The Crop Journal | 中科院成都生物所利用BSE-seq快速定位小麦籽粒大小和粒重QTL

小麦（Triticum aestivum L.）产量是一个复杂的数量性状，受遗传和环境因素的互作影响。粒重（以千粒重计）是产量三要素之一，其遗传力比产量本身更加稳定。千粒重主要由籽粒大小及其长度、宽度等形态控制。鉴定、验证和克隆小麦籽粒大小和重量相关的数量性状位点（QTL）或基因对解析产量形成的遗传机制及分子设计培育高产小麦具有重要意义。

近日，中国科学院成都生物研究所王涛研究员团队在The Crop Journal在线发表了题为“Identification and validation of major QTL for grain size and weight in bread wheat (Triticum aestivum L.)”的研究论文，利用基于极端混池的外显子捕获测序（BSE-Seq）快速鉴定粒重的关联区域，通过构建遗传图谱定位QTL，并利用生物信息学和单倍型分析，对QTgw/Gw.cib-4A的候选基因进行了预测，为后续该位点的克隆和功能研究奠定了基础。

研究人员利用自育小麦品系中科麦13F10与高产小麦品种川麦42杂交构建重组自交系（RIL）群体。采用基于混池的外显子捕获测序（BSE-Seq）快速鉴定到4A和6A染色体上影响粒宽和粒重的关联区域，同时利用BSE-Seq获得的差异位点开发标记，构建高密度遗传图谱，并结合多个环境的表型数据，共鉴定到3个环境稳定的控制籽粒大小和重量的主效QTL QTgw/Gw.cib-4A、QGl.cib-4A和QTgw/Gl/Gw.cib-6A，解释了7.50%~23.45%的表型变异。位于4A染色体的2个主效QTL均能在不同遗传背景中得到验证。粒长、粒宽和千粒重主效QTL存在显著的加性效应，可通过多基因叠加的方法用于粒重性状遗传改良。与前人研究结果比较表明，QTgw/Gw.cib-4A可能是一个新的粒重/粒长QTL，该区间还没有同时控制粒宽和粒重位点的报道，且QTgw/Gw.cib-4A对小穗数和穗粒数没有影响，在育种实践中可增加千粒重而不降低穗粒数。该研究鉴定到的主效QTL和开发的KASP分子标记，将有助于利用分子设计优化小麦粒型，进而提高小麦产量。

作者和基金项目

中国科学院成都生物研究所2021级博士研究生纪光思为该文第一作者，冯波副研究员和王涛研究员为共同通信作者。该研究得到中国科学院战略先导专项（XDA24030402）和四川省重大科技专项(2022ZDZX0014)的资助。中国科学院成都生物研究所王涛研究员团队主要以小麦为研究对象，长期从事种质资源的收集与精准评价、高产、优质等性状的基因克隆与调控网络解析、基于分子设计的新品种培育等方面的研究工作。该团队已在Theor. Appl. Genet.、Front. Plant Sci.、J. Agric. Food Chem.以及《作物学报》、《中国农业科学》等国内外重要学术期刊上发表多篇研究论文。利用鉴定的基因/位点，采用分子设计育种技术，培育了突破性高产抗病小麦中科麦138、弱筋小麦中科麦181、特色小麦中科糯麦18、中科紫糯麦168等中科麦系列小麦新品种12个。针对市场对不同用途专用小麦的需求，通过多种组学、远缘杂交、染色体操作等技术手段的精准设计，以中科糯麦1号、中科紫糯麦168为骨干亲本，培育酿酒专用、优质面条专用等小麦增值新品种并示范推广，取得了良好的经济和社会效益。

本文转载自The Crop Journal

转自：“植物生物技术Pbj”微信公众号

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