小麦株高QTL Qph.nau-5B的效应评价
韩玉洲, 张勇, 杨阳, 顾正中, 吴科, 谢全, 孔忠新, 贾海燕, 马正强
作物学报
2021, 47 ( 6):
1188-1196.
DOI: 10.3724/SP.J.1006.2021.01053
株高直接影响小麦的产量潜力, 也是植株抗倒伏性的重要组成部分。目前虽有大量株高相关QTL被鉴定到, 但大多QTL的遗传效应仍不清楚。本研究前期利用小麦品种群体, 通过关联分析鉴定到一个小麦株高主效QTL Qph.nau-5B。为了评价该QTL的效应, 通过分子标记辅助选择分别构建了以南大2419、吉春1016和郑麦9023为供体亲本, 中优9507为背景的3种等位变异的近等基因系, 背景回复率均高于93%。在7个独立的试验环境中, 所有近等基因系的株高较轮回亲本均显著降低, 平均降幅为11.1 cm (10.3%)。Qph.nau-5B不同等位变异效应强弱不同, 其中来源于吉春1016和郑麦9023的等位变异平均降秆效应相似(12.4 cm), 显著大于南大2419的等位变异(8.6 cm), 但各等位变异相对降秆效应大小受环境影响。此外, Qph.nau-5B对单株穗数、穗长、千粒重等农艺性状无明显负效应。本研究结果表明Qph.nau-5B具有重要的育种价值, 可为小麦的株型分子设计育种提供基因资源。
| 变异因子 Variation factors | F值 F-value | P值 P-value | | 基因型 Genotype | 113.95 | <0.0001 | | 环境 Environment | 218.02 | <0.0001 | | 基因型 × 环境 Genotype × Environment | 5.58 | <0.0001 |
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表2
不同变异因子对株高的影响
正文中引用本图/表的段落
以南大2419、吉春1016和郑麦9023为父本, 中优9507为母本进行杂交, 然后以中优9507为轮回亲本进行回交。在每一回交世代, 使用Qph.nau-5B连锁分子标记Xgwm213-Xgwm371-Xgwm219.1进行前景选择。在BC4F2群体, 利用上述分子标记筛选 Qph.nau-5B位点纯合的单株。期间利用温室进行加代, 光周期和温度设置为: 16 h/25℃ (白天, 光强为600~700 μmol m-2 s-1) + 8 h/18℃ (夜晚)。对于中选单株, 利用分子标记检测其背景回复率(recipient genome composition, RGC)。所用分子标记来自: (1) Xue等[50]发表的小麦高密度遗传图谱(选择均匀分布于小麦基因组的分子标记); (2) 已发表的Rht-B1b、Rht-D1b、Rht-B1c、Rht4、Rht5、Rht8、Rht9、Rht10、Rht12、Rht14、Rht16、Rht18、Rht22、Rht23等常见矮秆基因的连锁/功能分子标记[10,35,40,42,51]。
2017—2019年, 在7个不同试验点评价了Qph.nau-5B等位变异对株高的效应。从方差分析结果可以看出, 不仅基因型显著影响株高(P < 0.0001), 种植环境(年份×地点)对株高也有显著影响(P < 0.0001) (表2)。尽管基因型与环境互作达到显著水平, 但其对株高的影响远小于基因型的效应(表2)。
分子标记辅助选择和回交转育技术是将特定基因/QTL导入品种, 实现特定性状遗传改良的重要方法。本研究利用Qph.nau-5B连锁分子标记Xgwm213、Xgwm371和Xgwm219.1, 对每一回交世代F1单株进行基因型检测, 获得的杂合单株继续回交直至BC4F1, 再从BC4F2群体中筛选Qph.nau-5B纯合株系进行田间试验。期间通过温室加代加快世代进程。实践表明, 利用本方案可在2~3年内完成近等基因系选育工作, 与传统育种方法相比其效率相对较高。本研究结果也证实了分子标记Xgwm213、Xgwm371和Xgwm219.1的有效性, 为Qph.nau-5B的分子育种利用创造了条件。该方案仍可进一步优化, 包括: (1) 对每一世代的中选单株进行背景回复率检测, 选择回复率最高的单株进行回交, 加快背景回复进程, 由此可尝试在BC3F2甚至更早世代中获得近等基因系; (2) 采用“Speed breeding”(快速育种)技术[56]进一步提高年均加代次数, 预期可在2年内获得近等基因系。
本文的其它图/表
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