JIA|北京市农林科学院小麦分子指纹鉴定技术研究团队构建小麦高密度整合连锁图谱并鉴定到9个新的小麦产量相关稳定QTL

文摘   2024-11-06 17:00   北京  

小麦是我国三大粮食作物之一,其产量对保障我国粮食安全和农业可持续发展具有重大现实和战略意义。当前由于全球气候变化加剧和耕地面积减少,对小麦稳产和增产构成严重威胁。因此,对小麦产量相关性状的遗传结构进行解析,进而通过分子育种手段提高小麦产量和育种效率已经成为当下十分重要的任务。分子整合连锁图谱是进行基因挖掘、数量性状遗传解析和分子育种的重要基础,同时也是进行比较基因组学、DNA序列组装和图位克隆的重要工具

近期,北京市农林科学院小麦分子指纹鉴定技术研究团队完成的题为“Consensus linkage map construction and QTL mapping for eight yield-related traits in wheat using BAAFS 90K SNP array” 的综述在Journal of Integrative Agriculture (《农业科学学报》(英文),JIA) 2024年11期正式发表。

该研究利用团队自主研发小麦90K SNP芯片(BAAFS Wheat 90K SNP array)对2个小麦双亲衍生群体进行基因分型,构建了一张小麦高密度SNP整合连锁图谱,并结合产量相关性状表型,定位到32个与产量相关的稳定QTL。整合连锁图谱总长为5437.92 cM,共包括44,503个SNP标记,平均8.13个SNP标记/cM。分析结果表明,整合图谱中标记的遗传顺序和物理位置在全基因组水平上具有较高的共线性。通过对8个产量相关性状(株高、有效分蘖、穗长、小穗数、穗粒数、粒长、粒宽和千粒重)的遗传解析,定位到32个稳定的QTL。其中,4个QTL,即QPH.baafs-4BQKNS.baafs-4BQTGW.baafs-4BQSL.baafs-5A.3,能在多个群体和环境中被重复检测到。9个稳定的QTL,qKL.baafs-1D,QPH.baafs-2B,QKNS.baafs-3D,QSL.baafs-3D,QKW.baafs-4B,QPH.baafs-5D,QPH.baafs-6A.1,QSL.baafs-6AQSL.baafs-6D,在前人的研究中没有被报道过。同时本研究鉴定到3个重要的产量相关QTL富集区。其中4B染色体上的17.25~44.91M与6个产量相关性状(株高、穗长、有效穗数、小穗数、穗粒数和千粒重)显著相关,是影响产量性状的重要区段。基于参考基因组IWGSC RefSeq v2.1和expVIP (http://www.wheat-expression.com)数据库中的基因表达数据,本研究筛选到254个较具有潜力的候选基因。这些候选基因主要与植物激素(生长素、脱落酸、细胞分裂素、乙烯和赤霉素等)、碳水化合物合成途径(UDP-糖基转移酶、蔗糖磷酸合酶和蔗糖合酶等)、光系统I或II中心蛋白、E3泛素蛋白连接酶、锌指蛋白、F-box家族蛋白、谷氨酰胺合成酶和转录因子(NAC、MYB、AP2、WRKY)相关。其中候选基因TraesCS5A03G1264300TraesCS1B03G0624000TraesCS6A03G0697000特别值得关注,因为它们的同源基因已被证实能调控相应的性状。

该研究构建的整合连锁图谱和鉴定到的稳定产量相关性状QTL及其候选基因将有益于小麦产量相关性状的遗传解析,并有助于加快培育兼具理想株型形态和高产的小麦新品种。

北京市农林科学院小麦分子指纹鉴定技术研究团队庞斌双研究员、张胜全研究员赵昌平研究员为该文章的通讯作者,刘丽华副研究员屈平平助理研究员为该文章第一作者。

该研究得到了农业生物育种重大项目(2022ZD0401902)和北京市农林科学院创新能力建设专项(KJCX20230301和KJCX20230307)的资助。




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‍https://www.sciencedirect.com/science/article/pii/S2095311923002514‍
Cite the article:

Lihua Liu, Pingping Qu, Yue Zhou, Hongbo Li, Yangna Liu, Mingming Zhang, Liping Zhang, Changping Zhao, Shengquan Zhang, Binshuang Pang. 2024. Consensus linkage map construction and QTL mapping for eight yield-related traits in wheat using BAAFS 90K SNP array. Journal of Integrative Agriculture, 23(11): 3641-3656.


研究团队简介


刘丽华副研究员(第一排右三)

北京市农林科学院杂交小麦研究所小麦分子指纹鉴定技术研究团队刘丽华副研究员领衔,主要开展小麦等农作物品种分子指纹鉴定技术研发与应用以及小麦分子设计育种工作。针对市场上小麦假冒伪劣、侵权套牌、多乱杂现象突出等问题,研究团队率先制定了小麦真实性、品种纯度等7套小麦品种分子鉴定标准;构建了我国最大的SSR和SNP-DNA指纹数据库,库容达2万余份;搭建起农作物规模化SSR、KASP-SNP和芯片高通量基因分型平台,国家区试标准样品库以及北京市麦类种质资源库平台;开发出wheat 90K SNP固相、65K SNP固相芯片(首个国产具有完全知识产权的SNP芯片)和5K靶向测序液相SNP芯片;建立了集农作物实体库、表型库、分子指纹于一体的综合数据库管理系统;累计为品种管理部门和公安司法等提供技术服务3万余次,培训6万余人次;为我国小麦种质资源评价、品种选育、品种审定、新品种保护、市场监管和种子认证等提供了重要技术支撑。

| 图文由北京市农林科学院小麦分子指纹鉴定技术研究团队提供



Journal of Integrative Agriculture (《农业科学学报》(英文), JIA由中华人民共和国农业农村部主管,中国农业科学院与中国农学会主办,中国农业科学院农业信息研究所承办。综合性英文学术期刊,月刊。创刊于2002年,现任主编为中国科学院院士陈化兰。JIA主要栏目有作物科学、园艺、植物保护、动物科学、动物医学、农业生态环境、食品科学、农业经济与管理等。刊稿类型有综述、研究论文、简报以及评述等。全部论文在Elsevier-ScienceDirect (SD) 平台OA出版。最新SCI影响因子4.6,位于SCI-JCR农业综合学科Q1区。中科院分区农林科学1区。2016年以来先后获得中国科协等部委 “提升计划”“登峰计划”“卓越计划”项目支持


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