普通小麦遗传背景下野生二粒小麦控制抽穗期基因的分解、定位与遗传分析

抽穗期是小麦生产非常重要的农艺性状，直接或间接影响产量、品质、抗病和抗逆等，目前基本明确控制小麦抽穗期的相关基因有三大类，即春化、光周期和早熟，已克隆了三个春化基因和一个光周期基因，但对控制抽穗期的分子机理仍不十分清楚。另外，寻找新的早熟基因，对选育小麦早熟高产新品种也很重要。我们已从以色列Weizmann科学院引进了两套普通小麦-野生二粒小麦染色体臂置换系(Chromosome arm substitution lines, CASLs)，初步试验发现CASL 3A 和7BS比中国春早熟10 d和8 d，而CASL 4AL和2BS比中国春迟抽穗20 d和13 d。本研究试图通过常规遗传育种、细胞遗传和基因组学的方法，对存在于这些染色体上的主要抽穗期基因进行基因特性、遗传模式与作用、定位等研究，为最终克隆这些基因奠定基础；另一方面发掘能促使小麦提前抽穗的优良基因，为小麦早熟育种创造材料。

抽穗期是小麦生产非常重要的农艺性状，直接或间接影响产量、品质、抗病和抗逆等。目前基本明确控制小麦抽穗期的相关基因有三大类，即春化、光周期和早熟，已克隆了三个春化基因和一个光周期基因，但对控制抽穗期的分子机理仍不十分清楚，特别是对早熟基因知之甚小。本项目组从以色列Weizmann科学院引进了一套以普通小麦品种中国春（CS）为背景的野生二粒小麦染色体臂置换系(Chromosome arm substitution lines, CASLs)，初步试验发现CASL 3A 和7BS比中国春明显早熟，而CASL 4AL和2BS比中国春迟明显抽穗。本项目试图通过常规遗传育种和分子生物学等方法对存在于这些染色体上的主要抽穗期基因开展基因特性、遗传模式和QTL定位等研究。结果表明3AL和4AL染色体臂上影响抽穗期的基因为早熟基因，而2BS染色体臂上的为光周期基因。这些抽穗期基因对环境条件有不同的反应，除4AL外，其它3个CASL在较高温度下生长时促进提前抽穗，而4AL对温度不敏感。CASL与CS，或CASL之间杂交的F2群体抽穗期呈连续分离，说明CASL的抽穗期属于数量性状。一些抽穗期相对较迟的CASL（如4AL）与同一CASL（3AL）杂交时，其后代出现比抽穗期相对较早亲本（CASL2BS）早抽穗的个体，说明不同基因之间存在互作。通过遗传作图，在染色体臂上3AL WMC388.1-WMC428之间检测到一个贡献率为37.6%的QTL，4AL BARC70-WMS350之间，靠近BARC70检测到贡献率达74%以上的QTL，在2BS上检测到一个稳定的与Ppd-B1紧密连锁的重要QTL，表明Ppd-B1是导致CASL2BS迟抽穗的关键基因。这些研究结果为利用标记辅助选择等小麦分子育种选育早熟品种和图位克隆这些抽穗期关键基因奠定基础。