新麦草BC作图群体建立与分子遗传图谱构建

Russian wildrye (Psathyrostachys juncea) is an important perennial grass species which can be used in pasture and grassland conservation, and always be treated as species with outstanding cold resistance, drought tolerance and salt tolerance. This long-lived grass could keep high quility in late autumn and prefered by many kind of animals. But these precious traits and related genes never be valued before. Based on the intensive morphologic, physiologic and cytologic research on Psathyrostachys species and genetic mapping and QTL analysis on Leymus species, a BC population of Russian wildrye will be developed and a molecular genetic linkage map will be constructed using AFLP and EST-SSR molecular markers. This research will be explored depth by agronomic traits QTL and related gene cloning, and will be helpful in molecular marker assisted breeding of perennial grass. This genetic mapping research is also original on Psathyrostachys grass species.

新麦草（Psathyrostachys juncea）是一种优良的牧草和生态建设草种，具有抗寒、耐旱、耐盐碱，长寿命，适口性好，营养生长期长等特性。基于申请人长期对新麦草在形态、生理及细胞学方面的深入研究和前期对近缘赖草属（Leymus）植物的遗传图谱及QTL分析的研究基础，本研究拟通过新麦草BC群体的建立，利用AFLP和EST-SSR分子标记开展新麦草分子标记连锁遗传图谱的构建。为新麦草重要农艺性状的QTL分析，优异基因挖掘和利用以及进一步开展分子标记辅助育种奠定基础，同时也将填补新麦草在遗传图谱研究领域的空白。

针对新麦草这一优良多年生禾本科牧草的遗传改良，立项开展新麦草 BC 作图群体建立与分子遗传图谱构建研究。项目于2015年启动，按照研究计划进行，执行过程中研究内容按照实际情况进行了局部调整。执行期间完成了新麦草F1和 BC 作图群体的建立，新麦草 SALF 分子遗传图谱构建，新麦草种质 SSR 分子标记与遗传多样性及群体结构分析，新麦草农艺性状、繁殖性状、耐盐性状评价与关联分析，新麦草近缘物种赖草遗传图谱与重金属耐受性 QTL 分析等研究内容。项目研究成果发表了7篇研究论文，SCI收录1篇；获得专利3项，培养多名研究生，参与国际交流2次，与美国农业部农业研究局牧草与草地研究所开展了合作研究。研究成果主要有，建立了 3 个与父本回交的BC群体，为进一步利用 BC 群体作图以及相关性状基因定位提供了材料；构建了新麦草第一个高密度分子连锁遗传图谱，该图谱包含4,644个SNP标记，总图距 1,416.60cM，标记平均距离 0.31cM，为多年生丛生类禾草进行数量性状基因定位提供了有力工具；从群体和个体层次进行了新麦草遗传多样性分析和群体结构分析将种质材料分为 3 个亚群，扩充了新麦草种质资源的遗传背景信息；性状评价明确了与饲草产量及种子产量相关性较强的性状，为后续数量性状基因定位研究奠定基础，也将在多年生禾草品种选育中指导重要性状的遗传改良；发现并初步定位了一系列与 Cu、Mo、Cr、Zn 等重金属元素吸收富集相关的候选基因。这些基因的发现为新麦草和赖草等多年生禾草用于退化污染土地改良、矿山植被恢复等提供了理论依据，也为牧草耐受重金属育种提供了研究方向。研究成果填补了新麦草及赖草等多年生禾草在遗传图谱研究方面的空白，为多年生禾草重要性状基因定位和遗传育种提供了理论依据和参考资料，技术专利具有较强的实用性和良好应用前景。完成了项目总体研究目标。