谷子不同发育时期株高性状的变化及动态QTL定位

【目的】株高是对谷子产量提升具有重要作用的性状。研究不同生育时期谷子株高的动态变化,鉴定控制株高QTL位点及效应,为谷子株型育种提供理论依据。【方法】以1个含有215份家系的重组自交系群体YRRIL为研究对象,于2023年5月分别在陕西榆林和陕西米脂2个环境下种植YRRIL群体并分别在苗期、拔节期、孕穗期、抽穗期和成熟期等5个时期测定各家系的株高性状表型值,结合YRRIL群体的遗传连锁图谱,对谷子株高性状在不同生育时期进行遗传分析和动态QTL定位,鉴定控制谷子株高的非条件QTL和条件QTL。在此基础上,以基因本体论(GO)富集和京都基因与基因组百科全书(KEGG)富集分析方法对重要QTL进行候选基因预测。【结果】在整个生育期谷子株高增长趋势呈“S”型曲线,拔节期至孕穗期,株高生长速度较快,是株高发育的关键阶段。2个环境下,不同时期群体各家系株高均表现连续分布。2个环境5个时期共检测到86个与株高相关的QTL,分布在谷子基因组全部9条染色体上。包含48个非条件QTL和38个条件QTL,非条件QTL表型贡献率为1.13%—17.49%,其中6个能够在2个生育时期重复检测到,其余均只在一个生育时期检测到;条件QTL表型贡献率为1.97%—14.69%,其中1个能够在2个生育阶段重复检测到,其余均只在一个生育阶段检测到。非条件QTL和条件QTL分析中均不存在能够在3个及以上时期均能检测的QTL。2个环境下非条件QTL和条件QTL分析共检测到12个主效QTL,其中6个QTL为本研究新发现的主效位点。对主效QTL区间内的基因结合同源基因功能注释预测分析,筛选出14个可能与谷子株高相关的候选基因,其中Seita.1G242300.1、Seita.6G110200.1和Seita.7G143300.1等均能直接调控株高发育。【结论】2个环境下,谷子整个生长发育过程中检测到大量QTL参与株高性状的表型调控,79个(91.86%)在其中1个时期起作用,7个(8.14%)在其中2个时期起作用,不存在3个及以上时期均检测到的QTL,有12个主效QTL。利用非条件和条件分析方法检测到的QTL各占55.81%和44.19%,16个(18.60%)既是非条件QTL又是条件QTL。不同时期控制株高发育的QTL效应不同,其中苗期较小,拔节期至抽穗期普遍较大。