干旱调控小麦灌浆期WSC积累转运相关QTL联合作图及其优异等位基因发掘

It is of a great scientific importance in the molecular genetic improvement of drought tolerance in wheat by widely discovering the molecular quantitative genetic basis and trapping elite alleles related to the accumulation and mobilization of water soluble carbohydrates (WSC) for compensating grain filling in wheat during the grain filling in drought stress. In this study, based on our previous understanding on QTLs governing the WSC accumulation and mobilization in wheat, three special wheat ILs (BC3F4) and one natural population will conduct to further study on QTL identification. A wide-genome linkage analysis is coming to perform by using data between genotype of WSC accumulation and mobilization in wheat during grain filling in different water rigimes and years and molecular markers, such as SSR and high-through KASP from unicontig SNP sequences. It is to confirm the QTLs information of target traits. Furthermore, more functional KASP markers will be add again in QTL hot spot of target traits on special chromosome regions. The unicontig DNA sequences closely linked to the target QTLs will be high efficiently exploited by the fine mapping combining genetic linkage and association analysis with multi-population. Target DNA sequences will be used to further detect their polymorphisms and allelic variation to finally find elite allele genes of drought tolerance in wheat. The result would be expected to build up the critical theory and technique basis for exploiting novel genes of drought tolerance and the molecular genetic improvement of drought tolerance in wheat.

深入探索干旱调控小麦灌浆期可溶性碳水化合物（WSC）积累转运补偿籽粒灌浆的分子遗传基础，发掘抗旱优异等位基因对于小麦抗旱分子遗传改良具有重要科学价值。本研究基于前期发现的控制小麦WSC积累转运相关性状重要QTL信息，拟进一步以3套特殊的小麦IL (BC3F4) 群体和1套自然群体为研究对象，基于多年不同水分条件下小麦灌浆期不同营养器官WSC积累转运相关性状表型与SSR标记、以Unicontig SNP序列为基础的高通量KASP标记之间的连锁分析，全基因组扫描验证和明确目标性状QTL。重点对目标性状QTL热点区域进行KASP标记整合加密，通过多群体连锁和关联分析相结合的联合精细作图，高效发掘与目标性状QTL紧密连锁的Unicontig DNA序列，并探寻目标序列的多态性和等位变异信息，获得抗旱优异等位变异基因。研究结果将为小麦抗旱新基因发掘和分子遗传改良等奠定坚实的理论基础和技术支撑。

深入探索干旱调控小麦灌浆期可溶性碳水化合物（WSC）积累转运补偿籽粒灌浆的分子遗传基础，发掘优异基因对于小麦抗旱分子遗传改良具有重要科学价值。本研究以3套小麦ILs群体和1套自然群体为对象，基于多水分环境条件下WSC 积累转运相关性状连锁定位，检测与目标性状紧密连锁的QTL和热点区域。对热点区域进行标记整合加密，多群体联合精细作图，高效发掘与目标性状QTL紧密连锁的分子标记和优异等位基因。研究结果如下：.（1）完成了3套小麦ILs群体和1套自然群体6个水分环境条件下花后主茎WSC积累转运相关性状表型测定，发现目标性状表型变异广泛，存在超亲分离，受水分环境影响显著，表现出典型数量性状特点。干旱胁迫显著提高花前茎秆WSC含量，而花后显著促进茎秆暂贮性WSC向籽粒高效转运，来补偿籽粒灌浆。.（2）利用小麦90K SNP和SSR标记，建立了1套以小麦ILs群体（（晋麦47×西峰20）×晋麦47）为遗传背景的遗传连锁图谱，该图谱共有3600个SNP和128个SSR标记被定位在21条染色体上，连锁图长度为8248.7cM，每条染色体的平均长度为392.8cM，标记间的平均距离为2.21cM。.（3）通过小麦WSC积累转运相关性状QTL定位，发现不同性状的QTL在不同水分环境条件下表达模式不同，但干旱胁迫在一定程度上限制了QTL表达。共检测到16个多环境稳定表达，且对表型变异贡献率较高（＞10%）的主效位点。在2B和7A染色体上发现了4个QTL热点区域。通过QTL元分析，获得了31个一致性QTL及其紧密连锁的分子标记。.（4）针对QTL热点区域，以3套ILs群体整合构建了2B和7A染色体高密度遗传图谱，共有3228个SNP和39个SSR标记被定位，标记间的平均距离为0.78cM/2B和0.73cM/7A。通过多群体多环境目标性状连锁精细定位，检测到29个QTL位点，其中有19个QTL位于热点区域标记区间内。通过多水分环境目标性状关联验证，有16个SNP标记与上述热点区域内QTL精细定位结果一致。通过这些标记所在物理图谱序列比对和分析，发掘了16个候选基因，确定了优异等位类型，对基因进行了功能注释。.本研究发掘的小麦WSC积累转运相关的主效QTL、QTL热点区域，及其紧密连锁的分子标记和候选功能基因，将对小麦抗旱分子遗传改良奠定良好的理论基础和技术支持。