小麦矮秆基因Rht8-B1的新等位变异鉴定

【作者】 周春云； 熊宏春； 郭会君； 赵林姝； 谢永盾； 古佳玉； 李慧园； 赵世荣； 丁玉萍； 李学军； 刘录祥；

【机构】 中国农业科学院作物科学研究所,作物基因资源与育种全国重点实验室/国家农作物航天诱变技术改良中心； 西北农林科技大学农学院,旱区作物逆境生物学国家重点实验室；

【摘要】 【研究背景】株高和小穗密度是影响小麦株型和产量的重要性状,适当降低株高能显著提高小麦抗倒伏能力和收获指数,促进小麦产量提升。目前,育种中利用的矮秆基因仍以Rht1、Rht2、Rht8、Rht9等少数矮秆基因为主,大部分矮秆基因对产量相关性状具有负面效应,可以被有效利用的矮秆基因资源较为单一。因此,挖掘新的矮秆基因资源将进一步促进矮秆基因的利用。【材料与方法】本研究以京411经EMS诱变获得的矮秆突变体je0199为实验材料,将冬小麦品种农大5181与矮秆突变体je0199杂交构建RIL群体,包含139个株系。通过结合小麦40 K液相芯片构建高密度遗传连锁图谱,挖掘与株高和小穗密度相关的QTL,并进一步利用QTL作图、突变基因克隆、基因编辑以及单倍型分析进行基因功能验证。【结果与分析】在两个环境中鉴定到7个稳定的控制株高(3个)和小穗密度(4个)的QTL,通过进一步的遗传定位、基因克隆和基因编辑分析,发现Rht8-B1是qPH2B.1的目的基因。序列变异分析表明,Rht8-B1编码区的两个碱基GC到TT的变异导致第175位氨基酸由G(农大5181)突变为V (je0199),在RIL群体中株高降低了3.6%～6.2%。同时,基因编辑分析表明Rht8-B1编辑植株的T2代株高降低了5.6%,并且降低株高的效应显著低于Rht8-D1。此外,通过分析Rht8-B1在不同小麦资源中的分布情况,表明Rht8-B1b等位基因在现代小麦育种中的使用频率低于地方品种中的使用频率,说明矮秆单倍型在现代小麦育种中还有待于进一步利用。【结论】本研究鉴定到控制株高和小穗密度的新位点或基因,对于小麦育种中的分子标记辅助选择具有重要意义。并且克隆了qPH2B.1的目的基因Rht8-B1。Rht8-B1降秆效应较小,可以与其他优异矮秆基因结合使用,对于培育高抗倒伏能力小麦品种具有巨大潜力。更多还原