利用具有共同亲本的两个重组自交系群体共定位小麦穗抽出度QTL

Donald（1968）曾提出一种小麦的理想株型：矮杆、叶片小而直立、大穗和寡分蘖，而合理的穗抽出度（panicle exsertion length，PEL）被认为是对这一理想株型的补充，也成为提高小麦产量潜力的新途径。课题组利用小麦材料H461（穗抽出度较短）作为共同亲本，分别与栽培品种川农16和川麦107（穗抽出度较长）杂交构建两个重组自交系群体（HN-RIL和HM-RIL），结合高密度遗传连锁图谱（Wang et al. 2016；Liu et al. 2017）及多年多点的田间表型，对控制穗抽出度的QTL进行了初步定位，获得以下结果：

1、利用BLUP模型将多年多点的田间表型值进行拟合后，在两个群体中一共检测到13个影响穗抽出度的QTL，分别位于小麦1B、1D、2B、2D、4A、4B、5B、6D、7A和7B染色体上，解释了5.7-15.6%的表型变异。其中，解释表型变异超过10%的主效QTL有8个。发现位于4B染色体上的QPel.HN.4B与前人报道的QTL一致，而其余QTL的置信区间均未与已报道的QTL重合，推测为新QTL。

2、同时在HN-RIL和HM-RIL群体中检测到位于4B和6D染色体上的两对主效QTL（QPel.HN.4B/QPel.HM.4B和QPel.HN.6D/ QPel.HM.6D），加性效应均来源于共同亲本H461。进一步通过开发桥梁HRM标记将两个群体分别定位的QTL整合到公共遗传连锁图谱上，发现两对的QTL区间分别在公共遗传图谱上完全重叠，证明了两个群体中检测到的是相同基因位点，同时也证明了来自H461亲本4B和6D染色体上的穗抽出度基因位点在不同遗传背景中均具有显著效应。

3、进一步评价了8个穗抽出度主效QTL对7个产量相关性状（株高、穗长、每穗小穗数、小穗密度、每穗粒数、粒长和千粒重）的影响。结果显示，来源于川麦107的QPel.HM.2D对除了株高之外的其余性状均有显著影响（P<0.05），推测该QTL在育种中具有改良多个产量相关性状的潜力。

4、在两个群体中，穗抽出度都与株高呈显著正相关（P<0.05）。进一步以株高作为协变量进行分析显示，5个穗抽出度QTL遗传效应显著受到了株高的影响，而另外3个来源于川麦107的QTL不受影响，它们将有助于在分子育种中筛选穗抽出度较大而株高较矮的品种。

本研究拓展了目前对小麦穗抽出度的认识，而新开发的标记有助于后续的精细定位，对小麦分子标记辅助选择育种具有一定的参考价值。

2019年5月15日经典育种学杂志《Euphytica》在线发表了四川农业大学小麦研究所这一成果（https://doi.org/10.1007/s10681-019-2433-2）。研究生陶阳为该论文第一作者，刘亚西教授为该论文通讯作者。该研究得到国家自然科学基金项目和国家重点研发计划的资助。目前，该团队正在围绕前期发现的多个株型新基因开展精细定位和功能验证工作。

参考文献

1. Donald CM (1968) The breeding of crop ideotypes. Euphytica 17:385–403.

2. Wang Z, Liu Y, Shi H, Mo H, Wu F, Lin Y, Gao S, Wang J, Wei Y, Liu C, Zheng Y (2016) Identification and validation of novel low-tiller number QTL in common wheat. Theor Appl Genet 129:603–612.

3. Liu Y, Tao Y, Wang Z, Guo Q, Wu F, Yang X, Deng M, Ma J, Chen G, Wei Y, Zheng Y (2017) Identification of QTL for flag leaf length in common wheat and their pleiotropic effects. Mol Breeding 38:11.

4. Tao Y, Yi X, Lin Y, Wang Z, Wu F, Jiang X, Liu S, Deng M, Ma J, Chen G, Wei Y, Zheng Y, Liu Y (2019) Quantitative trait locus mapping for panicle exsertion length in common wheat using two related recombinant inbred line populations. Euphytica 215:104.