成都生物所在麦类作物穗型、株高性状遗传解析研究中获新进展

　　

小麦和大麦（青稞）是重要的粮食作物，不断提高其产量是保障国家和区域粮食安全的重要措施。穗型和株高是重要的株型性状，与作物产量密切相关，解析株型相关性状的遗传基础，对于作物株型的改良，培育高产品种具有重要意义。中国科学院成都生物研究所重要性状解析与利用创新团队近期在麦类作物穗型、株高性状遗传解析研究中获得新的进展。

团队与四川农业大学合作，利用重组自交系群体，在大麦7H染色体上鉴定到一个控制穗长和穗密度的主效位点QSc/Sl.cib-7H，通过开发分子标记，在两对近等基因系和三个不同遗传背景F₂中对其效应进行了验证。该位点不仅可解释穗长、穗密度性状超过40%的表型变异，还对株高、千粒重和籽粒长具有多效性影响。利用剩余杂合系构建次级遗传分离群体，对QSc/Sl.cib-7H进行了精细基因定位，同时结合近等基因系的转录组测序、定位区间内的基因注释和重测序数据、以及已公布的大麦基因组变异数据，挖掘了QSc/Sl.cib-7H的关键候选基因，为下一步该位点关键基因的克隆以及在大麦穗型和株高性状改良方面的应用奠定了基础。研究结果以“Fine mapping and candidate gene mining of QSc/Sl.cib-7H for spike compactness and length and its pleiotropic efects on yield-related traits in barley (Hordeum vulgare L.)”为题发表在农林科学一区Top期刊Theoretical and Applied Genetics上。中国科学院成都生物研究所和四川农业大学联合培养博士生王金慧为论文第一作者，邓光兵副研究员、龙海研究员和和四川农业大学李伟教授为论文共同通讯作者。

原文链接：

https://link.springer.com/article/10.1007/s00122-024-04779-7

图1. 亲本及遗传群体的表型分析

图2. QSc/Sl.cib-7H的遗传定位

图3. QSc/Sl.cib-7H对穗长、穗密度的效应验证。

SL: 穗长在; SC: 穗密度; NIL1和NIL2代表两对近等基因系; V1-V3代表3个不同遗传背景的F2群体

图4. QSc/Sl.cib-7H对其他产量相关性状的效应分析。SMS: 小穗数; PH: 株高; TGW: 千粒重; GL: 籽粒长; GW: 籽粒宽。RIL: 重组自交系群体; NIL: 近等基因系。

此外，团队与绵阳市农业科学院联合开展了四川高产小麦品种绵麦902株高和穗相关性状的遗传基础解析，鉴定并验证到多个小麦株高和穗相关性状的主效QTL，包括QSNS-MT.cib-2D、QSL-MT.cib-2D、QSC-MT.cib-2D、QSC-MT.cib-6A、QPH-MT.cib-4B和QPH-MT.cib-4D。基于主效QTL的侧翼SNP开发了与主效QTL紧密连锁的KASP分子标记。这些QTL部分解释了绵麦902的高产遗传基础，在小麦高产育种中具有较大应用潜力。研究结果以“QTL analysis in the Mianmai 902×Taichang 29 RIL population reveals the genetic basis for the high-yield of wheat cultivars Mianmai 902 in terms of spike and plant architecture”为题发表在植物学二区Top期刊BMC Plant Biology上。已毕业硕士研究生陈保卫，绵阳市农业科学院何员江副研究员为共同一作，李涛特别研究助理，龙海研究员以及绵阳市农业科学院任勇研究员为共同通讯作者。

图5. 利用绵麦902×台长29 RIL群体鉴定株高和穗相关性状QTL。

图6. 不同QTL对绵麦902产量相关性状的贡献示意图。

上述研究得到国家自然科学基金、四川省生物育种专项、四川省主要粮油作物分子育种平台、四川省自然科学基金、西藏省科技厅科技专项、国家产业技术体系四川省创新团队等项目的联合资助。

原文链接：

https://bmcplantbiol.biomedcentral.com/articles/10.1186/s12870-024-05885-w