全球600份小麥材料農(nóng)藝性狀與品質(zhì)性狀的多元性分析及小麥CYP78A家族基因與已知產(chǎn)量相關(guān)性狀QTL位點(diǎn)的關(guān)系研

1、全球 600 份小麥材料農(nóng)藝性狀與品質(zhì)性狀的多元性分析及小麥CY P78A家族基因與已知產(chǎn)量相關(guān)性狀 QTL位點(diǎn)的關(guān)系研究高產(chǎn)、優(yōu)質(zhì)是小麥育種的主要目標(biāo)。目前 , 小麥育種親本材料的遺傳變異較 為狹窄, 導(dǎo)致小麥產(chǎn)量及品質(zhì)很難得到突破性進(jìn)展。因此,豐富小麥育種的種質(zhì)資源、 拓展小麥親本遺傳變異范圍 , 對(duì)于小麥育種 至關(guān)重要。陜西省關(guān)中地區(qū)小麥播種面積占全省的 80%,其產(chǎn)量占全省的 85%,因 此,選育適合該區(qū)種植的優(yōu)良小麥品種 , 對(duì)整個(gè)陜西省小麥產(chǎn)量的提高和品質(zhì)的 改良至關(guān)重要。CYP78/家族是植物中最大的酶蛋白家族,其中許多家族成員被證實(shí)可以調(diào) 控小麥籽粒及器官大小。 本研究對(duì)來(lái)自全

2、球的 600 份小麥材料在陜西省楊凌示范 區(qū)進(jìn)行種植 , 對(duì)株高、旗葉面積、主莖穗穗長(zhǎng)、單株有效穗數(shù)、主莖穗小穗數(shù)、 主莖穗穗粒數(shù)、粒寬、粒厚、千粒重 9 個(gè)農(nóng)藝性狀以及水分含量、蛋白質(zhì)含量、 濕面筋含量、 沉降值、吸水率、淀粉含量、容重、出粉率 8 個(gè)品質(zhì)性狀進(jìn)行測(cè)定 , 基于測(cè)定結(jié)果進(jìn)行多樣性分析、主成分分析以及聚類分析。本試驗(yàn)還對(duì)小麥 TaCYP78A3 TaCYP78A、TaCYP78A1、TaCYP78A1基因與 已知產(chǎn)量相關(guān)性狀QTL位點(diǎn)進(jìn)行比對(duì)分析。本研究所得主要研究結(jié)果如下 :1.對(duì) 供試材料主要農(nóng)藝性狀分析發(fā)現(xiàn) , 株高3旗葉面積3主莖穗穗長(zhǎng)3單株有效穗數(shù)3 主莖穗小穗數(shù)3主

3、莖穗穗粒數(shù)3粒寬3粒厚3千粒重的平均值依次為 93.67 cm3 21.15 cm239.55 cm3133 1834833.24 mm32.78 mm3 37.17 g 。變異系數(shù)分別為 25.16%332.02%318.45%329.61%311.89%315.25%38.89%3 7.79%321.05%,變幅為7.79%-32.02%。多樣性指數(shù)依次為 1.9931.9531.953 1.9831.8132.0832.0132.0532.09, 變幅為1.81-2.09 。2.主要農(nóng)藝性狀主成分分析發(fā)現(xiàn) ,前 4個(gè)主成分解釋總變異的 82.70%,可代表全部農(nóng)藝性狀。 它們依次為籽粒產(chǎn)

4、量構(gòu)成因子、 穗粒數(shù)構(gòu)成因子、 有效穗數(shù)構(gòu) 成因子、旗葉面積構(gòu)成因子。基于主成分分析 , 將600份小麥材料在遺傳距離為 2.5 時(shí)聚為九類 , 統(tǒng)計(jì)分析 每一類的農(nóng)藝性狀后發(fā)現(xiàn)第五類小麥品種的綜合農(nóng)藝性狀最佳,共 43個(gè)品種,占全部供試材料的 7.17%,第七類小麥品種的農(nóng)藝綜合性狀較為優(yōu)良共98 個(gè)品種 ,占全部供試材料的 16.33%。3. 對(duì)供試材料主要品質(zhì)性狀分析發(fā)現(xiàn) ,水分含量、蛋 白質(zhì)含量、濕面筋含量、吸水率、淀粉含量、沉降值、容重、出粉率的平均值依 次為 8.27%、14.35%、30.07%、64.10%、60.52%、33.04 ml、799.88 g/L 、73.12%。

5、變異系數(shù)分別為 24.83%、12.19%、13.44%、5.82%、6.91%、23.89%、2.54%、 5.29%,變幅為 2.54%-24.83%。多樣性指數(shù)依次為 1.81 、2.03 、2.04 、2.04 、2.02 、 2.05 、2.04、1.95, 變幅為 1.81-2.05 。4. 主要品質(zhì)性狀主成分分析發(fā)現(xiàn) ,前 3個(gè)主成分解釋了總變異的 89.50%,它 們依次為濕面筋因子、水分因子、吸水率因子。基于品質(zhì)性狀主成分分析 , 在遺 傳距離為 2.5 的時(shí)候?qū)?600份小麥材料聚為七類 , 統(tǒng)計(jì)每一類的品質(zhì)性狀發(fā)現(xiàn) , 第七類的綜合品質(zhì)性狀最為優(yōu)良 ,共 24個(gè)品種,占全

6、部供試材料的 4%。第四類的綜合品質(zhì)性狀較為優(yōu)良 , 共 106 個(gè)品種, 占全部供試材料的 17.67%。5. 將農(nóng)藝性狀聚類結(jié)果與品質(zhì)性狀聚類結(jié)果結(jié)合分析 ,有 7個(gè)農(nóng)藝性狀最優(yōu)良品 質(zhì)綜合性狀較優(yōu)良的小麥品種 , 分別為 759 c1-2212 、Colotana 、Dromedaris 、 GUADALUPE"麥36、濟(jì)寧16、中焦2號(hào);有3個(gè)農(nóng)藝性狀較優(yōu)良品質(zhì)綜合性狀 最優(yōu)良的小麥品種,分別為坨坨麥、NAJAH-LEB PLAN ALTO有 32個(gè)農(nóng)藝性狀較優(yōu)良品質(zhì)綜合性狀較優(yōu)良的小麥品種 , 分別為坨坨麥 Acimital 、 Avocet 、Balady116、Ethi

7、opia W15 、Fielder 、GLUYAS EARL、YLAGEADINH、OMexifen 、MG3122、9 Parsee、Safha 3 、北京 8 號(hào)、碧螞 1 號(hào)、鄂麥 6 號(hào)、府麥、旱選 10 號(hào)、旱選 3號(hào)、紅殼醬、黃瓜先、濟(jì)南 9號(hào)、晉麥 2148、克旱 9號(hào)、隴春 8號(hào)、 魯原 301、平陽(yáng) 181、錢交麥、蘇麥 3 號(hào)、無(wú)須麥、新春 2 號(hào)、新春 8 號(hào)、揚(yáng)麥 158、揚(yáng)麥 1 號(hào)。6. 分別對(duì)來(lái)源于六個(gè)大洲的材料進(jìn)行農(nóng)藝性狀分析 , 發(fā)現(xiàn)其中有五個(gè)大洲的 第一主成分中最大載荷量均為與籽粒相關(guān)的性狀。 對(duì)六個(gè)大洲主要農(nóng)藝性狀的變 異系數(shù)分析可知 ,非洲材料的粒寬、粒

8、厚以及千粒重的變異系數(shù)較高 , 分別為 12.63%、9.05%、22.56%;歐洲材料的株高、 單株有效穗數(shù)以及粒厚的變異系數(shù)較 高, 分別為 27.42%、34.97%、9.26%;北美洲材料的株高、主莖穗小穗數(shù)的變異系 數(shù)較高, 分別為 27.68%、12.41%;南美洲材料的株高、單株有效穗數(shù)、粒寬以及 千粒重的變異系數(shù)較高 , 分別為 28.73%、33.01%、23.60; 大洋洲材料的旗葉面積、 主莖穗穗長(zhǎng)以及主莖穗小穗數(shù)的變異系數(shù)較高 , 分別為 45.31%、20.55%、12.75%。同時(shí)發(fā)現(xiàn)在陜西本地種植來(lái)自于亞洲以及北美洲的小麥材料綜合農(nóng)藝性狀最佳。7將已報(bào)道的QTL位

9、點(diǎn)以及分子標(biāo)記按照物理位置信息與 TaCYP78A3TaCYP78A、TaCYP78A1、TaCYP78A1基因進(jìn)行比對(duì)分析,結(jié)果顯示 TaCYP78A3-7A 附近存在1個(gè)穗長(zhǎng)、1個(gè)分蘗數(shù)、1個(gè)株高相關(guān)性狀QTL位點(diǎn)。TaCYP78A3-7B寸近存在1個(gè)單株穗數(shù)、1個(gè)粒重、1個(gè)株高相關(guān)性狀QTL位 點(diǎn)。TaCYP78A3-7Df寸近存在1個(gè)分蘗數(shù)、1個(gè)粒寬/粒長(zhǎng)、1個(gè)株高相關(guān)性狀QTL 位點(diǎn)。TaCYP78A5-2A寸近存在3個(gè)千粒重、1個(gè)粒厚相關(guān)性狀QTL位點(diǎn)。TaCYP78A5-2B付近存在1個(gè)植被指數(shù)、1個(gè)株高、1個(gè)穗長(zhǎng)相關(guān)性狀QTL位點(diǎn)TaCYP78A5-2D寸近存在1個(gè)粒重、1個(gè)株高相關(guān)性狀QTL位點(diǎn)TaCYP78A12-5A寸近存在1個(gè)穗粒重、1個(gè)產(chǎn)量、1個(gè)收獲指數(shù)、1個(gè)穗粒數(shù)、1 個(gè)穗粒重、1個(gè)抽穗期相關(guān)性狀QTL位點(diǎn)。TaCYP78A12-4B寸近存在1個(gè)產(chǎn)量、2個(gè)小穗數(shù)、1個(gè)粒重相關(guān)性狀 QTL位 點(diǎn)。TaCYP78A12-4附近存在