燕大1817/北农6号重组自交系群体高密度遗传图谱构建及粒重QTL的精细定位

High yield is the permanent objective of wheat varities in our country. It will have significant impact on wheat breeding if the genetic mechanism of yield characters could be resolved. In this project, a genetic linkage map containing 2200 SSR, EST and SNP markers will be constructed by using 287 Recombianant Inbred Lines(RILs) derived from the cross "YD1817/BN6". Through this map, Quantitative Trait Loci(QTLs) of Thousand Kernel Weight(TKW), Kernel Lenth, Kernel Width and Kernel Thickness will be mapped, and major QTLs of TKW could be identified. Combined marker assistant selection and back cross with TKW major QTL's markers, QTLNILs will be selected and a fine mapping population containing 5000 plants will be produced. Accompanying with development of tighter linkaged markers through comparative genomics methode, which compare with the orthologous genomic sequences of Brachypodium distachyon, barly, rice and wheat, a fine map of TKW QTLs could be made. These results can be good foundations of map based cloning of TKW QTLs in further research programs.

高产小麦品种的选育是我国小麦育种的永恒主题，而产量性状遗传控制机制的解析对小麦高产育种具有重要的指导意义。本研究拟利用287个"燕大1817/北农6号"的F8重组自交系群体，构建含有约2200个SSR、EST和SNP标记的高密度遗传连锁图谱，并利用该图谱定位千粒重、粒长、粒宽、粒厚等粒重相关性状的QTL，确定控制千粒重的主效QTL。之后，应用高千粒重QTL的分子标记，结合加代回交开展标记辅助选择，创制含高粒重QTL的近等基因系,并构建包含5000个单株的次级精细作图群体。同时，应用比较基因组学方法，通过与短柄草、大麦、水稻、小麦基因组序列进行同源比较，开发连锁更紧密的分子标记，对千粒重QTL进行精细定位，以期为千粒重QTL的图位克隆奠定基础。

千粒重是小麦产量构成的主要因素之一，开展其控制机制的遗传解析具有重要的理论和应用意义。本课题利用2个RIL群体和1个突变体衍生的临时群体，应用iSelect 9K和90k 基因芯片和SSR标记，构建了2个全基因组的完整遗传图谱和1条染色体连锁图谱。其中，燕大1817/北农6号RIL群体，在5年3个地点9个环境中共计定位了88个与千粒重、粒长、粒宽、粒厚相关的QTL，在染色体1A, 1B, 2A, 2B, 3A, 3B, 3D, 4A, 4D, 5A, 5B, 6B定位了17个千粒重 QTL，分别能够解释表型变异的2.62% ~ 44.39%；在ND3488/ND459群体中检测到4个在春播环境下特异表达的千粒重QTL，其中QTgw-5A.5和QTgw-5A.6为主效QTL，加性效应介于1.83-4.53g，表型变异贡献率介于13.99% ~ 50.55%，在冬播环境下检测到11个特异表达的千粒重QTL，其中QTgw-6A.1、 QTgw-6A.2 和QTgw-6A.3为主效QTL，加性效应介于1.52-2.50g，表型变异贡献率介于6.95% ~24.00%；在石4185/辐4185的F2群体中，定位了1个千粒重QTL（(QTkw.cau-5D），该QTL可在多个环境中同时检测到，而且来自辐4185的等位基因的加性效应在F2群体中为1.43-2.65g，在F2:3群体中为0.45-0.56g。通过筛选目标QTL区域的重组单株，证实QTgw-6A.1和QTgw-6A.3区段内存在控制小麦粒重及粒型性状的基因，采用比较基因组学方法，克隆了水稻OsGW2的同源基因TaGW2-6A，发现与小粒亲本ND459相比，大粒亲本ND3488中TaGW2-6A启动子区域存在114 bp缺失，导致TaGW2-6A启动子活性降低，并据此开发了一个共显性的基因功能性标记，将TaGW2-6A基因定位到QTgw-6A.1区段内，证实TaGW2-6A为QTgw-6A.1区段内控制小麦粒重及粒型性状的候选基因。