挪威春小麦育种系T7347抗穗发芽性状的稳定QTL定位及其在现代育种材料中的验证

本研究针对小麦收获前穗发芽(PHS)导致的品质下降问题，通过构建Saar×T7347重组自交系群体，在挪威和中国多地开展13次田间试验，结合25K SNP芯片基因分型技术，定位到5个稳定调控穗发芽抗性的QTL（1A、3A、3B、7A和7B），其中3AL和3BL位点与红色籽粒基因TaMyb10共定位。研究首次在7A染色体发现新QTL，并验证了Rht-B1矮秆基因和5AL穗芒性状对降落数值(FN)的调控作用，为温带气候区小麦抗穗发芽育种提供了分子标记选择策略。

　　

研究背景
在全球气候变化背景下，小麦收获前穗发芽(PHS)已成为威胁粮食安全的突出问题。当成熟期遭遇高湿度环境，籽粒在母体植株上提前萌发，导致淀粉酶激活、烘焙品质下降，严重时会使食品级小麦降级为饲料。这种现象在温带多雨地区尤为严重，而全球变暖更通过降低籽粒休眠水平加剧风险。挪威育种系T7347因其独特的高温稳定性休眠特性成为研究焦点——即使在27°C/22°C昼夜温度下，其发芽指数(GI)仍能维持在0.3以下，而对照品种Saar则升至0.5。这种温度抗性背后的遗传机制，对于培育适应未来气候的小麦品种具有战略意义。

挪威生命科学大学联合四川农科院等机构的研究团队，通过构建Saar（低休眠）×T7347（高休眠）的233个重组自交系(RIL)群体，在挪威和中国成都两地开展多环境表型鉴定，结合高通量基因分型技术，系统解析了抗穗发芽的遗传基础。研究成果发表于《Theoretical and Applied Genetics》，揭示了温度稳定型休眠的关键遗传位点，并为分子标记辅助育种提供了新靶点。

关键技术方法
研究采用13个环境试验（挪威Vollebekk、Staur和中国成都）测定发芽指数(GI)和降落数值(FN)，利用TraitGenetics 25K SNP芯片构建遗传图谱。通过近红外可见光谱(NIR/VIS)分析籽粒颜色，开发TaMyb10-A1/B1基因特异性KASP标记验证3A/3B位点。采用JoinMap 4构建连锁图谱，MapQTL6进行QTL定位，通过独立育种群体验证位点效应。

研究结果

1. 表型特征与遗传力分析
在13个环境试验中，GI与FN呈显著负相关（r=-0.82）。3A和3B染色体QTL分别解释21.6%和28.5%的籽粒颜色变异（VIS-PC1），且颜色强度与休眠水平正相关。值得注意的是，3AL位点（TaMyb10-A1）的休眠等位基因来自T7347，而3BL位点（TaMyb10-B1）的有利等位基因却源自Saar，打破了红粒小麦抗性普遍强于白粒的传统认知。

2. 稳定QTL的鉴定
除3A/3B位点外，研究首次在7A染色体712 Mbp处发现新QTL（Ku_c19745_892），该区域包含调控ABA信号的TraesCS7A02G533600（双特异性磷酸酶基因）。7B染色体221 Mbp的QTL与水稻BHLH094转录因子同源，可能参与花青素合成。1A染色体460 Mbp位点邻近GA20氧化酶基因TaGA20ox4-1A，暗示赤霉素代谢调控途径的参与。

3. 特殊FN-QTL的发现
4B染色体30.86 Mbp的QTL与矮秆基因Rht-B1共定位，其半矮化等位基因可提升FN值13.4%。5A染色体706 Mbp位点与穗芒缺失性状连锁，无芒基因型使穗部吸水减少30%，显著延迟穗发芽（King and Richards, 1984）。

4. 等位基因叠加效应
携带4个有利QTL等位基因的株系，其GI值比无有利等位基因株系降低67%（p<0.01）。但在高温环境下（中国成都2021），仅3B位点保持稳定效应，揭示温度对QTL表达的调控特异性。

结论与意义
该研究首次绘制了挪威春小麦T7347温度稳定型休眠的遗传图谱，揭示TaMyb10基因剂量效应存在环境依赖性——在常规条件下，单/双R基因株系无显著差异（p>0.05），但在高温高湿（中国成都）和人工雾灌（挪威Vollebekk）环境中，双R基因株系FN值显著提高18%。7A和7B新QTL的发现为突破现有红粒小麦抗性瓶颈提供了新靶点。通过在现代育种群体中验证，证实3BL（28.5% PEV）和7A（8% PEV）位点在当前种质中尚未充分开发利用，可作为标记辅助选择优先位点。

这项研究不仅为温带多雨地区小麦育种提供了分子设计策略，其建立的TaMyb10基因功能模块与环境互作模型，更为理解气候变化下作物适应性进化提供了理论框架。研究强调，未来育种需兼顾3A/3B颜色基因、7A新QTL与Rht-B1矮秆基因的协同优化，才能培育出既适应高温又抗穗发芽的新品种。