杜兰小麦 Svevo × Zavitan 重组自交系群体中产量相关性状稳定 QTL 的鉴定

《Theoretical and Applied Genetics》：Identification of stable QTL for yield-related traits in a durum wheat Svevo × Zavitan RIL population

　　

摘要

关键信息

在Svevo × Zavitan硬质小麦RIL群体中进行的产量组分QTL定位，在四个环境中鉴定出11个稳定位点，并筛选出67和88个与籽粒发育及调控途径相关的高置信度候选基因，为产量提升提供了分子标记和育种靶标。

摘要

小麦是全球粮食安全的基石。硬质小麦（Triticum turgidum ssp. durum）驯化自野生二粒小麦（Triticum turgidum ssp. dicoccoides），代表着丰富的遗传资源库。为了解析产量组分的遗传架构，本研究对由优质硬质小麦品种Svevo（母本）与野生二粒小麦种质Zavitan（父本）杂交衍生的135个重组自交系（RILs）群体进行了评估，在四个环境中测定了籽粒长度（GL）、籽粒宽度（GW）、籽粒长宽比（LWR）和千粒重（TGW）。基因分型采用小麦90K单核苷酸多态性（SNP）芯片进行，随后的数量性状位点（QTL）分析鉴定出11个稳定QTL，其在硬质小麦参考基因组中的物理区间范围为0.7至15.6 Mb。其中，3个GL相关的QTL（QGLsv.swust‐5AL、QGLsv.swust‐5BL和QGLsv.swust‐7AL）、2个GW相关的QTL（QGWsv.swust‐4AL和QGWsv.swust‐5AL）以及2个TGW相关的QTL（QTGWsv.swust‐2BL和QTGWsv.swust‐5BL）携带来自栽培亲本Svevo的正向等位基因。相反，所有4个LWR相关的QTL（QLWRzv.swust‐2BS、QLWRzv.swust‐4AL、QLWRzv.swust‐4BL和QLWRzv.swust‐6AS）均由野生亲本Zavitan贡献。这些QTL共同解释了9.22%至19.22%的表型变异。将QTL区间映射至中国春（Chinese Spring）、Svevo和Zavitan参考基因组后，分别鉴定出67、88和70个高置信度候选基因。功能注释显示这些基因与种子发育、转录调控、激素信号转导、泛素介导的蛋白质降解及碳水化合物代谢相关。本研究突显了栽培基因库与野生基因库的互补遗传贡献。所鉴定的QTL和候选基因为标记辅助育种提供了直接资源，证明了种间杂交在丰富硬质小麦增产遗传基础方面的应用价值。

关键信息

在Svevo × Zavitan硬质小麦RIL群体中进行的产量组分QTL定位，在四个环境中鉴定出11个稳定位点，并筛选出67和88个与籽粒发育及调控途径相关的高置信度候选基因，为产量提升提供了分子标记和育种靶标。

摘要

小麦是全球粮食安全的基石。硬性小麦（Triticum turgidum ssp. durum）驯化自野生二粒小麦（Triticum turgidum ssp. dicoccoides），代表着丰富的遗传资源库。为了解析产量组分的遗传架构，本研究对由优质硬性小麦品种Svevo（母本）与野生二粒小麦种质Zavitan（父本）杂交衍生的135个重组自交系（RILs）群体进行了评估，在四个环境中测定了籽粒长度（GL）、籽粒宽度（GW）、籽粒长宽比（LWR）和千粒重（TGW）。基因分型采用小麦90K单核苷酸多态性（SNP）芯片进行，随后的数量性状位点（QTL）分析鉴定出11个稳定QTL，其在硬性小麦参考基因组中的物理区间范围为0.7至15.6 Mb。其中，3个GL相关的QTL（QGLsv.swust‐5AL、QGLsv.swust‐5BL和QGLsv.swust‐7AL）、2个GW相关的QTL（QGWsv.swust‐4AL和QGWsv.swust‐5AL）以及2个TGW相关的QTL（QTGWsv.swust‐2BL和QTGWsv.swust‐5BL）携带来自栽培亲本Svevo的正向等位基因。相反，所有4个LWR相关的QTL（QLWRzv.swust‐2BS、QLWRzv.swust‐4AL、QLWRzv.swust‐4BL和QLWRzv.swust‐6AS）均由野生亲本Zavitan贡献。这些QTL共同解释了9.22%至19.22%的表型变异。将QTL区间映射至中国春（Chinese Spring）、Svevo和Zavitan参考基因组后，分别鉴定出67、88和70个高置信度候选基因。功能注释显示这些基因与种子发育、转录调控、激素信号转导、泛素介导的蛋白质降解及碳水化合物代谢相关。本研究突显了栽培基因库与野生基因库的互补遗传贡献。所鉴定的QTL和候选基因为标记辅助育种提供了直接资源，证明了种间杂交在丰富硬性小麦增产遗传基础方面的应用价值。