小麦粒型相关性状的QTL定位分析

刘皓　王华忠　王立晖　吕春晖

摘要：以国际小麦作图组织的重组自交系群体W7984×Opata85为材料，对2005年收获的亲本和114个株系种子进行粒长、粒宽和粒形（长宽比）等粒型相关性状的鉴定和分析，并利用QTL作图软件WinQTLCart 2.5、基于混合线性模型的区间作图和复合区间作图方法，对控制小麦粒型的QTL进行定位，共检测到1个与小麦粒长相关的QTL，2与个小麦粒宽相关的QTL和5个与小麦粒形相关的QTL，分别位于2A，2B，3A，4A，5B，7A，7D染色体上。其中位于2A染色体的QTL贡献最大，可以解释粒长变异的21%。

关键词：粒型；小麦；QTL；性状；粒长；粒宽；粒形

中图分类号：S512.1；S603 文献标识码：A 文章编号：1674-1161（2015）05-0009-04

小麦粒型性状是构成小麦产量的重要性状之一，受品种的遗传基因控制，其中，有部分染色体存在决定小麦粒型性状的QTL，对小麦产量有重要影响。所以，改良小麦粒型性状、育成具有较高产量水平小麦品种，成为小麦育种专家的重要目标。

W7984×Opata85重组自交群体是国际小麦族作图组织用于构建小麦遗传连锁图的作图群体，该群体的双亲遗传差异大，分子标记多样性频率高，利用该群体绘制的小麦遗传连锁图谱分子标记已达近千个，平均每条染色体上有40多个标记，达到较为饱和的程度。利用该群体对小麦黄斑病（Pyrenophora tritici-repentis）、小麦叶锈病（Puccinia recondite）、小麦白粉病（Blumeria graminis）、小麦品质、产量构成因素等许多重要目标性状进行作图。本研究对该群体进行子粒长度、宽度和粒形（长宽比）的性状分离分析和QTL定位。

1 材料与方法

1.1 试验材料

国际小麦作图组织（ITMI）的W7984×Opata85重组自交系群体及亲本由南京农业大学作物遗传与种质创新国家重点实验室提供，其中Opata85为国际小麦玉米改良中心（CIMMYT）培育的春小麦品种，W7984是由硬粒小麦（Triticum durum）Altar84与粗山羊草[Ae.tarschii， DD基因组供体]CIGM86.940合成的双二倍体，该群体共有114个株系用于本研究。

1.2 小麦粒型鉴定

材料来源于2005年收获的重组自交系籽粒。成熟时收获种子并晒干，然后对亲本及每株系进行粒型鉴定。1） 粒长：随机取10粒籽粒，测量长度并求平均值，重复1次，求其平均值；2） 粒宽：随机取10粒籽粒，测量宽度并求平均值，重复1次。3） 粒形：长宽平均值之比。

1.3 统计分析

利用SAS软件对小麦粒形鉴定结果进行平均值、方差和正态性分析。

1.4 数量性状位点（QTL）分析

选取利用该重组自交系构建的遗传图谱中的461个标记用于QTL定位分析，标记均匀分布在小麦18条染色体上（6A，6B和6D未考虑），覆盖2972.1 cM，标记间平均遗传距离为6.45 cM（表1）。不同标记在W7984×Opata85重组自交系群体中的分离数从graingenes 网站获得（www.graingenes.cit.cornell.edu）。

使用QTL作图软件WinQTLCart2.5，采用基于混合线性模型的区间作图法和复合区间作图法对控制小麦籽粒长度、宽度和粒形的QTL进行定位分析，以LOD值大于2.0作为QTL存在的阈值，显著水平为P<0.05。

2 结果与分析

2.1 粒型性状的统计分析

利用SAS软件对小麦粒型的粒长、粒宽及粒形性状进行统计分析。亲本Opata85和W7984的3个性状差异比较大，在重组自交系中分离明显，表现为连续变异且超亲分离现象明显，基本上呈正态分布（见图1和表2），表明小麦粒型性状是受多基因控制的数量性状，其分布符合QTL作图对群体的要求。

此外，相关性分析表明，小麦子粒长度和宽度无明显的相关性。

2.2 小麦粒长、粒宽及粒形的QTL定位

使用QTL作图软件WinQTLCart2.5，采用基于混合线性模型的区间作图法和复合区间作图法对控制小麦粒型的QTL进行定位分析。对粒长、粒宽和粒形共定位了8个QTL。其中，粒长共检测到1个QTL（qGL2A），分布在2A染色体上（图2），对表型变异的贡献率为21%。粒宽共检测到2个QTL（qGB7A）和（qGB7D），分布在7A和7D染色体上（图3和图4），贡献率分别是6.25%和7.00%。粒形共检测到5个QTL（qGS2B，qGS3D，qGS4A，qGS5B，qGS7D）分布在2B，3D，4A，5B，7D染色体上（图5—9），贡献率别是5.0%，4.0%，5.5%，5.0%和5.0%。

3 结论与讨论

本研究在W7984×Opata85重组自交系群体中共检测到1个与小麦粒长相关的QTL、2与个小麦粒宽相关的QTL和5个与小麦粒形相关的QTL，分别位于2A，2B，3A，4A，5B，7A和7D染色体上。已报道的粒长QTL主要集中在第2，3，4，7，10群染色体上。与此相似，本研究检测到的效应较大的粒长定位于2A染色体上；粒宽QTL主要集中在第1，2，3，5，7群染色体上。本研究检测到效应较大的粒宽QTL主要在7A和7D染色体上。值得注意的是，大部分研究都显示在第5群染色体上存在一个效应较大的粒宽QTL，本研究未能检测到。

Borner在相同群体中，通过多年多点的粒形鉴定和QTL分析，共检测到6个与粒型相关的QTL，分别位于2D，3B，4B，5D，6A，和7D染色体。其中7D染色体的QTL与本试验中的QTL位于相同的染色体区间，且粒型效应来源于相同的亲本，是两个试验中共同的QTL。本研究中7D染色体短臂的QTL效应值较大，能解释7.5%的粒形变异，而Borner在2 a 3点试验中也检测到该QTL，可见其粒形效应在不同年度和地点的稳定性较高。

参考文献

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