小麦抽穗期QTL定位及春化基因VRN-B1鉴定

【作者】 李於亭； 熊宏春； 刘录祥；

【机构】 中国农业科学院作物科学研究所国家农作物航天诱变技术改良中心/作物分子育种国家工程实验室；

【摘要】 【研究背景】抽穗期是小麦重要农艺性状之一,也是小麦对于不同生态环境具有广适性的重要影响因素,合理的抽穗期对于小麦跨地区引种、用种至关重要。春化基因是一类影响小麦抽穗的重要基因,它与环境温度共同调控小麦抽穗。春化基因及其它调控小麦抽穗基因的遗传变异是小麦具有广泛生育期的重要基础,鉴定小麦抽穗期QTL及相关基因为进一步理解其遗传机制提供了基本前提,为培育高产广适小麦新品种提供理论基础;【材料与方法】本研究利用一个γ射线辐照处理获得的小麦早抽穗突变体(eh1)为父本,以另一个相对较晚抽穗的品种轮选987为母本杂交并多代自交后构建的400个重组自交系为材料,采用BSR-seq策略对极端表型混池进行转录组测序,结合相关生物信息学分析筛选SNP,结合ED和SNP-index算法初步确定影响该群体抽穗期差异的关联位点。根据转录组测序得到的SNP信息进一步开发分子标记鉴定重组自交系群体的基因型,利用QTL IciMapping构建遗传连锁图谱并结合抽穗期数据进行QTL定位;【结果与分析】自然条件下,突变体eh1分别比野生型、轮选987平均早抽穗12天和6天。BSR-Seq分析表明小麦5B染色体上一段约90Mb的区间内存在一个影响重组自交系群体抽穗期差异的位点。QTL作图进一步验证了BSR-seq的结果并将该位点定位在2.48cM范围内。两个侧翼标记ch12和ch14在中国春参考基因组对应的物理距离为13.5Mb。该区间内存在一个已报道的春化基因VRN-B1且在自然群体中该基因第一个内含子中的大片段缺失与小麦春性生长相关。为鉴定eh1与轮选987在该位点是否存在该变异,我们利用前人开发的诊断标记分别鉴定eh1、野生型和轮选987的基因型,结果在eh1和野生型中并未检测出PCR产物,测序分析表明在eh1,野生型和轮选987中引物Intrl/B/F结合位点第十位碱基和3’末端碱基存在变异,该变异导致了利用引物Intrl/B/F不能获得PCR产物,从而无法利用该标记。因此,我们进一步开发了VRN-B1新的诊断标记,结果表明eh1与野生型在该位点存在大片段缺失,轮选987没有发生片段缺失,说明重组自交系群体中该位点的变异是由eh1与轮选987的遗传背景差异所导致。结合基因型和表型分析表明携带显性Vrn-B1基因的家系相对携带隐性vrn-B1基因的家系平均早抽穗2.8天。遗传分析表明VRN-B1基因显性度为0.28,说明该基因具有部分显性效应。对该基因测序序列分析验证了eh1和野生型VRN-B1基因第一个内含子中存在6.85kb的片段缺失;同时,在eh1该位点下游约300bp处检测到37bp缺失,F2群体分析表明该突变并未影响抽穗期。;【结论】本研究表明春化基因VRN-B1第一个内含子中不同位置的变异对小麦抽穗期有着不同的影响,一段6.85kb缺失会导致小麦提前抽穗,该变异下游一段37bp的缺失对小麦抽穗期没有显著影响,开发的诊断标记将为鉴定该变异位点提供新的快捷、有效的方法。更多还原