河南省小麦品种(系)粒重相关基因等位变异的鉴定与分析

小麦粒重是影响小麦产量的重要因素之一,培育高粒重品种是小麦育种的重要目标之一。本研究以395份河南省小麦品种(系)为材料,结合2021-2023连续两年千粒重测定结果,利用分子标记技术对其粒重相关基因(TaCwi-A1、TaSus2-2B、TaGw8-B1、TaGS-D1)的等位变异进行了鉴定,分析4种粒重基因不同等位变异及其不同组合类型对千粒重的影响。结果表明,TaCwi-A1、TaSus2-2B、TaGw8-B1和TaGS-D1位点在供试材料中均存在2种等位变异,共具有15种不同粒重等位基因组合类型。综合分析不同粒重等位基因及其组合类型与千粒重关系,等位基因TaSus2-2Ba对粒重的正向作用效应显著,而等位基因TaCwi-A1a和TaGS-D1a分别对粒重的正向效应不显著。TaCwi-A1b+TaSus2-2Ba+TaGS-D1b+TaGw8-Bla、TaCwi-A1a+TaSus2-2Ba+TaGS-D1a+TaGw8-B1a、TaCwi-A1b+TaSus2-2Ba+TaGS-D1a+TaGw8-B1a这3种基因组合类型为小麦高粒重优势基因型。

不同抗旱基因对小麦千粒质量的影响

为了阐明不同抗旱基因对小麦粒质量的影响,以352份黄淮麦区主栽品种(或品系)为试验材料,设置正常灌溉和干旱2个试验处理,从2019—2021年连续3 a进行小麦粒质量数据调查。分别利用1-fehw3、TaDreb-B1和Cwi-4A 3个抗旱基因的KASP标记对试验材料进行检测,研究不同抗旱基因对小麦粒质量的影响。结果显示,3个基因的KASP标记可以对试验材料进行很好的基因分型,1-fehw3和Cwi-4A基因的KASP标记分型效果比TaDreb-B1基因标记更优。1-fehw3、TaDreb-B1和Cwi-4A 3个基因的优势等位基因型分布频率分别为36.9%,41.1%,35.1%。利用1-fehw3、TaDreb-B1和Cwi-4A 3个基因进行单独检测时,在不同年份和不同条件下,抗旱基因型与不抗旱基因型品种间千粒质量均未达到显著水平。当以2个基因进行联合检测时,1-fehw3+TaDreb-B1在2019年正常灌溉和2020年干旱2个环境下抗旱基因型较不抗旱基因型千粒质量达到显著水平;1-fehw3+Cwi-4A在2019干旱和2020干旱2个环境下千粒质量达到显著水平;TaDreb-B1+Cwi-4A在2020年干旱环境下千粒质量达到显著水平。当以1-fehw3、TaDreb-B1和Cwi-4A 3个基因进行联合检测时,除2020年正常灌溉条件之外其余5个环境下抗旱基因型千粒质量均显著高于不抗旱基因型。结果表明,由于抗旱性是由多基因控制的复杂性状,单个抗旱基因对小麦抗旱性的贡献率较小,但通过分子标记辅助选择手段进行多个基因聚合育种,可以显著提高小麦抗旱性。

云南小麦品种(系)株高和粒重相关功能基因的KASP标记检测

利用矮秆基因Rht-B1、Rht-D1和千粒重功能基因TaCwi-A1、TaGW2-6A、TaSus2-2B的KASP标记,对云南省育成的42份小麦品种(系)进行单倍型检测,旨在筛选出含有目标基因的优异小麦种质,为云南省小麦产量相关性状的遗传改良提供材料和方法。结果表明,供试材料的株高基因组成分为5种类型,分别为Rht-B1a/Rht-D1a(40.48%)、Rht-B1a/Rht-D1b(23.81%)、Rht-B1a+197bp/Rht-D1a(4.76%)、Rht-B1b/Rht-D1a(28.57%)、Rht-B1b/Rht-D1b(2.38%)。供试材料中TaCwi-A1基因TaCwi-A1a高粒重单倍型的分布频率为42.86%,TaGW2-6A基因Hap-6A-A高粒重单倍型的分布频率为38.10%,TaSus2-2B基因Hap-H高粒重单倍型的分布频率为71.43%。5份品种(系)为3个千粒重基因的TaCwi-A1a/Hap-6A-A/Hap-H高粒重单倍型组合,频率为11.90%。研究表明,云南小麦品种(系)产量相关性状具有较好的遗传改良潜力。

RFT1与Hd1所在区间对水稻抽穗期、株高和千粒重的作用

抽穗期是决定水稻品种适应地区和季节的关键性状。水稻抽穗期QTL对产量性状和(或)株高具多效作用是个普遍现象,但是,除了Ghd7和DTH8(Ghd8),其他水稻抽穗期基因的多效性尚需进一步验证。本研究针对抽穗期基因RFT1-Hd3a所处区间和Hd1所处区间,以珍汕97B为轮回亲本、密阳46为供体亲本,构建了遗传背景基本一致的2个BC2F5分离群体;采用Windows QTL Cartographer 2.5进行抽穗期、株高及千粒重的QTL分析,并根据RFT1-Hd3a下游17kb处的连锁标记Si2944及Hd1的基因标记Si9337的基因型,将每个群体中的纯合基因型材料分成4组,比较其表型差异。结果表明,这2个区间对抽穗期、株高及千粒重均呈显著作用,它们之间不呈显著互作,且Hd1所处区间对3个性状的作用均强于RFT1-Hd3a所处区间。

小麦周8425B×小偃81重组自交系群体千粒重相关性状的QTL定位及单倍型分析

【目的】周8425B是中国小麦重要骨干亲本之一,小偃81是李振声院士选育的高产、优质、多穗型品种。千粒重是影响小麦产量的重要因素,发掘周8425B和小偃81的千粒重及相关性状的QTL,并分析不同生态区小麦品种所含QTL的单倍型与千粒重的关系,发掘优异单倍型,为不同生态区提高小麦产量及分子辅助育种提供基因型参考。【方法】以周8425B×小偃81衍生的重组自交系群体(F8)为研究对象,分别于2015和2016年在陕西杨凌(早晚播)进行田间种植,收获后对籽粒相关性状进行测量。利用90K芯片标记构建的高密度遗传图谱对3个环境下的千粒重、籽粒长、籽粒宽和籽粒厚进行QTL定位。同时,针对稳定的主效QTL开发相应的KASP分子标记,并以479份国内外小麦种质组成的自然群体为材料进行分子检测,结合自然群体的千粒重等性状进行关联分析;此外,从479份小麦中挑选出106份含有660K芯片基因型数据的当前黄淮麦区推广的小麦品种,以主效QTL置信区间的差异SNP为基础,进行目标QTL定位区间的单倍型分析,从而判断黄淮麦区中陕西、河南和山东种质材料中的优势类群。【结果】QTL定位结果显示,3个环境下共在8条染色体上检测到22个QTL,表型变异解释率(PVE)范围为4.77%-19.95%,12个位点为主效QTL(PVE>10%),其中Qkgw.nwafu-6B可能为新QTL。4A、6A、6B、7D染色体上的QTL在多个环境中被检测到,其中,4A和7D染色体处QTL与已报道的相关位点位置相同或接近。6A染色体上的QTL区间包含已知千粒重基因TaGW2-6A,根据TaGW2-6A的分子功能标记检测结果,周8425B和小偃81同时含有TaGW2-6A,此外,基于单倍型分析结果,二者存在于不同的类群中,因此,该位点不同于TaGW2-6A,也可能为新的QTL。单倍型分析结果显示,Qkgw.nwafu-6A总共分为5种单倍型,在不同产区占比超过20%的为6A_h1,其在3个地点千粒重数据均高于其他单倍型;Qkgw.nwafu-6B总共分为8种单倍型,在不同产区占比超过20%的为6B_h6,在河南两点千粒重数据较高,推测含有这两类单倍型的材料为优势类群。此外,针对Qkgw.nwafu-6B开发出共分离的KASP标记,并在479份材料组成的自然群体显著性检测中证明该位点与千粒重表型显著相关。【结论】Qkgw.nwafu-6A和Qkgw.nwafu-6B可能为新的与千粒重相关的主效QTL位点,6A_h1和6B_h6为优势单倍型,开发了一个与Qkgw.nwafu-6B共分离的分子标记KASP_IWA349,可用于分子标记辅助育种。