小麦产量与三要素及三要素间的条件和非条件QTL定位

【摘要】小麦（TriticumaestivumL.）是具有分蘖成穗特性的禾本科植物，其单位面积产量由单位面积穗数、每穗粒数和粒重（一般用千粒重表示），即产量“三因素”构成。在一定范围内每一个因素的增加，都可提高产量。本研究利用3个遗传群体对小麦的产量及其三要素进行非条件和条件QTL分析，从单个QTL/基因水平上阐明了小麦产量与其构成“三因素”呈正相关，而产量构成“三因素”之间一般呈负相关的遗传基础。鉴定到增加单位面积穗数而不显著减少穗粒数和千粒重、或增加穗粒数而不显著降低千粒重和单位面积穗数的有利QTL/基因，为结合分子标记辅助育种方法，聚合单位面积穗数、每穗粒数和粒重的有利等位基因，培育大穗、大粒和多粒的产量大幅度提高的小麦新品种具有十分重要的意义。获得如下主要研究结果：1．整合了含有182个家系的RIL群体（简称C群体）和含有256个家系的RIL群体（简称D群体）的遗传图谱，获得了一张包括802个位点的整合分子遗传图谱，其中DArT标记位点734个、SSR标记位点62个、TaGW2-CAPS（粒重基因）标记位点1个、Glu-A1和Glu-D1标记位点各1个和Wx-A1、Wx-B1和Wx-D1蛋白亚基标记位点各1个。该整合图谱含有31个连锁群，覆盖小麦基因组的21条染色体，共覆盖小麦基因组长度6034.1cM。单个染色体长度为3.5-425.3cM，标记间平均距离为7.52cM。2．利用QTLIciMappingv3.3软件，对C群体、D群体和含有168个家系的DH群体（简称DH群体）进行条件和非条件QTL分析，共检测到控制产量及产量三要素的92个加性非条件的QTL，其中有11个QTL在2个环境中均被重复检测到，5个QTL在3个环境中均被重复检测到，1个QTL在5个环境中均被检测到，这些QTL为环境间稳定表达的QTL。32个QTL的贡献率大于10%，其中QTKW-D-2D-3.2、QTKW-D-2D-2.1和QKNPS-DH-7B-2.1贡献率分别高达64.40%、31.91%和34.07%，这些为控制产量或产量构成因素的主效QTL。34个QTL位于1A、2B、2D、3A、3B、4A、4B、6A和6D染色体的同一区段，表现为“一因多效”。3．在3个群体中，当单位面积产量分别给定单位面积穗数、穗粒数和千粒重及单位面积穗数、穗粒数和千粒重相互给定条件下，共检测到181个条件QTL，3个群体中分别可解释4.59%-20.29%、5.14%-35.63%和3.62%-69.59%的表型变异，除了染色体3D和7D外，共覆盖了其他19条染色体。4．利用非条件QTL和条件QTL对比分析方法，首次在QTL水平上解析了产量与三要素及三要素之间的遗传关系。检测到17个条件QTL，其中QSN-DH-2B、QSN-DH-3A、QSN-DH-6D、QSN-D-1A-1.1和QSN-D-3B-2.1等5个QTL在提高单位面积穗数的同时，并不导致穗粒数的降低；QKNPS-DH-2B-2.1和QKNPS-D-5B提高穗粒数的同时，并不导致单位面积穗数的降低；QKNPS-DH-1A、QKNPS-DH-2D-1.1和QKNPS-DH-6A等3个QTL在提高穗粒数的同时，并不导致千粒重和单位面积穗数的降低；QTKW-DH-5B、QTKW-DH-7B和QTKW-C-4B-2.1等3个QTL在提高千粒重的同时，并不导致穗粒数的降低；QTKW-DH-4B和QTKW-D-2B-1.1等2个QTL在提高千粒重的同时，并不导致单位面积穗数和穗粒数的降低；QY-DH-2D-1.1和QY-DH-3A是提高产量的QTL。这些QTL是克服小麦单位面积穗数、每穗粒数和粒重之间负相关矛盾的重要的基因位点。5．在C群体和D群体中，共检测154个QTL，其中52个为非条件QTL，102个为条件QTL。利用BioMercatorV3.0软件的QTL映射功能，对154个QTL进行了映射分析，其中有149个QTL映射到C和D群体的公共图谱上，但有33个QTL位于gap上，最后映射到公共图谱的QTL有116个。6．共检测到控制产量、单位面积穗数、穗粒数和千粒重的41对非条件的上位性QTL和63对条件的上位性QTL，其中有10对上位QTL解释的表型变异大于40%，尤其是位于wPt-8492-wPt-1454区间的QSN-C-2B与位于Xgwm190-wPt-6429区间的QSN-C-5D、位于wPt-5704-wPt-667891区间的QSN-C-3B与位于wPt-666615-wPt-666008区间的QSN-C-6D，位于wPt-5313-Xgpw7646区间的QSN-C-3D和位于wPt-666615-wPt-666008区间的QSN-C-6D分别解释高达59.07%、51.65%和50.77%的表型变异。加性QTKW-DH-3A-2.1与上位性QTKW-DH-3A位于Xcfa2170-Xbarc51同一个区间内。
【作者】张晗；
【导师】田纪春；
【作者基本信息】山东农业大学，作物遗传育种，2014，博士
【关键词】小麦；图谱整合；产量性状；三要素；QTL映射；条件QTL；

【参考文献】
[1]华丽.甘蓝新型组合干燥技术的研究[D].江南大学,食品科学,2012,硕士.
[2]刘晓锋.湖北地区高校教学楼夏季室外风场研究[D].华侨大学,建筑设计及其理论,2013,硕士.
[3]刘玲利.世界三大奢侈品集团社会责任研究[D].华中科技大学,行政管理,2013,硕士.
[4]陈瑾.集体主义、长期导向对员工知识共享意愿及个人创新的影响研究[D].浙江大学,企业管理,2012,硕士.
[5]李庆研.白癜风真皮噬黑素细胞及色素颗粒的研究[D].郑州大学,皮肤病与性病学,2013,硕士.
[6]张璟.邯郸热电厂脱硫增容改造项目后评价研究[D].华北电力大学,项目管理（专业学位）,2012,硕士.
[7]秦超.中国民用航空领域的反垄断问题研究[D].复旦大学,法律,2012,硕士.
[8]刘旭光.苏云金芽孢杆菌cry基因芯片检测方法的研究及应用[D].中国农业科学院,植物病理学,2004,硕士.
[9]严妍.考虑社会效益和弹性的BOT项目特许期决策[D].西南交通大学,工商管理（专业学位）,2013,硕士.
[10]徐游.葡南一断块葡I组构造精细解释与砂体预测[D].东北石油大学,地球探测与信息技术,2013,硕士.
[11]欧万彬.区域低碳发展评价指标体系研究[D].浙江工业大学,2012.
[12]梁茂华.越南文字发展史研究[D].郑州大学,世界史,2014,博士.
[13]吴金泽.HIV蛋白酶抑制剂在颈动脉导丝损伤内膜增生中机制探讨[D].中南大学,临床医学,2014,博士.
[14]肖启鹏.探讨内部服务质量、员工满意度与员工忠诚度之间的关系研究[D].东华大学,企业管理,2004,硕士.
[15]潘丹丹.加缪作品中的世俗生活研究[D].安徽大学,比较文学与世界文学,2013,硕士.
[16]全淦.江西定南车步钛铁矿田地质特征[J].江西地质科技.1997(03)
[17]彭志峰.重数猜想和稳定迹公式[D].南京大学,基础数学,2014,博士.
[18]段徐蓉.品友广告投放管理系统的设计与实现[D].北京交通大学,软件工程（专业学位）,2013,硕士.
[19]张金波.妊娠性血小板减少症与ITP实验室相关指标比较分析[D].遵义医学院,妇产科学,2013,硕士.
[20]梁爽.成兰铁路川主寺1号隧道出口滑坡稳定性分析与施工监测研究[D].西南交通大学,地质工程,2014,硕士.
[21]刘玲.飞机交流电网有源谐波抑制技术的研究[D].南昌航空大学,控制工程,2013,硕士.
[22]李蓓蓓.瓯海城建局办公管理信息系统的设计与实现[D].电子科技大学,软件工程（专业学位）,2012,硕士.
[23]侯文俊.胺基化的氧化石墨烯增强尼龙6纤维的研究[A].中国仪表功能材料学会、重庆材料研究院、哈尔滨工业大学、《功能材料》期刊社.第八届中国功能材料及其应用学术会议摘要[C].中国仪表功能材料学会、重庆材料研究院、哈尔滨工业大学、《功能材料》期刊社:,2013:2.
[24]陈祺.图式理论在高中生物学教学中的应用研究[D].苏州大学,教育（专业学位）,2014,硕士.
[25]朱国伟.纤维复合材料的无纺布层间增韧分析[D].山东大学,材料学,2013,硕士.
[26]张硕辛.病态窦房结综合征阳虚血瘀大鼠病症结合模型的研究[D].黑龙江中医药大学,中西医结合临床,2014,硕士.
[27]张和凤.通过阴离子聚合连续/迭代合成类树枝状聚合物[D].复旦大学,高分子化学与物理,2013,博士.
[28]田景.中国保险业及保险监管的信息化研究[D].对外经济贸易大学,2003.
[29]张皓.卡特福德翻译转换视角下的补偿策略[D].北京交通大学,2014.
[30]贾彭军.RFID读写器天线仿真研究与设计[D].北京交通大学,2013.
[31]徐玉韬,卢继平,陈刚,刘贵富,王予疆,何潜.稳态和动态混合信号的在线低频振荡模式辨识方法[J].电力系统自动化,2012,02:31-35+105.
[32]杜光熙.“龙虎榜”与中唐文学新变[D].河北师范大学,中国古代文学,2013,硕士.
[33]林济铿,王旭东,郑卫洪,林昌年.基于网络化简的计及开关故障配电网可靠性评估[J].电力系统自动化,2009,09:32-36.
[34]霍鑫,姚郁,郑凯.基于自稳定域和相依锥判据的一类二阶不确定系统的控制设计[J].控制与决策,2010,06:831-835.
[35]肖艳.基于遥感与GIS东北界河地区生态环境质量评价[D].吉林大学,地图学与地理信息系统,2014,硕士.
[36]周晓平.长江三角洲整体竞争力研究[D].河海大学,技术经济及管理,2004,硕士.
[37]于京波,潘红卫,郭增虎.松辽盆地南部岩性圈闭识别技术及效果[J].石油地球物理勘探,2006,S1:57-61+142+146.
[38]张志勇,罗然然.银行零售信贷业务的信息系统建设[J].商业时代,2005,09:51.
[39]王希望.多铁性材料BiFeO_3的制备及其掺杂改性研究[D].南京邮电大学,光学,2013,硕士.
[40]林瑶.食品果实中不同地理种群舞毒蛾分子鉴定研究[D].上海海洋大学,食品科学与工程,2013,硕士.
[41]杨华.“师生互动、有趣、高效”：中职公共基础课课堂教学管理的实践研究[D].鲁东大学,教育管理（专业学位）,2013,硕士.
[42]王晓兰,张万宏,王慧中.基于小波变换和AR-LSSVM的非平稳时间序列预测[J].控制与决策,2008,03:357-360.
[43]亢锐.新疆计量院计量信息管理系统的设计与实现[D].西安电子科技大学,软件工程,2011,硕士.
[44]姜利粉.杜维明道德自我思想简论[D].首都师范大学,中国哲学,2013,硕士.
[45]任欣欣.卧式电解加工机床的结构分析与优化[D].合肥工业大学,机械制造及其自动化,2013,硕士.
[46]陈子阳,马朝虹,李宇佳,刘国华.量化关联规则的隐私保持挖掘方法[J].计算机工程,2005,11:74-76+98.
[47]肖莎莎.跨文化视角下中美企业简介的语篇对比研究[D].杭州电子科技大学,英语语言文学,2012,硕士.
[48]唐辉.宁夏石嘴山工业园区地下水铅污染风险预测研究[D].长安大学,水利工程（专业学位）,2013,硕士.
[49]张健.卢梭与马克思平等思想比较研究[D].燕山大学,马克思主义哲学,2014,硕士.
[50]朱颖科.中国独立纪录片作品《铁西区》文本解读[D].厦门大学,新闻学,2014,硕士.