源自野生二粒小麦的谷蛋白位点鉴定与利用

野生二粒小麦是普通小麦的四倍体祖先种，小麦品质遗传改良的重要基因资源。课题组长期开展对野生二粒小麦优异基因的挖掘与利用研究。前期，针对普通小麦高分子量谷蛋白亚基的1Ay基本不表达的问题，对野生二粒小麦D97的活性1Ay基因行了克隆和表达，并进一步与普通小麦川农16远缘杂交，连续多代自交，选育获得农艺和产量性状理想的杂种高代稳定普通小麦品系TaAy7-40（图1）。该材料稳定表达源自野生二粒小麦的活性1Ay，具有比其母本川农16更好的面粉加工特性（Wang et al. 2018）。

图1. D97和川农16远缘杂交后代TaAy7-40的农艺性状和染色体组成

以川农16为母本，野生二粒小麦D1为父本杂交并自交，创制了106份杂种高代稳定小麦品系；将部分具有高籽粒蛋白特性的稳定品系与小麦品种进一步杂交，获得55份具有野生二粒小麦血缘的优良品系。通过全基因组关联分析，在一般线性模型下共鉴定到48个与高籽粒蛋白含量相关的QTL位点；其中两个QTL位点在一般线性模型和混合线性模型下能均检测到（图2），对籽粒产量不具负效应，具有对籽粒蛋白含量和产量同步提高的潜在育种利用价值（Liu et al.2019）。

图2.籽粒蛋白含量的全基因组关联分析

对野生二粒小麦D97与川农16杂交后代稳定品系BAd7-209和BAd7-213的谷蛋白位点分析，发现BAd7-209和BAd7-213高分子量谷蛋白亚基组成一致（图3）。BAd7-209具有较BAd7-213更好的品质特性，两者均优于母本川农16。BAd7-209中更丰富的低分子谷蛋白亚基组成和更高的低分子谷蛋白亚基表达量，可能是其更加优异品质特性的重要原因（Xiang et al.2019）。

图3. BAd7-209和BAd7-213谷蛋白位点分析

参考文献

Liu J, Huang L, Wang CQ, Liu YX, Yan ZH, Wang ZZ, Xiang L, Zhong XY, Gong FY, Zheng YL, Liu DC, Wu BH* (2019) Genome-wide association study reveals novel genomic regions associated with high grain protein content in wheat lines derived from wild emmer wheat. Frontiers in Plant Science, 10:464

Wang ZZ, Huang L, Wu BH*, Hu JL, Jiang ZL, Qi PF, Zheng YL, Liu DC. Characterization of an integrated activeGlu-1Ayallele in common wheat from wild emmer and its potential role in flour improvement. International Journal of Molecular Sciences, 2018, 19: 923

Xiang L, Huang L, Gong FY, Liu J, Wang YF, Jin YR, He Y, He JS, Jiang QT, Zheng YL, Liu DC, Wu BH* (2019) Enriching LMW-GS alleles and strengthening gluten properties of common wheat through wide hybridization with wild emmer. 3 Biotech, 9:355