小麦抗旱耐热性QTL的遗传重叠及其与环境互作效应研究

To improve the drought and high temperature resistant in wheat is an enssential task of the wheat genetic improvement,to find favorable allelic genes of correlated drought and high temperature resistant QTL in wheat is the precondition of bringing out the break though for the drought and high temperature resistant breeding on wheat. So far there has not appeared any report about location for correlated drought and high temperature resistant traits QTL in wheat which is under both drought and high temperature stress condition. The research material is the reciprocal introgression lines produced by cross breading of drought and high temperature resistant traits, built Genetic linkage amp, located correlated drought and high temperature resistant traits QTL in different conditions, years, and stresses. Analyzed additive effects, epistasis effects of QTL and its GE interaction effects, dissected the genetic overlap mechanism between drought resistant site and high temperature resistant site in wheat under different conditions and stresses, excavated the steadily expressed QTL under different conditions. The research result offers a theory basis for not only drought and high temperature resistant genetic improvement but also MAS breeding in wheat, has the significance to enhance breeding efficiency for drought and high temperature resistant traits.

提高小麦抗旱耐热性是小麦遗传改良的重要课题，发掘小麦抗旱耐热相关数量性状基因座位（QTL）的有利等位基因是实现小麦抗旱耐热育种突破的前提。关于干旱高温双胁迫下小麦抗旱耐热相关性状QTL定位未见报道，本项目以抗旱、耐热小麦品种间杂交创制的重组自交系(RIL)、回交导入系（IL)为作图群体，构建分子遗传连锁图谱，在不同环境、不同年份、不同胁迫下对抗旱耐热相关性状QTL定位，确定QTL有利等位基因在染色体上的位置，系统研究QTL的加性效应、上位性效应及其与环境互作效应，明确碳同位素分辨率（∆）与耐热性的关系， 剖析小麦抗旱性QTL位点与耐热性位点之间的遗传重叠机制，筛选在不同环境、不同胁迫下稳定表达贡献率高的抗旱耐热性QTL，验证目标性状QTL标记进行辅助选择的准确性。研究结果为小麦抗旱耐热遗传改良及分子标记辅助选择（MAS）基因聚合育种实践提供技术和理论依据，为抗旱耐热基因克隆奠定基础。

干旱、高温是制约我国西北干旱区小麦产量的重要因素，发掘小麦抗旱耐热基因及其紧密连锁的分子标记是小麦抗旱育种的重要课题。本项目以耐热高产优质小麦品种‘宁春4号’与抗旱高产小麦品种‘宁春27号’杂交构建的RIL群体为材料,2015～2017年在银川（E1）、呼和浩特（E2）、乌鲁木齐（E3）进行小麦灌浆期旱胁迫、热胁迫、旱+热胁迫处理，对抗旱耐热相关性状进行测定和QTL定位与环境互作效应分析。主要研究内容及结果如下： .1.旱热胁迫对小麦生理性状产量性状的影响.不同环境供试材料（128个）的生理性状产量性状存在极显著差异，显著性差异大小依次为乌鲁木齐>呼和浩特>银川。不同胁迫处理（对照）间也存在极显著差异，显著性差异大小依次为呼和浩特>乌鲁木齐>银川。旱+热胁迫对生理性状产量性状的影响最大。.不同胁迫对RIL群体的生理性状产量性状有不同程度的降低。不同胁迫下叶绿素含量、叶含水量、穗粒重、千粒重四性状较对照平均降低值分别为8.2%、5.4%、11.2%和8.3%。总之，旱+热胁迫>热胁迫>旱胁迫。.2.旱热胁迫下生理性状产量性状间的相关性.热胁迫、旱+热胁迫下叶绿素含量与穗粒重呈极显著正相关（E1、E2、E3），叶绿素含量与叶含水量呈极显著正相关（E3）；旱+热胁迫下叶含水量与穗粒重呈极显著正相关（E2、E3）；旱胁迫下叶含水量与穗粒重呈显著正相关（E1、E3）；不同胁迫下穗粒重与千粒重均呈极显著正相关（E1、E2、E3）。.3.抗旱耐热性QTL定位.检测到灌浆期控制叶绿素含量、叶含水量、穗粒重、千粒重的QTL分别为27个、25个、22个和16个，灌浆期抗旱相关性状QTL位于2A、3A、4A、2B、3B、4B、7B、3D和4D染色体上，表型贡献率为9.75%～34.2%。灌浆期耐热相关性状QTL位于2A、3A、7A、2B、3B、4B、7B 、4D、5D和6D染色体上，表型贡献率为9.03%～35.55%。.4. 抗旱耐热性QTL的遗传重叠.发现抗旱性重叠位点2个，位于2A、3B染色体上，耐热性重叠位点3个，位于2A、7B、6D染色体上，抗旱耐热性重叠位点4个，位于2A、2B、4D染色体上。2A、2B染色体上存在同时控制叶绿素含量、叶含水量、穗粒重、千粒重的QTL。在三环境三胁迫两年中均表达的抗旱耐热性重叠QTL位于2A、3B、7B染色体上。重叠位点涉及“一因多效”