摘要
小麦（Triticum aestivum L.）是我国重要的粮食作物之一，其产量的高低，直接影响人们生活水平与国家的粮食安全。小麦产量主要受单位面积穗数、穗粒数和千粒重影响，其中千粒重的遗传力最高、遗传最为稳定。千粒重是一个复合性状，受粒长、粒宽、长宽比等多方面的调控，遗传基础复杂，易受环境因素影响，因此，解析小麦千粒重及其相关性状的遗传基础对于提高小麦产量具有重要的理论和应用价值。本研究以普冰3228和藁8901构建的176份重组自交系群体(PG-RIL)及其亲本为研究对象，利用由Affymetrix Wheat660K SNP芯片构建的高密度遗传连锁图谱和多环境条件下的表型数据对籽粒相关性状进行数量性状位点(Quantitative trait locus，QTL)定位，预测和分析重要区段内的候选基因，开发与重要位点紧密连锁的分子标记，同时，结合条件QTL分析，在单个QTL水平上解析粒长、粒宽等籽粒相关性状与千粒重的遗传关系。主要研究结果如下: (1)利用Affymetrix Wheat660K SNP芯片、简单序列重复(Simple sequence repeat，SSR)、竞争性等位基因特异性PCR(Kompetitive allele specific PCR，KASP)和形态学标记构建了一个全长3529.59cM，包含101136个标记的高密度遗传连锁图谱。101136个标记聚类为4516个Bin，Bin之间的平均距离为0.78cM。 (2)将101091个SNP标记的侧翼序列与中国春基因组参考序列进行比对，96825(95.78％)个SNP标记在PG-RIL群体遗传连锁图谱中定位的染色体位置与在中国春基因组中定位的染色体位置一致。共线性分析表明，SNP标记在PG-RIL群体遗传连锁图谱中的位置与在中国春基因组中的物理位置具有很好的共线性关系，仅5B染色体上观察到多个倒位。 (3)采用完备区间作图法定位到47个与籽粒性状相关的加性QTL，除1D、2D、3A、3B和6D染色体外，其余染色体均有分布，单个位点可解释1.79-22.41％的表型变异。稳定表达的QTL有17个，其中，QTkw.cas-4A、QTkw.cas-6A.1、QKl.cas-2A、QKl/w.cas-1A、QKl/w.cas-2A以及QKl/w.cas-7A.1是主效QTL。 (4)利用条件QTL和非条件QTL分析，共检测到29个控制千粒重的加性QTL，其中，19个QTL在非条件和条件QTL分析中均可检测到，10个QTL仅在条件QTL分析中检测到。分析结果表明，控制千粒重的QTL在不同程度上受粒长、粒宽和长宽比的影响，其中，粒宽对千粒重的贡献最大。 (5)根据PG-RIL群体的定位结果，将QTkw.cas-7D.2和QKw.cas-7D.1定位在AX-110826147-AX-111359934区段，对应中国春7D染色体短臂65.50-69.32Mb的物理区间，包含47个候选基因。基于藁8901和普冰3228重测序的结果以及中国春参考基因组的注释信息，发现基因TaFT-D1（TraesCS7D02G111600）在普冰3228基因编码区+840bp位置的第三个外显子区域存在一个G碱基缺失，该缺失导致TaFT-D1蛋白出现移码突变，TaFT-D1基因丧失功能，因此，预测TaFT-D1为QTkw.cas-7D.2和QKw.cas-7D.1的候选基因。 (6)根据QTL定位结果，将与QTkw.cas-4A和QKl.cas-4A紧密连锁的SNP位点(AX-109857541)、与QTkw.cas-7D.2和QKw.cas-7D.1紧密连锁的SNP位点（AX-111061288和AX-111184541）以及TaFT-D1中1bp的插入/缺失(Insertion/Deletion，InDel)转化成KASP标记K401、K701、K702和K703。通过扫描PG-RIL群体和自然群体，发现标记K401与千粒重和粒长显著相关，携带藁8901的等位变异是优异等位变异，可以显著增加千粒重和粒长;标记K701、K702和K703与千粒重及粒宽显著相关，携带藁8901的等位变异是优异等位变异，可以显著增加千粒重和粒宽。 本研究构建了PG-RIL群体高密度遗传连锁图谱，定位了一批与籽粒性状相关的重要QTL，对QTkw.cas-7D.2和QKw.cas-7D.1进行了候选基因的预测与分析，初步确定其候选基因为TaFT-D1。开发了与重要位点QTkw.cas-4A、QKl.cas-4A、QTkw.cas-7D.2和QKw.cas-7D.1紧密连锁的KASP标记以及TaFT-D1的功能标记，并从单个QTL水平上解析了粒长、粒宽和长宽比与千粒重的遗传关系。以上结果为小麦籽粒相关性状位点的精细定位、图位克隆以及分子标记辅助选择育种等奠定了基础。
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