谷子生育期及穗相关性状的QTL定位

[目的]谷子生育期及穗部性状是影响谷子品种适应性及产量的关键因素.通过对相关性状进行QTL定位分析,为探明谷子复杂产量性状的分子遗传机制奠定基础.[方法]以优良品种豫谷18和冀谷19为亲本构建的包含400个家系的RIL群体为试验材料,于2018—2019年分别在4个不同环境下调查谷子抽穗期、抽穗-成熟天数、全生育期及穗长、穗粗和单穗重等穗相关性状的表型值.同时,利用已构建的由1304个bin标记组成的全长为2196 cM,标记间平均距离为1.68 cM的高密度遗传连锁图谱.采用复合区间作图法(composite interval mapping,CIM)对生育期及穗部性状进行QTL定位分析,并对所获得的QTL置信区间进行候选基因的预测.[结果]重组自交系群体生育期及穗部性状在4个环境中均表现为连续分布且存在双向超亲分离现象,符合数量性状的遗传特征,适宜进行QTL分析.相关分析表明,谷子抽穗期与全生育期呈极显著正相关,与抽穗-成熟天数呈显著负相关,穗长与穗粗呈显著正相关.共检测到88个与谷子生育期及穗部性状相关的QTL,分布在第1、3、5、6、8和9染色体上.其中45个QTL与抽穗期相关,单个QTL能够解释表型变异的1.61％—27.60％;7个QTL与抽穗-成熟天数相关,单个QTL能够解释表型变异的2.65％—12.14％;20个QTL与全生育期相关,单个QTL能够解释表型变异的1.98％—16.97％;9个QTL与穗长相关,单个QTL能够解释表型变异的3.51％—11.65％;5个QTL与穗粗相关,单个QTL能够解释表型变异的3.74％—8.34％;2个QTL与单穗重相关,单个QTL能够解释表型变异的5.16％—5.20％.本研究共检测到12个主效QTL,其中,qEHD-9-1、qEHD-9-2、qHMD-9-2、qGRP-9-2和qPL-5-1在至少2个环境和BLUP值中被重复检测到.控制生育期的主效QTL(qEHD-9-1、qHMD-9-1、qGRP-9-1)与控制穗长的主效QTL(qPL-9-1)在第9染色体重叠;qEHD-9-2、qHMD-9-3、qGRP-9-2和qPL-9-3也在第9染色体重叠;控制穗长的主效QTL(qPL-5-1)和控制穗粗的QTL(qPD-5-1)在第5染色体重叠.对3个QTL簇的置信区间进行基因注释,筛选出5个与生育期及穗部性状相关的候选基因,其中,2个候选基因在谷子生育期调控和穗部性状发育中均发挥重要作用.[结论]共检测到88个与谷子生育期及穗部性状相关的QTL,12个为主效QTL,其中5个主效QTL在多个环境被重复检测到,且成簇分布.基于基因注释,共筛选了5个与谷子生育期和穗部性状相关的候选基因.