综述:小麦粒型相关性状数量性状位点的遗传鉴定与特征分析——独立于每穗粒数的研究

【字体: 时间:2025年05月26日 来源:Theoretical and Applied Genetics 4.4

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  这篇综述聚焦小麦千粒重(TGW)、粒长(GL)和粒宽(GW)的关键数量性状位点(QTL),通过双单倍体(DH)群体和55K SNP芯片图谱,鉴定出7个稳定QTL(含2个主效QTL QTgw/Gw.CK4-cib-6A和QGl.CK4-cib-5A.1),其中QGw.CK4-cib-2D与QGl.CK4-cib-5A.1/5A.2的聚合可突破每穗粒数(GNS)与TGW的负权衡,为高产育种提供分子模块。候选基因TraesCS5A02G001400等被预测调控目标性状。

  

Abstract
千粒重(TGW)是小麦产量的核心构成要素,其变异主要由粒长(GL)和粒宽(GW)决定。本研究利用川麦42(CM42)与克成麦4号(K4)杂交构建的双单倍体(DH)群体,结合四环境表型数据和55K SNP芯片构建的高密度遗传图谱,系统解析了小麦粒型性状的遗传基础。

Key message
研究团队鉴定到7个稳定调控TGW、GW和GL的数量性状位点(QTL),其中QTgw.CK4-cib-3D、QGw.CK4-cib-2D和QGl.CK4-cib-5A.1为首次报道的新位点。值得注意的是,QTgw/Gw.CK4-cib-6A和QGl.CK4-cib-5A.1表现为主效QTL,分别解释超过10%的表型方差。通过竞争性等位基因特异性PCR(KASP)标记验证,这两个位点在多遗传背景下均呈现稳定效应。

突破性发现
QTgw/Gw.CK4-cib-6A虽能显著增加TGW,但会降低每穗粒数(GNS),呈现典型性状权衡。而QGw.CK4-cib-2D与QGl.CK4-cib-5A.1/5A.2的组合展现出突破性优势——在提升TGW的同时不影响GNS。分子模块分析表明,这三个QTL的聚合效应可使TGW实现累加增长,为破解小麦"大粒-多粒"矛盾提供了精准育种靶点。

候选基因预测
基于表达谱、序列比对和功能注释,研究者锁定TraesCS5A02G001400(编码F-box蛋白)、TraesCS5A02G002700(富含亮氨酸重复序列蛋白)和TraesCS5A02G003400(生长素响应因子)作为QGl.CK4-cib-5A.1的候选基因,其调控网络可能通过激素信号通路影响籽粒发育。

育种应用前景
该研究不仅为QTL的图位克隆奠定基础,更构建了可规避GNS-TGW负相关的分子设计育种体系。特别是QGw.CK4-cib-2D与5A染色体上粒长QTL的组合,可作为优先导入的优质等位基因模块,助力培育"大粒不减产"的新种质。

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