西藏半野生小麦3DL小穗数位点的精细定位

The number of spikelet plays a role in final production of wheat yield by affecting kernels per spike. Tibetan semi-wild wheat (Triticum aestivum ssp. tibetanum Shao) is a primitive hexaploid wheat resource distributed only in Tibet. It is characterized by unique characteristics such as tolerance to nutrition deficiency and strong seed dormancy with great potential being exploited in wheat breeding program. Previously, a major QTL for spikelet per spike (SNS) was identified on the long arm of chromosome 3D (QSns.sau-3D) in each of the three growing seasons. The positive allele of this QTL was contributed by Tibetan semi-wild wheat. It is believed that very few stable QTLs of SNS have been identified on 3DL up to now. The objectives of this program are to fine map this QTL based on comparative genomics analysis and target region capture sequencing technique, to develop linked molecular marker with this QTL, and finally to search candidate homologous gene(s) based on synteny analysis.

小穗数能影响穗粒数进而对小麦产量产生重要影响。作为中国西藏特有的一种小麦资源，西藏半野生小麦蕴藏着待鉴定和发掘的宝贵基因资源，开发和利用这些优异基因位点对高产优质小麦的培育无疑具有重要作用。本课题组前期鉴定出一个位于3DL上的控制小穗数的主效QTL，其正效应位点由西藏半野生小麦提供，是目前为止在3DL上鉴定出的为数较少且表现稳定的小穗数QTL，也很可能是西藏半野生小麦所特有的位点。本研究拟结合比较基因组学和目标区域捕获测序技术对该QTL进行精细定位，获得共分离标记，利用共线性挖掘候选同源基因（群），为利用分子标记辅助育种和分离该位点提供基础。

小穗数能影响穗粒数进而对小麦产量产生重要影响。作为中国西藏特有的一种小麦资源，西藏半野生小麦蕴藏着待鉴定和发掘的宝贵基因资源，开发和利用这些优异基因位点对高产优质小麦的培育无疑具有重要作用。本课题组前期鉴定出一个位于3DL上的控制小穗数的主效QTL QSns.sau-3D，其正效应位点由西藏半野生小麦提供，是目前为止在3DL上鉴定出的为数较少且表现稳定的小穗数QTL，也很可能是西藏半野生小麦所特有的位点。本项目利用同源克隆分离基因序列设计CAPS和HRM标记、中国春和节节麦参考基因组序列设计SSR标记、BSR-seq技术挖掘SNP位点开发CAPS和KAPS标记、660K芯片扫描亲本获得SNP位点开发KAPS标记等技术，结合创制的单位点次级群体，成功开发18对KASP引物，与目标位点紧密连锁，获得目标区间基因60个。利用侧翼SSR引物gdm8进行杂合子筛选，利用杂合自交系谱法创制基于QSns.sau-3D的近等基因系。上述结果为更精细的定位和基因分离打下了基础。同时，多小穗小麦品系20828的遗传基础进行了解析。利用55K SNP基因芯片和多年多点的表型数据，鉴定获得表达稳定的主效小穗数基因QSns.sau-2D和QSns.sau-7A。在目标区间获得数个与植物生长发育相关的基因。同时通过开发紧密连锁的KASP标记，在不同遗传背景的群体中成功验证了QSns.sau-2D和QSns.sau-7A的作用。此结果为进一步精细定位和图位克隆奠定了基础，为分子标记辅助选择大穗型小麦品系提供了技术支撑。另外，基于全基因组鉴定了小麦MADS基因家族，获得180个MADS-box基因，分为32个Mα，5个Mγ，5个Mδ和138个MIKC类型。并获得与穗发育相关的基因数个，正在进行功能验证分析，此结果为后续小穗发育分子机制奠定基础。综上，本项目所完成的关于小麦小穗数的相关进展和获得结果对小麦小穗数基因的利用从而进一步提高小麦产量和理解小麦小穗发育的分子机理具有重要意义。