谷子第1染色体产量相关性状QTL遗传解析

Foxtail millet is a new model crop in the subfamily Panicoideae, and it is important to make an extensive study of QTL controlling yield traits for foxtail millet molecular breeding. Our previous study showed that the QTL controlling yield traits on chromosome 1 were stable in different environments in foxtail mileet (Yugu1×Longgu 7) F2 and recombianant inbred line populations. To ravel the genetic relationship of QTL on chromosome 1, the present study establishes a mapping population with 1600 individual plants from a cross between recombinant line RIL127, a near isogenic line with Yugu 1 genetic background by using molecular marker assisted selection, and Yugu1, then carries out QTL fine mapping of chromosome 1 yield related traits. Combined with QTL sequencing and BAC sequencing, the candidate genes will be selected, then clone the key candidate genes, and the expression patterns and genetic effects of candidate genes will be identified. The results of this study will provide an effective molecular marker for genetic improvement of yield traits in foxtail millet, and also lay a foundation for the functional analysis and regulation mechanism of candidate genes.

谷子已成为禾本科新的模式作物，深入研究产量相关性状QTL对其分子育种有着重要的意义。本项目组前期利用（豫谷1号×陇谷7号）F2和RIL群体，研究发现谷子第1染色体存在控制单株穗重、单株粒重等产量相关性状主效QTL，同时利用分子标记辅助选择获得豫谷1号遗传背景的QTL近等基因系RIL127。本研究拟在此基础上，通过RIL127与豫谷1号杂交构建含1600个株系的F2群体，进行第1染色体产量相关性状的QTL精细定位。结合目标QTL区段重测序及BAC库测序，精选候选基因，克隆关键候选基因，明确候选基因的表达模式及遗传效应。研究结果将为谷子产量性状的遗传改良提供有效分子标记，也为候选基因的功能解析及调控机理研究奠定基础。

谷子已发展禾谷类新的模式遗传作物，鉴定谷子主要农艺及产量相关性状QTL及基因，对解析其遗传机制及育种应用有着重要的意义。本研究基于豫谷1号x陇谷7号RIL群体重测序数据，构建了一个包含2297个bin和74个SSR标记的高密度遗传连锁图谱，图谱长度为1315.1cM, 平均距离为0.56cM。结合多年多点17个主要农艺及产量相关性状表型鉴定数据，定位到17个主要农艺及产量相关性状221个QTL，解释表型变异5.5-36%，其中62个QTL至少在三个环境下被鉴定，包括一个在9个环境下鉴定到的最稳定QTL（qLMS6.1），该QTL区域包含一个调控株高的候选基因Seita.6G250500，130个区间重叠的QTL形成了22个QTL簇。另外，依据基因型选择第9染色体QTL簇cluster9.1区域有利等位基因来源于豫谷1号的RIL123与陇谷7号杂交构建了包含1288个单株的F2次级群体，精细定位了第9染色体单株粒重qGWP9.1，结合亲本穗4个不同发育阶段转录组测序数据，鉴定到单株粒重、单株穗重及穗粒数候选基因9个，分别为Seita.9G034600、Seita.9G034700、Seita.9G035000、Seita.9G035800、Seita.9G050900、Seita.9G051900、Seita.9G052200、Seita.9G054000、Seita.9G054500。这些鉴定的QTL和基因为谷子主要农艺性状遗传解析、功能鉴定及育种应用建立了基础。