小麦胚芽鞘颜色相关性状的QTL定位分析

刘皓 王华忠 王立晖 范兆军

摘要：以国际小麦作图组织提供的W7984×Opata85重组近交群体为材料，对其2002和2005年收获的亲本和114个株系进行胚芽鞘颜色鉴定，并利用基于混合线性模型的QTL作图软件WinQTLCart2.5进行胚芽鞘颜色相关QTL的定位分析。结果表明：采用复合区间作图比区间作图的数据结果更准确可靠；2B和7D染色体对小麦胚芽鞘颜色贡献最大。

关键词：小麦；胚芽鞘颜色；QTL；定位分析

中图分类号：S512.1 文献标识码：A 文章编号：1674-1161（2015）06-0014-04

小麦等农作物的许多重要农艺性状和经济性状如产量、品质、生育期、胚芽鞘颜色等，一般是由多基因控制的数量性状。目前，在小麦育种上可以采取QTL定位分析方法，在相应染色体上找出影响小麦相对性状的QTL位点，借以通过对该QTL的改进，达到改良小麦品种的目的。

W7984×Opata85重组自交群体是国际小麦作图组织用于构建小麦遗传连锁图的作图群体。该群体的双亲遗传差异大，分子标记多样性频率高，利用该群体绘制的小麦遗传连锁图谱的分子标记已达近千个，平均每条染色体上有40多个标记，已达到较为饱和的程度。目前，利用该群体已对小麦黄斑病（Pyrenophora tritici-repentis）、小麦叶锈病（Puccinia recondite）、小麦白粉病（Blumeria graminis）、小麦品质、产量构成因素等许多重要的目标性状进行作图。现对该群体进行籽粒胚芽鞘颜色数量性状分离分析和QTL定位。

1 材料与方法

1.1 试验材料

国际小麦作图组织（ITMI）的W7984×Opata85重组自交系群体由南京农业大学作物遗传与种质创新国家重点实验室提供，其中Opata85为国际小麦玉米改良中心（CIMMYT）培育的春小麦品种，W7984是由硬粒小麦（Triticum durum）Altar84与粗山羊草（Ae.tarschii，DD基因组供体）CIGM86.940合成的双二倍体，该群体共有114个株系用于本研究。

1.2 试验过程

试验材料共分两套：一套为2002年收获的重组自交系籽粒，另一套为2005年收获的重组自交系籽粒。将种子晒干，在这114组种子中随机取10粒籽粒，分别放入培养皿中浇水进行培养。7 d后籽粒发芽，观察其胚芽鞘颜色。从绿到紫分成1，2，3，4，5这5个等级，统计数据，计算株系平均数。

1.3 表型性状的统计分析

利用SAS软件对籽粒胚芽鞘颜色鉴定结果进行平均数、方差计算和正态性分析。

1.4 遗传连锁图构建

根据已经公布的938个不同目标记在W7984×Opata85重组自交系群体中的分离数据，利用Mapmaker软件，获得了该群体的遗传连锁图，其中846个标记分布在21条染色体上。各标记的连锁关系和距离与文献报道一致。

1.5 数量性状位点（QTL）分析

选取利用该重组自交系构建的遗传图谱中的461个标记用于QTL定位分析，标记均匀分布在小麦18条染色体上（6A，6B，6D的未考虑），覆盖2 972.10 cm，标记间平均遗传距离为6.45 cm（见表1）。不同标记在W7984×Opata85重组自交系群体中的分离数从GrainGenes网站获得。

使用QTL定位软件WinQTLCart2.5，采用基于混合线形模型的区间作图法和复合区间作图法对控制小麦籽粒胚芽鞘颜色的QTL进行定位分析，以LOD值大于2.0作为QTL存在的阈值，显著水平为P<0.05。

2 结果与分析

2.1 胚芽鞘的统计分析

本研究对小麦籽粒的胚芽鞘颜色进行了统计分析。胚芽鞘颜色在群体中的分离基本上呈正态分布（见图1、图2和表2），符合QTL作图对群体的要求。

2.2 小麦胚芽鞘颜色的QTL定位

利用区间作图方法只检测到一个胚芽鞘颜色QTL（qPC2B-1），定位于2B染色体上（见图3），解释35%的表型变异。利用复合区间作图进行籽粒胚芽鞘颜色QTL分析，共检测到7个与小麦胚芽鞘颜色相关的QTL，分别位于1B，2A，2B，3D，7D上（见图4—图8），1B上的QTL（qPC1B）解释60%的表型变异，2A上的QTL（qPC2A）解释36%的表型变异，2B上的QTL（qPC2B-2）解释33%的表型变异，3D上的QTL（qPC3D）解释39%的表型变异，7D上的3个QTL（qPC7D-1，qPC7D-2，qPC7D-3）共解释51%的表型变异。可见，1B和7D染色体对胚芽鞘颜色的贡献最大。

3 结论与讨论

对小麦籽粒胚芽鞘颜色的分布进行密度统计，得出结论：小麦籽粒胚芽鞘颜色偏离正态分布，其中5等级（紫色）的密度过高。其原因可能是所有颜色测定靠目测完成，所以得出的结果不够准确，需进一步利用数码照相机把所有的小麦籽粒胚芽鞘拍成清晰照片，再利用图像处理软件对其颜色进行分析。利用复合区间作图进行籽粒胚芽鞘颜色QTL分析的结果与利用区间作图进行胚芽鞘相关的QTL籽粒胚芽鞘颜色QTL分析的结果不同，复合区间作图可检测到区间作图检测不到的QTLs，说明复合区间作图更准确，数据结果更可靠。另外，对比两种作图方式可以看出，2B染色体上都定位了QTL，由此说明2B对于小麦胚芽鞘颜色的深浅有较为重要的影响。通过复合区间作图看出，7D上定位了3个QTL，贡献率最大，说明它同样是影响小麦胚芽鞘颜色深浅的一条重要染色体。

参考文献

[1] 杨文利，王立新，张钢民，等.小麦数量性状分子标记的研究进展[J].生物技术通报，2003（2）：14-21.

[2] 阮成江，何祯祥，钦佩.我国农作物QTL定位研究的现状和进展[J].植物学通报，2003，20（1）：10-22.

[3] 张正斌，徐萍.小麦QTLs研究进展[J].2l世纪青年学者论坛，2000，24（1）：52-58.

[4] FARIS J D，ANDERSON J A，FEANCL L J，et al.Rflp mapping of resistance to chlorosis induction by pyrenophora tritici-repentis in wheat[J].Theor Appl Genet，1997（94）：98-103.

[5] NELSON J C，SINGH R P，AUTRIQUE J E，et al.Mapping genes conferring and suppressing leaf rust resistance in wheat[J].Crop Sci，1997（37）：1 928-1 935.

Mapping of QTLs Underlying Coleoptile Color of Wheat

LIU Hao， WANG Huazhong， WANG Lihui， FAN Zhaojun

（Tianjin Modern Vocational Technology College， Tianjin 300350， China）

Abstract： 114 lines of a RIL population from the cross W7984×Opata85 were used for wheat coleoptile color identification and underlying QTLs analysis. The QTL mapping software WinQTLCart2.5 based on mixed linear model was used to locate QTLs on specific chromosomes with both methods of interval mapping and composite interval mapping. The result showed that composite interval mapping was more reliable than interval mapping； 2B and 7D chromosomes had the biggest contribution to wheat coleoptile color.

Key words： wheat； coleoptile color； QTL； mapping analysis