SAS | 西北农林科技大学孙道杰课题组探索小麦粒重相关性状的QTL定位及分子标记的开发

小麦（Triticum aestivum L.）是世界35%以上人口的主粮，提供了蛋白质、矿物质和维生素等主要营养元素。随着人口的增加、耕地面积的减少和气候的变暖，当前的小麦产量已难以满足人类的需求。因此，发掘小麦产量潜力仍然是育种工作的首要任务。小麦产量的构成要素包括千粒重、每穗粒数和单位面积穗数。其中，千粒重具有较高的遗传力，可在育种早期世代进行有效的选育。研究表明，千粒重、粒长和粒宽等籽粒性状与小麦产量呈正相关性。因此，明确小麦选育过程中的籽粒相关性状和基因，对实现高产具有重要的价值和意义。

孙道杰课题组利用小麦55K SNP芯片对亲本和RIL群体进行基因分型，构建高密度遗传连锁图谱，并与中国春参考基因组IWGSC RefSeq v1.0进行相关性分析。基于完备区间作图法对多环境粒重相关性状进行QTL定位；通过对主效QTL进行方差分析，判断不同QTL间的加性互作效应，并分析其对粒重相关性状的影响。同时，根据粒长主效QTL的共分离SNP位点开发相应的竞争性等位基因特异性PCR标记（kompetitive allele specific PCR，KASP），并在242份国内外小麦种质构成的自然群体中进行验证。

遗传图谱与物理图谱的共线性分析

该研究构建了和尚头/陇春23 RIL群体的高密度遗传图谱，全长4 543 cM，共包含22个连锁群，覆盖小麦21条染色体，平均遗传距离为1.7 cM。遗传图谱与物理图谱具有显著相关性，Pearson相关系数为0.77—0.99（P<0.001）。共检测到51个粒重相关QTL，其中，有4个为3个及以上环境稳定表达的主效QTL，分布在2D、5A、6B和7D染色体。根据物理区间和功能标记分析主效QTL Qtkw.nwafu-2D.1和Qtkw.nwafu-7D分别为光周期基因Ppd-D1和开花基因FT-D1，方差分析表明二者具有显著的互作效应；Qtkw.nwafu-2D.1和Qtkw.nwafu-7D优异等位基因的聚合显著提高了小麦的千粒重和粒宽。此外，根据粒长主效位点Qgl.nwafu-5A的共分离SNP开发了相应的KASP分子标记AX-111067709，该标记在242份小麦组成的自然群体中与粒长和粒重性状显著相关，在不同环境下能增加粒长3.33%—4.59%（P<0.001）和粒重5.70%—10.35%（P<0.05）。

242份小麦材料的粒长显著性检验（AX-111067709）

引用本文：

张泽源, 李玥, 赵文莎, 顾晶晶, 张傲琰, 张海龙, 宋鹏博, 吴建辉, 张传量, 宋全昊, 简俊涛, 孙道杰, 王兴荣. 小麦粒重相关性状的QTL定位及分子标记的开发[J]. 中国农业科学, 2023, 56(21): 4137-4149.

ZHANG ZeYuan, LI Yue, ZHAO WenSha, GU JingJing, ZHANG AoYan, ZHANG HaiLong, SONG PengBo, WU JianHui, ZHANG ChuanLiang, SONG QuanHao, JIAN JunTao, SUN DaoJie, WANG XingRong. QTL Mapping and Molecular Marker Development of Traits Related to Grain Weight in Wheat[J]. Scientia Agricultura Sinica, 2023, 56(21): 4137-4149.