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    中國科學院成都生物所在小麥穗型形成的遺傳基礎解析研究中取得進展

    放大字體  縮小字體 時間:2021-08-09 09:22 來源:中國科學院 原文:
    核心提示:小麥(Triticum aestivum L.)作為一種重要的糧食作物,為全世界人口提供了約20%的能量攝入和重要的蛋白質來源。我國是小麥生產和消費大國,培育高產小麥品種、不斷提高小麥產量是保障我國糧食安全的重要措施之一。穗長和穗密度作為重要的穗相關性狀,與產量密切相關。因此,鑒定、驗證和克隆穗長和穗密度相關的數量性狀位點(QTL)或基因對解析它們的遺傳機制和培育高產小麥具有重要意義。
      小麥(Triticum aestivum L.)作為一種重要的糧食作物,為全世界人口提供了約20%的能量攝入和重要的蛋白質來源。我國是小麥生產和消費大國,培育高產小麥品種、不斷提高小麥產量是保障我國糧食安全的重要措施之一。穗長和穗密度作為重要的穗相關性狀,與產量密切相關。因此,鑒定、驗證和克隆穗長和穗密度相關的數量性狀位點(QTL)或基因對解析它們的遺傳機制和培育高產小麥具有重要意義。
     
      為了解析小麥穗長和穗密度的遺傳機制,中國科學院成都生物研究所副研究員龍海團隊利用川麥42×科成麥1號的DH群體(CK1)和川麥42×川農16的RIL群體(CC)在多個環(huán)境中進行QTL定位。其中,川麥42是由四川省農業(yè)科學院研究員楊武云利用人工合成小麥的培育優(yōu)良小麥品種,具有產量高、抗條銹病能力強等優(yōu)點。相比于川麥42,科成麥1號和川農16穗長較短、穗密度較高?;?年2點5個環(huán)境的表型數據,共鑒定到34個穗長和穗密度的QTL,其中,6個主效QTL在超過4個環(huán)境中被穩(wěn)定檢測到,解釋了7.13-33.6%的表型變異。這些主效QTL位于染色體5A和6A上的兩個基因組區(qū)域,分別被命名為QSc/Sl.cib-5A和QSc/Sl.cib-6A。兩個主效QTL對穗長和穗密度的影響存在顯著的加性效應。此外,通過開發(fā)與之緊密連鎖的KASP分子標記,在不同的遺傳背景中進一步驗證了QSc/Sl.cib-5A和QSc/Sl.cib-6A。比較分析結果表明,QSc/Sl.cib-5A不是春化基因Vrn-A1和基因Q;QSc/Sl.cib-6A可能是新的穗長和穗密度位點。效應分析結果顯示,QSc/Sl.cib-5A和QSc/Sl.cib-6A對其他產量相關性狀(包括株高、千粒重和粒長)均具有顯著影響。此外,基于基因表達模式、基因注釋、直系同源分析和序列差異分析,TraesCS5A01G301400和TraesCS6A01G090300被認為是QSc/Sl.cib-5A和QSc/Sl.cib-6A可能的候選基因。該研究鑒定到的主效QTL和開發(fā)的KASP分子標記為后續(xù)穗長和穗密度相關基因的精細定位和克隆奠定了理論基礎,也有助于小麥的分子標記輔助育種。
     
      相關研究成果以Identification and validation of two major QTLs for spike compactness and length in bread wheat (Triticum aestivum L.) showing pleiotropic effects on yield-related traits為題,發(fā)表在Theoretical and Applied Genetics上。該研究得到國家重點研發(fā)項目、四川省農作物分子育種平臺項目、四川省科技廳重點研發(fā)項目、中科院戰(zhàn)略性先導科技專項和四川省麥類作物育種攻關項目的資助。
     
      論文鏈接

      圖1.川麥42、科成麥1號和川農16的株型和穗型

      圖2.CK1和CC群體中穗長和穗密度在多環(huán)境的頻率分布

      圖3.QSc/Sl.cib-5A和QSc/Sl.cib-6A在定位群體中的遺傳效應

      圖4.QSc/Sl.cib-5A和QSc/Sl.cib-6A在CK1群體中對穗長和穗密度的疊加效應

      圖5.QSc/Sl.cib-5A和QSc/Sl.cib-6A對產量相關性狀的影響

      圖6.不同遺傳背景驗證QSc/Sl.cib-5A和QSc/Sl.cib-6A

      圖7.QSc/Sl.cib-5A和QSc/Sl.cib-6A與前人研究結果的比較
    日期:2021-08-09
     
     
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