小麦抗穗发芽关键基因SNPs、eQTL分析及其抗性机理研究

小麦穗发芽是收获前籽粒在穗上发芽的现象，是一种世界性灾害。本研究在完成大量小麦资源穗发芽抗性评价的基础上，1）对种子成熟到萌发的过程中起重要调控作用的基因/调控区（Abi1、Vp1、EmH5、Isa、Fus3、Amy2、AFP等）遗传多样性进行分析，结合环境差异，发现承受强选择作用而频率显著变化的SNP位点，利用SNP标记-性状关联分析，揭示穗发芽抗性与特定基因遗传变异的关系；2）在系统鉴定小麦种子发育信号传导途径中关键基因表达模式的基础上，从表达特性方面揭示材料间具有不同SNP位点的基因与穗发芽抗性的关系；3）利用人工合成抗穗发芽材料构建的重组自交系，分析关键基因表达差异，整合分子标记信息和基因表达数据，完成eQTL定位，寻找调控其表达的热点区域，研究抗穗发芽QTL与功能基因eQTL的共定位关系。通过以上研究，解析小麦穗发芽抗性关键基因的分子遗传机理，从而为小麦品种的分子设计奠定基础。

小麦穗发芽是指收获前遇到阴雨或在潮湿环境下籽粒在穗上发芽的现象，主要发生在收获季节易降雨的地区，造成产量损失达10% 以上，严重时会绝收，是一种世界性的重要灾害。近年来，我们一直致力于小麦抗穗发芽及种子休眠特性研究及相关基因资源的发掘工作。节节麦的穗发芽抗性对其在自然条件下的适应与生存有重要作用，同时对丰富小麦穗发芽抗源有特殊价值。在长期的穗发芽抗性研究中，我们发现不同来源的节节麦的穗发芽抗性存在显著的遗传差异。我们利用四倍体蓝麦AS2255与具有长休眠的节节麦AS60作亲本, 创制的人工合成小麦材料SHW-L1，将其与四川小麦推广品种川麦32杂交创制RILs群体。按照项目计划书要求国家自然科学基金面上项目“小麦抗穗发芽关键基因SNPs、eQTL 分析及其抗性机理研究”对种子成熟到萌发的过程中起重要调控作用的基因进行了分析，从表达特性方面揭示基因与穗发芽抗性的关系，利用构建的RILs群体分析关键基因表达差异并完成eQTL 定位。我们对小麦及其D基因组供体节节麦中与种子休眠/穗发芽相关的关键基因表达特征对种子萌发的影响进行了分析；并利用基于合成小麦创制的RILs群体鉴定出抗穗发芽QTL位点，以及部分调控重要基因(ABI5/Vp1/Amy2)表达的潜在eQTL位点。在New Phytologist、Molecular Breeding等杂志发表相关论文6篇，申请抗穗发芽相关基因分子标记专利1项。