Agropyron cristatum 的 4PL 染色体上存在可用于提高小麦粒数的新基因位点

《Journal of Integrative Agriculture》：The chromosome 4PL of Agropyron cristatum possesses novel loci for improvement of grain number in wheat

　　

梁学忠|周胜辉|韩冰|张金鹏|林一达|张旭欣|韩海明|凌宏庆|李丽辉

中国农业科学院作物科学研究所作物基因资源与育种国家重点实验室，北京 100081，中国

摘要

Agropyron cristatum（2n=4x=28，PPPP）是一种野生多年生小麦近缘种，由于其具有多个小花和小穗、广谱抗病性以及极强的抗逆性，被认为是小麦改良的优良供体。在本研究中，我们通过将含有多个A. cristatum染色体的添加系II-23与普通小麦品种Fukuho进行回交，获得了A. cristatum 4P染色体的添加系II-24，以及4PS和4PL的端粒添加系。多年的农艺评价表明，在普通小麦品种Fukuho中添加4PL显著增加了每穗粒数（GNS）和有效分蘖数（ETN），同时没有降低千粒重（TGW）。此外，我们还培育出了一个易位系WAT41（T4PL-3DS·3DL）。与对照组相比，WAT41的每穗粒数增加了5.79%，每小穗粒数增加了2.42%，每小穗籽粒数增加了3.52%，穗长增加了4.93%，且千粒重没有下降。重测序分析显示，WAT41携带了4P染色体上505至585 Mb的片段，其中包含16个与穗发育相关的基因。我们还从这些基因中开发了两个特异性分子标记，用于追踪高GNS的染色体片段以进行育种选择。总体而言，本研究提供了新的种质资源，有助于克服每穗粒数与千粒重之间的负相关关系，从而拓宽了小麦育种的遗传基础。