小麦淀粉糊化特性的全基因组关联分析

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小麦是世界上种植最广泛的谷物之一,淀粉作为小麦籽粒的组成成分,对小麦品质有着重要的影响。小麦淀粉糊化特性是评价小麦淀粉品质最重要的指标之一,与面条等食品的品质关系密切,因此,对小麦淀粉糊化特性及其遗传基础进行研究,对小麦的品质改良有着重要意义。本研究利用小麦660K基因芯片对208份自然群体材料进行基因分型,经过2年共4个环境的种植与淀粉糊化特性指标测定,利用全基因组关联分析的方法对其进行分析。主要研究结果如下:1小麦淀粉糊化特性在供试材料间的变异较广泛,部分南方品种的淀粉糊化特性较好,表现为较高的峰值粘度和较高的稀懈值,如宁麦14。方差分析表明,小麦淀粉糊化特性同时受到基因型、环境以及基因型与环境互作的影响。峰值粘度、低谷粘度、稀懈值、最终粘度、回升值、峰值时间和糊化温度在基因型、环境以及基因型与环境互作均达到极显著水平,测定的糊化特性参数的广义遗传率变化范围为0.67-0.84,表明基因型对小麦淀粉糊化特性起到主导作用。因此,加强对小麦淀粉糊化特性的遗传研究,对小麦的品质改良具有重要意义。2通过对不同糊化参数之间的相关性进行研究发现,峰值粘度和低谷粘度、稀懈值、最终粘度、回升值和峰值时间呈极显著正相关,与低谷粘度相关系数最大(r=0.883);稀懈值与峰值粘度相关性最大(r=0.571);最终粘度、低谷粘度、回升值、峰值时间两两之间均呈极显著正相关,最终粘度与低谷粘度相关性最大;糊化温度则与其它RVA参数相关性不大。3对小麦淀粉糊化特性进行全基因组关联分析,在四个环境中共检测筛选出74个关联位点,分布在12条染色体上:2A、3A、3B、3D、4A、5B、5D、6A、6B、7A、7B、7D,单个关联位点表型变异贡献率在5.57%-26.27%之间,其中在7A染色体上检测到较多的关联位点(24个),在3A染色体上检测到5个与多个糊化参数都关联的位点,这两条染色体可能是控制淀粉糊化特性的基因富集区,往后应深入研究。此外,与稀懈值、峰值时间、峰值粘度关联的位点较多,分别有36、26、16个,与最终粘度和回升值关联的位点分别有12个和8个,与糊化温度(2个)和低谷粘度(1个)的关联位点较少。4共检测到13个多效性(至少控制两个性状)关联位点,其中在7B染色体上发现一个关联位点(AX-108787075)同时控制峰值粘度、低谷粘度、最终粘度、回升值和峰值时间,最高贡献率达到25.25%,是重要的关联位点。检测到5个同时控制淀粉糊化两个性状的多效性位点,3个同时控制淀粉糊化三个性状的多效性位点和4个同时控制淀粉糊化四个性状的多效性位点。开发AX-108787075与AX-108926739的KASP标记,利用课题组提供的另外124份关联群体材料进行验证。本研究检测到的主效稳定位点为小麦的分子标记辅助选择育种和淀粉的品质改良提供了理论依据,为挖掘控制小麦淀粉特性的功能基因奠定基础。
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