论文部分内容阅读
OsWTG1(LOC_Os08g42540.1)是决定水稻籽粒小大和形状的重要基因。而我们对其在小麦中的直系同源基因TaWTG1的了解是有限的。在本研究中,我们鉴定并定位了TaWTG1基因,对其基因和蛋白质结构进行了表征,预测了其启动子的转录因子结合位点,并基于公开的微阵列数据和实时定量PCR分析了其表达模式。大麦(HvWTG1),水稻(OsWTG1),节节麦(AtWTG1),乌拉尔图小麦(TuWTG1),野生二粒小麦(TtWTG1)和短柄草(BdWTG1)的WTG1同源基因也被鉴定并用于比较分析。此外,为了分析和表征籽粒性状相关的QTL,本研究利用小麦55K SNP芯片及SSR标记对基于‘20828’和川农16所构建的含199个株系的重组自交系群体进行了基因分型并构建了遗传图谱。结合三个不同环境下重组自交系群体籽粒性状的表型数据,对控制籽粒性状的QTL位点进行了全基因组扫描鉴定。此外,基于亲本的小麦660K SNP芯片分型数据开发了竞争性等位基因特异性PCR(KASP)标记(KASP-AX-94721936)以缩小定位区间。基于重组自交系群体的基因分型结果,将KASP-AX-94721936整合到遗传图谱中。本研究主要结果包括:1、TaWTG1被定位到7AS、7BS和7DS上。多重比对表明,WTG1在除了野生二粒小麦和节节麦(七个外显子和六个内含子)之外的其他物种中均具有八个外显子和七个内含子;由内含子2至内含子3和外显子2至外显子4组成的外显子-内含子联合区域高度保守。WTG1蛋白质具有保守结构域(Peptidase_C65)。2、WTG1基因主要表达于普通小麦的根、穗和籽粒,在大麦中主要表达于颖果和根中,在水稻中主要表达于花药中。干旱和高温胁迫显著调节TaWTG1的表达。HvWTG1在镰刀菌感染的晚期阶段显著下调。3、QTL定位研究中,总共检测到13个与籽粒性状相关的QTL,3个稳定主效QTL(QKL.sicau-2D.1、QKW.sicau-2D和QTKW.sicau-2D)在多个不同环境下均被检测到,它们可以分别解释8.82-20.84%,6.6-20.13%和8.12-19.22%的表型变异且增效等位基因均来自川农16。4、结合开发的KASP标记,3个主效QTL最终被共定位于染色体2D短臂上0.7cM的区间内,侧翼标记为AX-111096297和KASP-AX-94721936。