徐 鑫，張德華，李小軍，李 君，侯千禧，吳俊奎，師玉菲

（1.新鄉(xiāng)學院 生命科學與基礎(chǔ)醫(yī)學學院，河南 新鄉(xiāng) 453003；2.河南科技學院 生命科技學院，河南 新鄉(xiāng) 453003）

骨干親本在作物育種中發(fā)揮了重要作用。據(jù)不完全統(tǒng)計，目前我國明確的小麥骨干親本有19 個，水稻骨干親本有35 個，玉米骨干親本有5 個［1-3］。前人圍繞骨干親本的形成、育種利用價值和遺傳基礎(chǔ)開展了大量研究［4］。例如，鄭建敏等［5］利用小麥660KSNP 芯片分析了骨干親本‘川麥44’在其衍生后代中的遺傳貢獻，篩選出52 個高遺傳率片段。Qin W W 等［6］利用玉米骨干親本‘黃早四’作為輪回親本構(gòu)建近等導入系，定位了粒長主效位點。水稻上，利用骨干親本‘明恢63’（大粒）為輪回親本與‘川7’（小粒）連續(xù)雜交和回交構(gòu)建近等基因系，完成了粒重和粒長主效QTL 位點GS3 的圖位克?。?］。

‘矮抗58’是黃淮麥區(qū)大面積種植小麥品種，以高產(chǎn)、穩(wěn)產(chǎn)和抗倒等多種優(yōu)良特性著稱［8］，于2013 年獲國家科技進步一等獎。同時，‘矮抗58’也已成為小麥育種的骨干親本。目前，對于‘矮抗58’主要農(nóng)藝性狀相關(guān)基因位點的研究很少。課題組前期利用600 多個SSR 標記分析了親本對‘矮抗58’及其姊妹系的遺傳貢獻［9］。本研究進一步利用EST-STS、PLUG、EST-SSR 和SSR 分子標記（共計1 312 個），分析‘矮抗58’與其姊妹系的遺傳差異，并通過矮抗58/碧螞4 號衍生的F2:3群體闡明‘矮抗58’重要遺傳位點與主要農(nóng)藝性狀的關(guān)系，為揭示小麥骨干親本形成的分子本質(zhì)提供有用信息。

1 材料與方法

1.1 試驗材料

小麥品種‘矮抗58’，姊妹系‘百農(nóng)4330’和‘豐收60’及其親本‘溫麥6 號’‘鄭州8960’和‘周麥11’（雜交組合為溫麥6 號/鄭州8960//周麥11）；矮抗58/碧螞4 號衍生的304 個F2植株及其F3株系。

1.2 分子標記掃描

對‘矮抗58’姊妹系及其親本每個品種隨機選取5 ～8 粒種子，培養(yǎng)成幼苗后，每個單株取等量葉片混合CTAB 法提取DNA。同時，對矮抗58/碧螞4 號 衍生的304 個F2植株分別提取DNA。利用分布于小麥全基因組的1 312 個分子標記（包括EST-STS、PLUG、EST-SSR 和SSR）對‘矮抗58’、姊妹系及其親本共6 個材料進行檢測。擴增帶型以0、1 統(tǒng)計，建立數(shù)據(jù)庫，相同遷移率位置上，有帶記為l，無帶記為0。所有數(shù)據(jù)處理均由Excel 軟件完成。

1.3 矮抗58 /碧螞4 號衍生F2:3 群體構(gòu)建及主要農(nóng)藝性狀調(diào)查

以‘矮抗58’和‘碧螞4 號’為親本雜交獲得F1，F(xiàn)1自交獲得304 個F2植株。F2植株收獲的種子于2017 年度分別在河南新鄉(xiāng)和輝縣試驗田種植， 每個材料種植2 行，行距30 cm，行長為2 m，每行播種40 粒。成熟時從每個F3株系隨機抽取10 個單株進行主要農(nóng)藝性狀調(diào)查，性狀包括：株高、穗長、可育小穗數(shù)、不育小穗數(shù)、有效穗數(shù)、旗葉長、旗葉寬、穗粒數(shù)、千粒重、穗密度。其中穗密度=100×每穗小穗數(shù)/穗長。

1.4 QTL 定位

利用‘矮抗58’特異標記對‘碧螞4 號’和‘矮抗58’進行多態(tài)性檢測，進一步利用篩選到的多態(tài)標記對304 個F2植株進行檢測，結(jié)合F3株系獲得的主要農(nóng)藝學性狀數(shù)據(jù)利用單標記分析進行QTL 定位。

2 結(jié)果與分析

2.1 矮抗58 特異染色體位點篩選

1 312 個分子標記中404（30.8%）個標記在6個材料間表現(xiàn)多態(tài)，包括21 對EST-STS，25 對PLUG 引物，32 對EST-SSR 和326 對SSR。對‘矮抗58’與其他2個姊妹系品種‘豐收60’和‘百農(nóng)4330’進行比較發(fā)現(xiàn)，‘矮抗58’在46 個標記具有不同于其他2 個姊妹系的特異等位變異，包括1 個EST-STS、1 個PLUG、5 個EST-SSR和39 個SSR 標記（表1）。

表1 ‘矮抗58’特異位點親本來源及分布Table 1 Parents origin and distribution of specific loci of‘Aikang 58’

續(xù)表:

2.2 矮抗58/碧螞4 號衍生F2:3 群體的要農(nóng)藝性狀

304 個F3株系主要農(nóng)藝性狀調(diào)查結(jié)果表明（表2）， 不同株系間性狀變異較大，2 個環(huán)境下所有性狀的斜率絕對值均低于1，并呈正態(tài)分布。多數(shù)性狀的峰度絕對值也小于1，表明群體的形態(tài)學數(shù)據(jù)適合進行QTL 分析。

表2 矮抗58/碧螞4 號衍生F3 的主要農(nóng)藝性狀Table 2 Statistics of main agronomic traits of F3 derived from Aikang 58/Bima 4

2.3 ‘矮抗58’特異位點與主要農(nóng)藝性狀的QTL 定位

利用46 個‘矮抗58’特異標記對‘碧螞4號’和‘矮抗58’進行多態(tài)性檢測，發(fā)現(xiàn)9 個標記（BARC17、BARC61、BARC184、CFD61、GWM111、GWM 136、GWM 162、GWM 268 和MAG3616）在二者間表現(xiàn)多態(tài)。進一步利用9 個多態(tài)引物對304 個F2植株進行檢測，結(jié)合F3株系獲得的主要農(nóng)藝學性狀數(shù)據(jù)，通過單標記QTL 分析發(fā)現(xiàn)有6 個標記與主要農(nóng)藝性狀存在不同程度相關(guān)（表3）。其中1D 染色體上的CFD61 標記在2 個環(huán)境下均與穗長、可育小穗數(shù)和有效穗數(shù)相關(guān)，而且這個標記還與輝縣環(huán)境的株高、旗葉長和穗密度有關(guān)。7D 染色體的GWM111 在2 個環(huán)境下均與株高和穗粒數(shù)相關(guān)，該位點還在新鄉(xiāng)環(huán)境下與不育小穗數(shù)和千粒重及輝縣環(huán)境下的旗葉寬相關(guān)。

表3 ‘矮抗58’特異位點關(guān)聯(lián)的主要農(nóng)藝性狀(P=0.05)Table 3 Main agronomic traits associated with specific loci of ‘Aikang 58’(P = 0.05)

3 討論與結(jié)論

‘矮抗58’的矮稈抗倒、冬季抗凍、春季耐倒春寒、后期抗干熱風等能力均較強，連續(xù)6 年成為河南省及黃淮南片麥區(qū)推廣面積最大的品種［10］。目前，對于‘矮抗58’的研究多集中在栽培和生理特性方面。馮偉等［11］在大田試驗條件下，以多穗型品種‘矮抗58’和大穗型品種‘蘭考矮早八’為供試材料，研究了寬幅播種種植方式下不同帶間距對冬小麥衰老進程及產(chǎn)量的影響。馮素偉等［12］選用‘矮抗58’等5 個半冬性小麥品種，研究了不同年際間不同品種籽粒灌漿后脫水速率，及其與籽粒質(zhì)量之間的關(guān)系。

小麥骨干親本主要農(nóng)藝性狀相關(guān)基因位點解析對于小麥育種親本選配及新種質(zhì)創(chuàng)制有重要意義。Wu Q H 等［13］將小麥骨干親本‘燕大1817’與高產(chǎn)品種‘北農(nóng)6 號’構(gòu)建重組自交系，利用SNP、SSR 和EST-SSR 分子標記構(gòu)建高密度遺傳連鎖圖譜，定位了88 個與籽粒形狀和大小相關(guān)的QTL。付必勝等［14］對小麥骨干親本阿夫及其衍生品種（系）進行了赤霉病抗性鑒定，并經(jīng)過關(guān)聯(lián)分析檢測到19個與赤霉病抗性相關(guān)的位點。李小軍等［9］利用覆蓋小麥全基因組的部分SSR 標記，分析了‘矮抗58’姊妹系及其親本的遺傳構(gòu)成，發(fā)現(xiàn)‘矮抗58’有40個不同于其他姊妹系品種的SSR 位點。本研究在李小軍等研究結(jié)果的基礎(chǔ)上，利用更多類型（ESTSTS、PLUG 和EST-SSR），更多數(shù)目（1 312 個）標記對‘矮抗58’及其系譜材料進行檢測，共發(fā)現(xiàn)46 個‘矮抗58’不同于其他姊妹系品種的位點。進一步利用矮抗58/碧螞4 號衍生的F2:3群體，通過單標記分析發(fā)現(xiàn)6 個‘矮抗58’特異標記與主要農(nóng)藝性狀相關(guān)。本研究揭示的這些‘矮抗58’特異位點可能對于其成為大面積品種和骨干親本形成發(fā)揮了重要作用，是進一步研究的重點。