小麦籽粒大小相关基因的筛选与候选基因克隆

小麦籽粒大小与粒重的相关性最好，粒重是小麦产量构成的主要影响因素,通过改变籽粒的大小提高粒重对小麦产量的提高具有重要意义。本项目拟利用数字化表达谱测序技术（DGE）在花后5个时期籽粒发育过程中，获得VP058、P205及中国春相关基因的表达序列及丰度，结合生物信息学分析获得候选基因，并对注释的基因进行表达模式聚类分析、GO功能显著性富集分析、籽粒大小相关基因的Pathway显著性富集分析等以期对小麦籽粒大小的遗传发育表达途径进行研究。通过qPCR、RACE等验证并克隆相关的候选基因，通过发展特异PCR标记利用中国春缺体-四体对候选基因进行定位、同时利用回交自交系群体对籽粒大小相关的基因/QTL进行定位，并对候选基因进行等位基因变异分析。克隆小麦籽粒大小相关的候选基因，为探讨籽粒大小相关基因的表达调控模式、遗传机制及小麦分子育种中通过改变籽粒大小提高产量提供理论依据与技术支持。

小麦籽粒大小与粒重相关，千粒重是影响小麦产量的重要因素，改变籽粒大小对小麦产量提高有重要意义。本项目对籽粒大小有差异的材料在籽粒发育的关键时期对其形态学、细胞学和转录组学进行研究，取得如下成果：（1）小麦籽粒在花后12d基本达到形态建成，籽粒的长度生长曲线与干重生长曲线的斜率不同，籽粒发育的形态建成和干物质积累是独立的。（2）比较不同的组装软件及策略分析发现，通过深度测序、利用Trinity软件、经过Q30过滤、采取从头拼接、参考基因组拼接和参考小麦UniGene拼接三者结合的方法、参考最新公布的中国春草图序列是较理想的小麦转录组拼接方式。利用此方式，本研究获得了一个高质量的小麦籽粒发育形态建成期的转录组，共有212223条序列，平均长度715.7bp。（3）利用NR、GO、COG、Swiss-Prot和KEGG等数据库对该转录组进行注释，发现参与调控籽粒发育的关键基因在形态建成期受两种独立的表达模式调控，一类调控籽粒形态发育，一类调控干物质积累。（4）获得了涉及植物激素代谢、细胞生长、物质运输、营养物质储存等参与调控籽粒发育的重要功能基因。（5）利用本研究创建的遗传群体材料对控制籽粒大小相关的QTL进行分析，在4A、6A、1B、5B、5D、6D、7D染色体上鉴定出与籽粒长度、宽度和千粒重等相关的QTL 。（6）对部分重要功能基因进行了克隆及等位基因变异分析。（7）通过常规杂交与回交育种方法，利用本研究发现的大籽粒材料作为亲本对育种群体进行改良。项目成果为小麦籽粒的发育、基因表达调控及籽粒大小相关基因的功能研究以及通过改变籽粒形状来提高小麦千粒重进而提高产量提供了一定的理论与技术支持。