小麦作为主要的谷类作物之一，对全球的粮食安全有至关重要的作用。全球可耕地面积的持续减少和人口的增加导致对小麦的需求剧增。因此，提高小麦单产成为保障粮食安全、满足人民谷物需求的主要措施。整个麦穗着生小麦的花序，所以穗作为小麦的繁殖器官，是小麦植株的重要组成部分，穗长是重要的穗部性状，与单位面积穗粒数密切相关，对小麦产量提高有积极作用。因此，挖掘具有育种利用价值的小麦穗长数量性状位点（quantitative trait loci，QTL），并研究穗长与农艺性状的遗传关系，可为小麦现代分子育种提供参考。

近期，四川农业大学小麦研究所马建课题组完成的题为“小麦穗长QTL鉴定及其遗传分析”的研究论文在《中国农业科学》2023年第56卷24期正式发表。

以自然突变体msf和川农16构建的198份F₆代重组自交系（recombinant inbred lines，RIL）群体（MC群体）作为研究材料，于2020—2021和2021—2022年生长季，在四川温江区、崇州市和雅安市（2021WJ、2022WJ、2021CZ、2022CZ和2021YA）进行试验，对5个环境下的穗长进行表型鉴定。利用基于16K SNP芯片构建的高质量遗传连锁图谱对穗长性状位点进行定位。另外，根据穗长主效QTL侧翼标记的基因型分析主效位点对产量相关性状的遗传效应，从而评估其对产量提升的潜力。

MC群体穗长相关的QTL

该研究共鉴定到14个控制穗长发育的QTL，主要分布在1A（1个）、1B（1个）、2B（1个）、3D（3个）、4A（1个）、4D（2个）、5A（1个）、5B（1个）、7A（1个）、7B（1个）和7D（1个）染色体。其中，QSl.sau.1A在4个环境及最佳线性无偏预测（best linear unbiased prediction，BLUP）值中被检测到，可解释6.46%—20.12%的表型变异率，定位于1A染色体侧翼标记1A_1208254—1A_10060497间，被视为主效QTL。QSl.sau.1A的正效应位点来源于亲本msf。在多环境QTL分析结果中也检测到QSl.sau.1A，表明其受环境影响较小，为主效且稳定表达的QTL。QSl.sau.1A的效应在2个具有不同遗传背景的验证群体中得到进一步验证。

MC群体穗长主效QTL的遗传效应

除旗叶长无显著变化以外，携带QSl.sau.1A正效应位点株系的每穗籽粒数（12.68%）、每穗粒重（14.99%）、千粒重（5.79%）、旗叶宽（2.94%）和小穗数（1.48%）显著增加，花期（0.61%）显著提前，而株高（-6.47%）和有效分蘖数（-36.11%）显著减少。

穗长主效QTL QSl.sau.1A对产量相关性状的影响

在1A染色体定位到1个主效且稳定地控制穗长发育的QTL QSl.sau.1A，定位于侧翼标记1A_1208254—1A_10060497（1.21—11.43 Mb）。正效应位点除对旗叶长无显著影响外，可显著增加每穗粒数、每穗粒重、千粒重、小穗数和旗叶宽，促进开花期提前，显著减少有效分蘖数和株高。其中，QSl.sau.1A的侧翼标记1A_1208254和1A_10060497的区间大小为10.22 Mb，区间内预测了8个（TraesCS1A03G0012700、TraesCS1A03G0013100、TraesCS1A03G0014500、TraesCS1A03G0015100、TraesCS1A03G0015700、TraesCS1A03G0016000、TraesCS1A03G0016300、TraesCS1A03G0017400）可能影响穗长发育的基因。

该研究获得贵州省科技计划基础研究项目（黔科合基础-ZK〔2021〕一般131）、 铜仁市科技计划基础研究项目（铜市科研〔2023〕36号）的资助。

论文链接：《小麦穗长QTL鉴定及其遗传分析》

引用本文：

姚琦馥, 周界光, 王健, 陈黄鑫, 杨瑶瑶, 刘倩, 闫磊, 王瑛, 周景忠, 崔凤娟, 蒋云, 马建. 小麦穗长QTL鉴定及其遗传分析[J]. 中国农业科学, 2023, 56(24): 4814-4825.YAO QiFu, ZHOU JieGuang, WANG Jian, CHEN HuangXin, YANG YaoYao, LIU Qian, YAN Lei, WANG Ying, ZHOU JingZhong, CUI FengJuan, JIANG Yun, MA Jian. Identification and Genetic Analysis of QTL for Spike Length in Wheat[J]. Scientia Agricultura Sinica, 2023, 56(24): 4814-4825.