小麦穗长调控新突破:4A染色体主效QTL(Qsl.nhv-4A.a)及其候选基因的发现与功能解析

【字体: 时间:2025年08月15日 来源:Plant Physiology Reports 1.6

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  来自国际小麦研究团队通过构建92个F2:16 RILs群体,利用35K SNP芯片定位到11个控制小麦穗长(SL)的数量性状位点(QTL),其中4AS染色体上的主效QTL(Qsl.nhv-4A.a)可解释23.20-28.66%表型变异。研究鉴定出6个候选基因,包括LP1、OsAPO1和ZmTB1的直系同源基因,表达分析揭示了这些基因在穗发育中的调控网络。该成果为小麦分子设计育种提供了重要靶点。

  

小麦(Triticum aestivum L.)穗长(SL)作为产量构成的关键要素,其遗传机制解析对分子育种具有重要意义。研究团队运用现代基因组学手段,通过F2:16重组自交系(RILs)群体结合高密度35K SNP芯片,绘制出精细的遗传图谱。令人振奋的是,在4A染色体短臂(4AS)4.18厘摩(cM)区间内,锁定了一个稳定主效QTL(Qsl.nhv-4A.a),其LOD值达5.77-7.61,表型解释率高达28.66%。

深入分析发现,该热点区域包含六个功能明确的候选基因。其中TraesCS4A02G451300等四个基因与水稻大穗基因LP1同源,而TraesCS4A02G455700则与穗形态建成关键基因OsAPO1高度保守。特别值得注意的是,TraesCS4A02G452700基因展现出与玉米分枝调控因子ZmTB1的惊人相似性,暗示其在穗分生组织调控中的古老进化功能。

发育动态表达谱显示,这些候选基因在穗组织特异性高表达,如同精密的分子交响乐指挥着穗器官的形态建成。共表达网络分析更进一步揭示,这些基因可能通过复杂的调控级联影响多个农艺性状,展现出典型的基因多效性(pleiotropy)。这项研究不仅为理解禾本科作物穗发育的保守机制打开新窗口,更为小麦分子设计育种提供了可直接应用的分子标记(AX-94411546至AX-94916062)和靶基因资源。

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