川麦42的一个千粒重QTL QTkw.saas-5B的精细定位

Raising yield potential of wheat is always a major objective in worldwide wheat breeding programs, and thousand-kernel weight (TKW) is a key component for breeding higher yielding cultivars. Chuanmai 42 is an elite wheat cultivar with high TKW derived from synthetic hexaploid wheat. In recent 10 years, Chuanmai 42 plays an important role in wheat production and breeding in southwest wheat growing zone. In our previous study, a major quantitative trait locus (QTL) QTkw.saas-5B controlling TKW was detected in the recombinant inbred line population developed by crossing wheat cultivars Chuanmai 42 with Chuannong 16. QTkw.saas-5B from Chuanmai 42 could express stably in six environments and explain up to 20% of the phenotypic variation. In this study, to validate its genetic effect and determine its precise location, QTkw.saas-5B's near-isogenic line (NIL) will be developed using Chuannong 16 and Baimaomai as the recurrent parent by marker-assisted selection (MAS), respectively. The genetic effects of QTkw.saas-5B's NILs on TKW and other yield related traits will be analyzed through phenotypic data for two locations with different ecological and cultivation characteristics in Sichuan province in 2015 and 2016. QTkw.saas-5B of Chuanmai 42 will be mapped precisely to use a series of related molecular markers by secondary F2 populations and its recombinants, and this TKW QTL will be inherited as a single Mendelian gene in secondary F2 populations. The precise localization will facilitate its utilization in map-based cloning of QTkw.saas-5B and marker-assisted wheat breeding programs.

高产是小麦育种的核心目标，增加千粒重是提高产量的重要指标。川麦42是利用CIMMYT 人工合成小麦育成的西南麦区突破性小麦新品种，其高千粒重特性在各种条件下表现稳定，是西南麦区近十年来推广面积最大的小麦品种。课题组前期在5BL染色体臂上初步定位了一个川麦42的千粒重主效QTL QTkw.saas-5B，该QTL在6个环境下均稳定表达，最高可解释20%的表型变异。本项目将通过回交和目标QTL分子标记辅助选择的方法，构建QTkw.saas-5B 近等基因系；连续2 年2点（平原麦区郫县和丘陵麦区苍山）鉴定明确QTkw.saas-5B近等基因系对千粒重及其它产量性状的遗传效应；利用SSR、SNP以及新开发的标记，通过QTkw.saas-5B近等基因系构建的次级F2群体和筛出的重组体，精细定位川麦42千粒重QTL，为川麦42千粒重基因克隆以及分子标记辅助选择育种奠定基础。

川麦42是利用CIMMYT 人工合成小麦育成的西南麦区突破性小麦新品种，其高千粒重特性在各种条件下表现稳定，已成为西南麦区近十年来推广面积最大、推广时间最长的品种。课题组前期研究在5BL染色体上初步定位了一个川麦42的主效千粒重QTL QTkw.saas-5B，在6个环境下均稳定表达的，最高可解释20%的表型变异。本项目主要研究内容是通过回交和目标QTL分子标记辅助选择的方法，构建QTkw.saas-5B 近等基因系；鉴定明确QTkw.saas-5B近等基因系对千粒重及其它产量性状的遗传效应；利用SSR、SNP以及新开发的标记，通过QTkw.saas-5B近等基因系构建的次级F2群体和筛出的重组体，精细定位川麦42千粒重QTL。截止目前，本项目已利用川麦42/川农16 重组自交系（RIL）群体中的一个携带千粒重目标QTL QTkw.saas-5B的株系R104为供体亲本，千粒重较小的川农16为轮回亲本与携带千粒重目标QTL QTkw.saas-5B的株系R104杂交、连续回交，通过SSR分子标记和表型选择，构建出以川农16为背景的QTkw.saas-5B近等基因系18个；所有近等基因系背景回复率均大于95%，平均千粒重55.15 g，比轮回亲本川农16高8.11 g。通过田间试验，明确了QTkw.saas-5B近等基因系对其它农艺性状的遗传效应，6个近等基因系（526、590、653、748、803和812）千粒重增加，不会显著影响其它农艺性状，这6个系各产量性状较协调、产量显著高于川农16。利用55K SNP芯片和开发的分子标记，通过近等基因系与川农16构建的次级F2群体，以及筛选出的重组体，将该千粒重基因（暂定名为TKW1）定位在标记AX-110093465和AX-111582953之间，标记间距离为1.8 cM；该千粒重基因TKW1使千粒重提高的同时并不降低单株分蘖、小穗数和穗粒数。本研究构建的近等基因系可为进一步深入研究和小麦育种提供材料基础，川麦42千粒重QTkw.saas-5B的精细定位，将为川麦42千粒重基因的克隆和分子标记辅助高产育种奠定基础。