小麦骨干亲本矮孟牛姊妹系基因组差异及1RS遗传效应分析

摘要

小麦骨干亲本矮孟牛在我国品种的遗传改良中发挥了重要作用，特别是矮孟牛Ⅴ型不仅曾是审定的大面积推广品种，而且以其作为杂交亲本选育出多个优良小麦品种和一批优良种质系。本研究通过表型和基因组扫描分析，阐明小麦骨干亲本矮孟牛(Ⅴ型)的遗传本质，为探讨小麦骨干亲本的成因及其应用、新型骨干亲本的创制提供理论指导。同时，通过构建不同的小麦遗传群体，分析明确1RS对产量和品质的遗传效应，为其在小麦遗传改良中的利用提供依据。
　　 通过研究获得以下主要结果：
　　 (1)利用1B和1R分子标记和基因组原位杂交的方法对“矮孟牛”7个姊妹系的遗传差异进行了鉴定。基因组原位杂交结果证明，在矮孟牛Ⅱ型、Ⅳ型-Ⅶ型中含有黑麦的杂交信号，而在矮孟牛Ⅰ型和Ⅲ型中不含黑麦的杂交信号。PCR结果显示，矮孟牛Ⅱ型、Ⅳ-Ⅶ型中含有1RS和1BL，而不含1BS和1RL；矮孟牛Ⅰ型和Ⅲ型中含有正常的1B染色体。
　　 (2)采用田间试验鉴定和基因组分子标记分析相结合的方法，对冬小麦种质“矮孟牛”7个姊妹系的性状和基因组差异比较分析的结果表明，7个类型在调查的株高、穗长、穗粒数、粒长、粒宽、单株穗数等16个性状方面存在差异，其中矮孟牛Ⅴ型的主要产量构成因素等性状比较协调，总体优于其他6个类型。利用656对基因组分子标记对矮孟牛7个类型进行全基因组遗传差异分析，并利用GGT2.0绘制了7个类型的遗传差异图谱。在矮孟牛Ⅴ型的1A、1B、2D、3A、4D、7A染色体上检测到8个特异位点。利用矮丰3号/牛朱特、孟县201/牛朱特、矮丰3号//孟县201/牛朱特、孟县201//矮丰3号/牛朱特，矮孟牛Ⅴ型/济麦22和Ⅴ型/泰农18的F2分离群体，经IciMappingV3.0单标记QTL作图分析，发现矮孟牛Ⅴ型部分特异位点附近存在与产量构成因素等重要性状相关的QTL。矮孟牛Ⅴ型的基因组特异位点可能是它作为骨干亲本区别于其他姊妹系的重要基因组特征。
　　 (3)利用济麦22/矮孟牛Ⅴ型和泰农18/矮孟牛V型的F2分离群体进行单标记QTL分析，发现Ⅴ型的1RS染色体上存在与增加小穗数/穗、单穗粒重、可育小穗数/穗和百粒重相关的QTL。矮孟牛Ⅴ型中1RS的存在可能是其成为骨干亲本的重要原因之一。同时，利用1RS对潍麦8号(1B/1R易位系)/济麦20和潍麦8号/烟农19的RIL群体进行单标记QTL分析，比较了4个不同群体中1RS对产量和品质相关性状的遗传效应。结果表明，不同群体中1RS对产量相关性状的遗传效应是不同的(开花期除外)，而对品质相关性状的遗传效应是相同的。
　　 (4)从潍麦8号与济麦20的RIL群体中选取10个1BL/1RS纯合易位系和10个1B株系，通过田间试验和环境与基因型两因素方差分析结果表明，1BL/1RS易位系的籽粒产量、地上部生物产量、株高、穗粒数和小穗数高于1B株系，而其千粒重低于1B株系；1BL/1RS易位系的品质性状较差，它与1B株系相比具有较低的籽粒硬度、容重、沉降值和面团延展性。