（MM37）构建的3个重组自交系（recombinant inbred line,RIL）群体为试验材料,在多个环境下考察其灌浆期5个阶段的GFR表型,利用已构建的高密度遗传图谱进行GFR的数量性状基因座（quantitative trait loci,QTL）定位,并在不同遗传背景下进行QTL效应验证。对比前人相关研究,获得本课题新发现的GFR QTL,并利用已有的公共数据库挖掘GFR性状的候选基因。主要的研究结果如下:1.新发现一个稳定的GFR QTL,拓展了该性状的基因定位结果。共检测到10个GFR QTL,分别位于2D、4A、4B、5B、6D、7A和7D染色体上,解释了4.99-12.62%的表型变异。其中,QGfr.sicau-6D和QGfr.sicau-7D.1是可靠性最好、效应最高、表现最为稳定的2个GFR QTL,在四个不同环境和最佳线性无偏估计值（best linear unbiased estimation,BLUE）下均能够重复检测到,且QGfr.sicau-7D.1是小麦上一个新发现的GFR QTL。2.开发了与GFR QTL紧密连锁的分子标记,为该QTL的育种利用提供了技术手段。利用QGfr.sicau-6D和QGfr.sicau-7D.1的左右侧翼标记,即来自90K芯片的单核苷酸多态性（single nucleotide polymorphism,SNP）序列,分别设计了一个竞争性等位基因特异性PCR（kompetitive allele-specific PCR,KASP）标记:KASP-WSNP＿BE445201D＿TA＿1＿1、KASP-KUKRI＿C35508＿426,并用其对不同遗传背景下的GFR QTL效应进行验证。同时,这些KASP标记可用于分子标记辅助选择（marker-assisted selection,MAS）育种。3.评估GFR QTL对产量性状的影响,证实了QGfr.sicau-6D和QGfr.sicau-7D.1可显著增加产量。通过KASP-WSNP＿BE445201D＿TA＿1＿1和KASP-KUKRI＿C35508＿426的基因分型,结合本研究中三个RIL群体的单穗粒重、千粒重、粒长、粒宽、籽粒体积、籽粒表面积、籽粒周长表型,进行Pearson相关性分析,发现QGfr.sicau-6D可以显著增加千粒重、粒宽、籽粒体积和籽粒表面积（P＜0.01）,QGfr.sicau-7D.1可以显著增加千粒重以及粒长（P＜0.01）。4.分析获得了GFR QTL的候选基因,缩小了后续GFR基因功能验证的范围。通过对比前人相关研究,发现QGfr.sicau-7D.1是本课题新发现的GFR QTL。利用SNP序列比对中国春参考基因组,在该区间共获得241个小麦基因。结合Wheat Exp数据库信息,剔除灌浆期低表达量的基因后,剩下68个基因纳入后续分析。利用NCBI数据库,对68个基因在拟南芥、水稻、玉米中进行同源基因blast,并通过Uni Prot数据库预测同源基因功能,最终获得12个与籽粒灌浆过程高度相关的候选基因。
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