小麦全基因组关联分析揭示穗发芽抗性与粒色的遗传关联及关键QTL位点

本研究针对小麦生产中的穗发芽(PHS)问题，通过全基因组关联分析(GWAS)在235个小麦品种中鉴定出12个稳定的穗发芽抗性QTL和12个粒色(GC)相关QTL，其中6个为新型抗性位点。研究发现Tamyb-B1和Tamyb-D1基因是调控穗发芽抗性与粒色的关键因子，并开发了可用于分子标记辅助育种(MAS)的KASP标记，为小麦抗穗发芽育种提供了重要遗传资源。论文发表于《BMC Plant Biology》。

　　

研究背景
小麦穗发芽(PHS)是全球小麦生产面临的重大挑战，持续降雨导致的籽粒提前萌发会造成淀粉和蛋白质降解，严重影响产量和品质。中国、日本、北美等主要小麦产区均受此困扰。虽然红粒小麦通常表现出更强的抗性，但控制这两类性状的遗传机制尚未完全解析。随着气候变化加剧，培育抗PHS品种成为当务之急。

研究设计与方法
湖北省农业科学院的研究团队对235个小麦品种进行了五年期表型分析，采用90K SNP芯片进行基因分型。通过BLINK、FarmCPU等四种GWAS模型，结合基于颜色仪的粒色量化指标（a/b值）和目测分级，系统分析了PHS抗性与粒色的遗传关联。研究还开发了KASP标记并在220个品种群体中验证其育种应用价值。

主要结果

表型变异与相关性
• 五年发芽率(GP)数据揭示Zone III（长江中下游麦区）品种抗性最强，与红粒小麦占比高显著相关
• 粒色参数a/b值与PHS抗性相关系数达0.84（P<0.0001），优于传统a/L值

QTL定位新发现
• 鉴定出30个PHS相关QTL，其中Qphs.hbaas-3D（解释表型变异49.7%）和Qphs.hbaas-3B.2（27.9%）为已知Tamyb10基因位点
• 首次发现2B染色体上两个新型共定位QTL（Qphs.hbaas-2B.3/Qgc.hbaas-2B.3），同时调控抗性（PVE 10%）和粒色（PVE 7.4%）

候选基因预测
• 在LD衰减区间内筛选出26个候选基因，包括：

• TraesCS2B02G578800（同源OsDJ-1C，参与甲基乙二醛解毒）
• TaSnRK2.10-4A（ABA信号通路激酶）
• TaPKL-7B（染色质重塑因子CHD3）

分子标记开发
• 验证了IACX5850（2B）、Tdurum_contig11028_236（7B）等3个KASP标记可使发芽率降低10-20个百分点

研究意义
该研究不仅完善了PHS抗性的遗传调控网络，首次揭示了2B染色体上粒色与抗性的新关联位点，还为分子设计育种提供了高效标记。特别值得注意的是，颜色仪a/b值作为新型粒色量化指标，比传统方法更适用于抗性辅助选择。发现的染色质重塑因子和激素通路基因为解析种子休眠机制开辟了新视角。这些发现将加速培育兼具优良加工品质和田间抗性的小麦新品种。