小麥(Triticum aestivum L.)是世界主要糧食作物之一,選育高產(chǎn)、優(yōu)質、高抗的小麥新品種是小麥育種的重要目標。小麥產(chǎn)量主要由單位面積穗數(shù)、每穗粒數(shù)和千粒重三因素構成。小麥的高產(chǎn)或超高產(chǎn)育種是通過協(xié)調(diào)提高單一或多個產(chǎn)量因素的基礎上,提高小麥產(chǎn)量。因此,必須進一步了解產(chǎn)量相關性狀的遺傳規(guī)律,挖掘和利用與產(chǎn)量性狀相關的特異種質資源的潛力。本研究利用小穗數(shù)多于26個的多小穗材料10-A與小穗數(shù)低于15個的寡小穗材料BE89雜交構建的F_(2:4)家系群體482份材料,對3個環(huán)境下的產(chǎn)量及其相關性狀進行了評價,并利用968個DArT標記和8個SSR標記構建的小麥高密度分子遺傳圖譜,對相關性狀進行了QTL分析,其結果為進一步探究產(chǎn)量及其相關性狀的遺傳機制奠定了基礎。本研究主要結果如下:1.群體性狀分析表明,10-A在穗長、穗粒數(shù)和總小穗數(shù)上有極大優(yōu)勢,而BE89在芒長和千粒重上有較明顯優(yōu)勢,后代F_(2:4)群體具有既保留了10-A較高的小穗數(shù)和穗粒數(shù),又具有BE89較高千粒重的特點。在所有環(huán)境中,位于崇州(E2環(huán)境)的群體各性狀受環(huán)境影響較大,各性狀值偏小。產(chǎn)量及其相關性狀在群體內(nèi)均有顯著性差異,性狀間變異系數(shù)差異較大。其中單株產(chǎn)量變異系數(shù)最大為54.79%,株高變異系數(shù)最小為8.6%。通過對3個環(huán)境所有性狀進行相關分析,平均相關系數(shù)高達0.543,穗粒數(shù)和千粒重等性狀的方差值較大,表明其后代群體出現(xiàn)了較大的分離情況,且總小穗數(shù)、穗粒數(shù)和千粒重在至少兩個環(huán)境中與單株產(chǎn)量的達到極顯著正相關。多環(huán)境下的回歸方程表明,決定單株產(chǎn)量的性狀為有效分蘗數(shù)、穗粒數(shù)和千粒重。這三個性狀的三個環(huán)境下變異總和分別占產(chǎn)量總變異的82.1%、75.5%和75.8%。2.共有968個DArT標記和8個SSR標記組成52個連鎖群,遺傳圖譜總長度為1878.408cM,標記間平均遺傳距離1.925cM,平均每個染色體1.5個連鎖群。三個染色體組標記平均密度為1.79cM、1.59cM和2.84cM。B染色體組最長,標記數(shù)目最多為453個,標記間平均密度最小為1.59cM。D染色體組標記數(shù)目最少為211個,標記間平均密度最大為2.84cM。3.采用基于混合線性模型的復合區(qū)間作圖法共定位到產(chǎn)量及其相關性狀的226個QTL位點,分布在除3A、7A外的其他19條染色體上,對表型變異的貢獻率為1.62%~38.24%。其中,10個總小穗數(shù)QTL定位到5條染色體上,貢獻率范圍為6.18%~15.37%,在3個環(huán)境中QTss-1A.1都能被定位到,貢獻率分別為13.54%、7.96%和12.57%。單環(huán)境QTss-2A.2的貢獻率最大,為15.37%。有4個穗粒數(shù)QTL被定位到3條染色體上,貢獻率范圍為6.65%~11.18%,所有QTL均在單環(huán)境被定位到,其中QKns-1A.2貢獻率最高,為11.18%。有22個千粒重QTL被定位到14條染色體上,貢獻率范圍為2.47~19.1%,所有QTL均在單環(huán)境被定位到,其中QTkw-1B.1貢獻率最高,為19.1%,QTkw-1A.1和QTkw-2B.3貢獻率也均超過15%。有31個單株產(chǎn)量QTL被定位到14個染色體上,貢獻率范圍為3.4%~38.24%,其中QGwp-5D.1在3個環(huán)境中均被定位到,貢獻率分別為25.28%、11.3%和28.99%。另外兩個QGwp-4B.1和QGwp-5D.2均在2個環(huán)境被定位到,貢獻率分別為14.63%和34.77%,17.49%和28.3%。而QGwp-1A.1和QGwp-5D.3都在E2環(huán)境被定位到,貢獻率高達30.37%和38.24%。4.綜合產(chǎn)量及其相關性狀的QTL定位,共定位到17個QTL簇,涉及12個性狀,51個QTL,占總數(shù)的21.17%,定位在1A、1B、1D、2A、2B、3D、4B、5A、5B、5D、6A和6B等共計12條染色體上。其中,QTL簇C1包括穗長、總小穗數(shù)和穗粒數(shù)等性狀的QTL。C1簇中的總小穗數(shù)QTss-1A.1在3環(huán)境中被定位,遺傳圖譜上的距離為4.3cM,貢獻率為13.54%、7.96%和12.57%。定位于5A染色體上的QTL簇C11,由株高、穗長、穗密度和千粒重等4個農(nóng)藝性狀構成,標記的遺傳距離為2.5cM,是值得密切關注的位點。5.已篩選出7對在小群體間可顯著分離的引物,其中初步獲得與4個QTL位點緊密連鎖的KASP分子標記,QTL分別為穗長QSl-1A.1、有效分蘗數(shù)QFtn-5D.4、穗粒數(shù)QKns-5A.1和單株產(chǎn)量QGwp-5D.1。小群體基因型和表型鑒定結果的T檢驗表明,分型兩組表型數(shù)據(jù)均達到極顯著差異,可為下一步標記大群體驗證奠定基礎。
【學位單位】：四川農(nóng)業(yè)大學
【學位級別】：碩士
【學位年份】：2018
【中圖分類】：S512.1
【部分圖文】：

2 材料與方法2.1 供試材料供試材料為親本多小穗種質 10-A，多小穗至少多余 26 個；寡小穗種質 BE89，小穗數(shù)低于 14 個；及雜交創(chuàng)制的 F2:4家系群體。其中，10-A 具有多花多粒、大穗、小穗數(shù)多、千粒重低、抽穗期晚等特點； BE89 為 Batavia/Erine 重組自交系后代，為寡小穗數(shù)材料，具有總分蘗多、穗短、小穗數(shù)少等特點。供試材料于 2016 年 10月 20 日 - 25 日分別種植于四川農(nóng)業(yè)大學溫江實驗教學基地（環(huán)境 1，E1）、四川農(nóng)業(yè)大學崇州現(xiàn)代農(nóng)業(yè)研發(fā)基地（環(huán)境 2，E2）和四川農(nóng)業(yè)大學雅安實驗教學基地（環(huán)境 3，E3）。種植時行長 2 m，行間距 0.3m，株距 0.1 m，單粒單窩點播，每個材料播種 2 行，田間管理同大田生產(chǎn)。前期研究中 10-A/BE89 F2群體（環(huán)境 4，E4））的表型數(shù)據(jù)也在本研究中應用。

29圖 2 利用 F2群體構建的遺傳連鎖圖譜Fig 2 Genetic linkage map constructed from the F2注：不同顏色線條代表不同的性狀(只標注了貢獻率大于 10%的 QTL)；①代表株高，②代表有效分蘗數(shù)，③代表穗長，④代表芒長，⑤代表總小穗數(shù)，⑥代表穗密度，⑦代表穗粒數(shù)，⑧代表千粒重，⑨代表單株產(chǎn)量，⑩代表籽粒性狀Sig. Different color lines represent different traits(only QTLs with a contribution greater than 10%); ① stands for plant height, ② stands for fertile tillersnumber, ③ stands for spike length, ④ stands for awn length, ⑤stands for total spikelet per spike, ⑥ stands for spikelet density, ⑦stands for kernel numberper spike, and ⑧ stands for 1 thousand-kernel weight, ⑨ represents the grain weight per plant, ⑩ represents the grain traits.

47圖 3 QTL 簇染色體分布Fig 3 Chromosome distribution of QTL clusters注：不同顏色線條代表不同的性狀；①代表株高，②代表有效分蘗數(shù)，③代表穗長，④代表芒長，⑤代表總小穗數(shù)，⑥代表穗密度，⑦代表穗粒數(shù)，⑧代表千粒重，⑨代表單株產(chǎn)量，⑩代表籽粒性狀Sig. Different color lines represent different traits; ① stands for plant height, ② stands for fertile tillers number, ③ stands for spike length, ④ stands for awnlength, ⑤stands for total spikelet per spike, ⑥ stands for spikelet density, ⑦stands for kernel number per spike, and ⑧ stands for 1 thousand-kernel weight,⑨ represents the grain weight per plant, ⑩ represents the grain traits.

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