基于节节麦-普通小麦染色体片段导入系精细定位节节麦控制籽粒蛋白含量基因

Grain protein content (GPC) is an important index to evaluate the processing and nutritional quality of wheat, and the Aegilops tauschii germplasm has a positive effect on GPC. But the research on the genes for GPC in Ae.tauschii is very limited. Therefore, the mining of genes for GPC of the Ae.tauschii can effectively promote the genetic improvement of protein content in wheat. In our previous research, the BC2F6 population derived from the crossing of Ae.tauschii T093 and wheat Zhou18 showed an average protein content of 16%, and the GPC of several plant materials significantly higher than that of the Zhou18. Most importantly, a segment introgression lines 150228 apparently related to GPC was obtained. In this project, the secondary separation population will be constructed based on the crossing of 150228 and Zhou18. In addition, polymorphic SSR markers and PCR-based SNP markers within the range of introgression segments will be designed and screened to conduct fine mapping of Ae.tauschii controlled GPC on the foundation of published physical and genomic map of Ae.tauschii and the LGC® SNPline platform, respectively. More polymorphic SSR markers of the 7 chromosome homology groups in D genomes will be screened and detected in these high GPC individual plants, and then each locus of GPC controlled by Ae.tauschii will be primarily located. The project will provide theoretical basis for the application of the GPC genes from Ae.tauschii, and will also provide novel genetic resource for high protein breeding of wheat.

籽粒蛋白含量是衡量小麦营养和加工品质的重要指标，而节节麦蛋白含量普遍高于普通小麦，其蛋白含量基因挖掘较少，因此挖掘节节麦蛋白含量基因，可有效促进小麦蛋白含量遗传改良。本项目前期发现节节麦T093-周18的BC2F6群体平均蛋白含量为16.0%，部分材料蛋白含量显著高于亲本周18，其中筛选到一个初步定位了节节麦蛋白含量位点的高蛋白导入系150228。本项目拟将150228与周18进一步杂交、回交构建次级分离群体，利用已发表的节节麦物理和基因组图谱及LGC® SNP line平台，对初步定位区段进行SSR标记和基于PCR的SNP标记的开发和加密，精细定位该节节麦蛋白含量基因；在所有高蛋白导入系中，进一步筛选来自节节麦7个同源群的特异性SSR标记，初步定位节节麦控制蛋白含量的其它位点。研究结果为节节麦蛋白含量基因在小麦高蛋白改良中的应用提供理论基础，也为小麦高蛋白育种提供新的遗传资源。

籽粒蛋白质含量（GPC）是小麦重要的营养品质性状。节节麦是普通小麦的D基因组供体，具有较高的蛋白含量。本研究利用人工合成的八倍体小麦（六倍体小麦周麦18×A.tauschii T093）建立了一个含有节节麦片段的BC2F6群体，表现出显著的表型变异。在前期研究的基础上，重复对两个品质性状蛋白含量（GPC）、湿面筋（WG）和产量性状千粒重（TKW）、单株小穗数（SPP）、穗粒数（GPS）和穗粒重（GWPS）进行了评价，结果表明，这些品系的平均GPCs均显著高于周麦18。相关和QTL分析表明，品质性状与产量性状呈弱负相关。此外，进一步加密SSR标记数量，最终在重组自交系中检测到16个节节麦控制蛋白含量的QTL位点，其中4个QTL在两个环境中稳定存在，并且这些QTL位点对产量没有显著的负面影响。此外，还获得了含有稳定QTL位点的高蛋白、高产品系150228。将150228与周18进一步杂交构建次级分离群体，构建高蛋白、低蛋白DNA混池（各30株），利用已发表的节节麦物理图谱和基因组图谱及LGC® SNP line平台，进行660K SNP芯片分析，找到定位区段内高池、低池差异SNP 40个，开发出6个有效的KASP标记。将这些KASP标记扫描F2群体，进行蛋白含量QTL精细定位，在5D上精细定位该节节麦控制蛋白含量基因。该结果可直接用于蛋白含量基因的精细定位和分子标记辅助选择，实现小麦产量和蛋白质含量的协同提高。