引入冰草1P染色降低小麦旗叶面积的遗传分析研究

【作者】 王筱； 韩舶辉； 孙洋洋； 刘群星； 韩海明； 周升辉； 刘伟华； 杨欣明； 李秀全； 张锦鹏； 李立会；

【机构】 中国农业科学院作物科学研究所；

【摘要】 小麦为群体作物,在产量三要素协调下,适度降低旗叶大小,有利于扩大群体和提高光合效率,是单产进一步提高的突破口。小麦的野生近缘植物冰草经过长期进化,具有小旗叶的典型特性,为小麦的株型改良提供优异基因资源。我们实验室通过前期整套小麦-冰草附加系的多年表型观察和认识,筛选出具有冰草典型特性的小旗叶附加系II-3-1 (2n=40W+4P),并通过回交附加系II-3-1至济麦22背景中获得回交5代以上的导入冰草1P染色体的附加系后代(2n=42W+2P)。连续3年的表型观察证实回交后代中携带1P染色体的植株较不含外源染色体的植株的旗叶长和旗叶宽显著降低,旗叶长可降低2cm,旗叶宽可降低0.1cm,表现出稳定的小旗叶表型。进一步从BC6F2代分离群体中鉴定出纯合1P附加系和1PS、1PL端体附加系近等基因系,建立济麦22遗传背景下的纯合染色体导入系,在开花期调查旗叶、倒2叶的叶长、叶宽、叶面积形态差异,比较叶绿素含量、光合效率,并在收获期间考种统计表型性状。结果显示,1PL端体附加系阳性植株相对于阴性植株旗叶长宽都有所减小,旗叶长度降低2.3cm,旗叶宽降低0.3cm,同时发现阳性植株的株高显著矮于阴性植株,各个节间的长度均有所减少,穗粒数和千粒重也有所下降,二者的叶绿素含量、光合效率没有明显差异。发现1PS端体附加系阳性植株相对于阴性植株旗叶长度可以降低2.3cm,叶宽却没有发生变化,株高降低,穗粒数略有下降,千粒重保持不变,叶绿素含量和光合速率没有变化。总之,通过遗传分析、细胞遗传学GISH鉴定发现导入冰草1P染色体可以使小麦旗叶变小,证实冰草1P染色体携带小旗叶表型基因,可用于小麦株型改良利用。更多还原