小麦D基因组供体物种的育种利用

【作者】 刘登才；

【机构】 四川农业大学；

【摘要】 普通小麦是由具有AABB基因组栽培四倍体小麦与具有DD基因组的野生二倍体节节麦远缘杂交形成的异源六倍体。小麦三个亚基因组的遗传多样性是不对称的,其中D基因组遗传多样性最低。D基因组的加入,丰富了小麦食品的加工产品类型,增加了小麦的适应性、抗病抗逆能力。节节麦在我国新疆有自然分布,而在黄河流域的一些小麦生产区成为田间恶性杂草,表明具有优良的适应竞争能力。由于多倍体进化瓶颈,节节麦基因组的大多数遗传变异位点不存在于所检测的普通小麦D基因组,表明开发利用节节麦遗传变异的必要性和重要性。项目组在过去20多年的研究中,聚焦于节节麦基因资源的开发利用,目的是增加小麦D基因组的遗传多样性。筛选出了在穗发芽抗性、抗旱、抗条锈病等单一性状突出的种质资源,发掘出YrAS2388、Dx3.1t、Dx5t、Dx5.3t、Dy11*t、Dy12t、Dy12.1*t、Dyl3t等基因位点。进一步,模拟小麦起源过程,通过四倍体小麦-节节麦远缘杂种的染色体自动加倍,创制了一批六倍体新小麦。利用人工合成新小麦构建的遗传群体,在六倍体遗传背景,发掘出源于二倍体节节麦的qPHS.sicau-3D、w Pt730529-wPt665328-2D、Qse.sau-3D等表现稳定、遗传效应强的优良位点。但是,人工合成小麦遗传了节节麦的野生性状。为了提高人工合成新小麦为"桥梁"的外源渗入育种效率,利用"双顶交-两段选择"育种方法,大大减小了育种群体规模(F2、F3,100-200株)。利用该方法,将源于tauschii亚种的Glu-Dx3.1t、Glu-Dy11*t、GPC-2、TaCKX6等产量品质相关基因导入,选育出蜀麦830、蜀麦969、蜀麦580、蜀麦114等小麦新品种。由于亚种tauschii未参与小麦起源,新品种导入了小麦进化中排斥的D基因组变异。同时,将从节节麦亚种strangulata发掘出的抗条锈病基因YrAS2388导入,选育出小麦新品种蜀麦1675。节节麦在全世界有广泛分布,但是目前用于育种改良的节节麦基因型还很有限,期待未来更多节节麦的应用,将进一步"修饰"小麦D基因组的遗传结构。更多还原