小麦抗性淀粉含量的遗传分析及QTL定位研究

摘要

抗性淀粉(Resistant starch，RS)是一种新型的淀粉产品，在人体小肠中不能被淀粉酶消化吸收，其生理功能独特，近年来逐渐成为碳水化合物研究的热点之一。为了给高抗性淀粉新型保健小麦新品系的选育提供理论依据，本研究选用3个抗性淀粉含量高的小麦品种和3个抗性淀粉含量低的春小麦品种进行双列杂交，探讨抗性淀粉含量的遗传规律。同时选择抗性淀粉含量差异较大的两个春小麦品种M344和武春3号的F2:3群体，构建小麦抗性淀粉含量的遗传连锁图谱，并进行QTL定位，主要研究结果如下：
　　 1.选用3个抗性淀粉含量较高的小麦品种和3个抗性淀粉含量较低的小麦品种按Griffing双列杂交设计配置成15个杂交组合，以亲本及F1为材料进行了小麦籽粒抗性淀粉含量的遗传规律分析。结果表明，在6个小麦品种中，安农90202和D68-20抗性淀粉含量的一般配合力较好，能显著地提高杂种后代籽粒抗性淀粉含量。安农90202×04单28和06-5×D68-20组合的特殊配合力最好，两者特殊配合力效应值显著地高于其他组合。小麦抗性淀粉含量的遗传符合加性-显性模型，显性程度为超显性。控制抗性淀粉含量的增效等位基因表现为隐性，且亲本中抗性淀粉含量的增、减效等位基因的分布不平衡，高抗性淀粉含量的亲本中隐性基因数量多于显性基因数量。本试验中安农90202和04单28控制抗性淀粉含量的隐性基因较多,而宁春18和新春5号含有的显性基因数量较多。同时研究发现小麦抗性淀粉含量的狭义遗传力中等，为36.49％。
　　 2.利用抗性淀粉含量较高的小麦品种M344和抗性淀粉含量较低的小麦品种武春3号重组自交得到F2:3家系，对F2:3家系抗性淀粉含量与总淀粉含量、直链淀粉含量及膨胀势进行了相关、回归及通径分析。结果表明，小麦抗性淀粉含量与直链淀粉含量呈极显著正相关（r=0.18），通径分析表明直链淀粉含量对小麦抗性淀粉含量存在正向影响，直接通径系数达0.169；小麦抗性淀粉含量与总淀粉含量呈显著正相关（r=0.151）；但与膨胀势间呈不显著负相关（r=-0.57）。小麦抗性淀粉含量与总淀粉含量、直链淀粉含量及膨胀势间的回归方程为Y=0.289+0.007X1+0.037X2-0.033X3，该方程可解释抗性淀粉7％的表型变异。
　　 3.对F2:3家系抗性淀粉含量、总淀粉含量、直链淀粉含量和膨胀势进行复合区间作图的QTL定位。利用Joinmap3.0软件构建了包含有163个标记、33个连锁群的遗传连锁图谱，分布于18条染色体上。连锁图谱总长度为1622.5cM，标记间平均距离9.95cM。利用QTLmapper 2.0软件共检测到8个主效QTL和19对上位性QTL。其中，抗性淀粉含量检测到2个加性QTL，总淀粉含量1个加性QTL，直链淀粉含量1个加性QTL以及膨胀势1个加性QTL和3个显性QTL，分布于4A、4A、1D、5D、1D、1B、3A和6A染色体上，贡献率分别为11.47％、12.53％、5.34％、8.49％、11.3％、9.99％、10.0％和3.3％。另外，上位性QTL抗性淀粉含量检测到2对，总淀粉含量8对，直链淀粉含量5对以及膨胀势4对，总贡献率分别为8.3％、17.78％、8.13％和3.87％。研究发现在2B染色体Xwmc453.3-Xcfd44.2区间上的QTL位点同时影响抗性淀粉含量和总淀粉含量，2D染色体Xgwm296-Xgwm455.2区间上QTL位点同时影响抗性淀粉含量、总淀粉含量和直链淀粉含量，表明抗性淀粉含量与总淀粉含量和直链淀粉含量间的关系密切。