云南铁壳麦颖壳内含物对籽粒发芽抑制力的遗传分析及QTL定位

Pre-harvest sprouting (PHS) of wheat is a universal problem in the wheat production worldwidely. Wheat grain that occurred PHS reduces the yield, quality and economic value. Increasing tolerance to PHS is one of the most important objectives in wheat breeding. Triticum aestivum ssp. yunnanense King, also called Yunnan Hulled Wheat，is a precious subspecies of bread wheat, which is exclusively existed in Yunnan Province. Yunnan Hulled Wheat obtains very strong resistance to PHS during its evolution under the selective stresses of nature and human. This program is aimed to identify and study PHS resistance mechanisms of Yunnan Hulled Wheat, so as to detected substantial variation in levels of resistance to pre-harvest sprouting and the different mechanisms in the mutations of this subspecies. The properties of the inhibitors to the grain germination in the bracts of Yunnan Hulled Wheat will be investigated to analysis its genetics, and to map the major QTL of relevant genes. Through these studies, it is expected to provide the theoretical and practical advantages of Yunnan Hulled Wheat, and to us its resistance to PHS from another perspective, the inhibition of bracts, and eventually to make contributions to wheat stresses breeding.

穗发芽是小麦生产中存在的普遍问题，小麦穗发芽不仅影响产量，储存及下年用种质量，而且严重影响加工品质，造成不同程度的经济损失。云南铁壳麦是云南省独有的宝贵麦类种质资源，在长期的自然选择及人工选择的压力下，云南铁壳麦形成了极强的抗穗发芽能力。本项目拟对云南铁壳麦穗发芽抗性机理进行研究，以期明确云南铁壳麦不同变种的抗性机理；进行云南铁壳麦颖壳内含物对小麦籽粒发芽抑制作用的研究，明确其颖壳抑制力的遗传方式，并进行相关基因的主效QTL定位。该项研究将为我省特有的这一种质资源的发掘和充分利用提供理论依据，并从另一个角度（颖壳）对云南铁壳的抗穗发芽特性加以利用，为小麦抗性育种作出贡献。

穗发芽是小麦生产的一大自然灾害，严重影响小麦的产量和加工品质。云南铁壳麦是云南省独有的宝贵麦类种质资源，本项目围绕云南铁壳麦不同变种的穗发芽抗性机理以及颖壳内含物对籽粒发芽的抑制力来开展研究，并在此基础上构建遗传群体进行遗传分析和QTL定位。项目组采用云南省农业科学院种质资源库保存的30份铁壳麦种质资源及近年来项目组自临沧新收集到的5个变种，共35份云南铁壳麦为研究材料，通过整穗、整粒、半粒、颖壳+籽粒、颖壳浸出液和休眠期等研究，研究了云南铁壳麦穗发芽抗性成因和机理，结果表明云南铁壳麦具有很强的穗发芽抗性，不同变种的穗发芽抗性存在多样性，并从中鉴定出5份铁壳麦穗发芽率为0，4份小于1%；分析表明云南铁壳麦穗发芽抗性形成的各因素中，种子抑制率＞颖壳机械抑制率＞颖壳浸出物抑制率；云南铁壳麦颖壳浸出液（内含物）对小麦的发芽和生长有很强的抑制作用，抑制力存在多样性，且抑制力不受收获后保存条件和时间影响；并筛选出休眠期超过32天的云南铁壳麦材料25份，项目用休眠期最长的铁壳麦YT-34（77天）与不具休眠性的云麦57创建了一批利用休眠期来提高穗发芽抗性的中间材料供品种改良应用。利用颖壳内含物对籽粒发芽生长抑制力较强的云南铁壳麦YT-7、YT-27、YT-1与抑制力较弱的云麦53、云麦57杂交，构建并种植了5个进行遗传分析和基因定位所需的遗传分离群体F2代单株1910株，以及F3代720株，为下一步开展云南铁壳麦颖壳内含物对籽粒发芽抑制力遗传分析和相关基因QTL定位构建了遗传分析群体。