摘要
小麦（Triticum aestivum L.）是全球种植面积最广、总产量和营养价值最高、加工食品种类最多的粮食作物之一。小麦品质性状是由多基因控制的数量性状，遗传基础较为复杂。利用高密度SNP标记对小麦的品质性状进行关联分析，挖掘其潜在的遗传位点，提高对小麦品质性状调控位点遗传多效性的认识，对小麦优质品种资源的筛选及优质小麦育种有着重要的现实意义。近年来，由于小麦播种期间阴雨天气频发，导致小麦播期推迟、生育期遭受高温，影响籽粒灌浆和品质形成。鉴定不同播期条件下均能保持产量和品质稳定的遗传位点，能为未来气候变化条件下协调高产和优质关系提供理论基础，对保障国家粮食安全、满足消费者对小麦相关产品的品质需求具有重要意义。 本研究以国内外406份小麦品种（系）构成的自然群体为材料，对三年八个环境下的5个主要品质性状进行表型调查和全基因组关联分析，目的在于：寻找调控小麦主要品质性状的关键遗传位点，分析其在我国小麦主要麦区的育种选择和应用，为其在未来分子育种中的应用提供参考；比较不同播期对于小麦主要品质性状的影响，挖掘晚播条件下能保产提质的遗传位点，为培育耐迟播小麦提供新思路。主要得到以下结果： 1. 通过对5个主要品质性状的表型分析发现，蛋白质含量、湿面筋含量、沉降值、吸水率和水分都表现为连续变异，呈正态分布。蛋白质含量、湿面筋含量、沉降值、水分两两之间均呈显著正相关；吸水率与水分呈显著负相关。 2. 对5个主要品质性状进行了全基因组关联分析，共鉴定到130个与主要品质性状显著关联的SNPs，可划分为41个QTLs。在蛋白质含量、湿面筋含量、沉降值、吸水率和水分中分别鉴定到15、13、5、4、4个QTLs。其中7个QTLs具有“一因多效”，它们的优势单倍型能同时显著提高蛋白质含量、湿面筋含量和沉降值。 3. 对蛋白质含量的GWAS结果进行分析，有四个QTLs曾被多次报道。单倍型分析发现，它们的单倍型B均能显著提高小麦籽粒蛋白质的含量。但这四个QTLs并未在现代栽培品种中被选择。进一步分析这四个QTLs的不同单倍型在不同麦区的分布发现，它们单倍型B的频率在黄淮麦区均显著降低，与之相对应的蛋白质含量也显著降低。单倍型互作效应分析发现，QGPC-4B.1b与QGPC-6D.2b，QGPC-5B.1b与QGPC-7B.1b之间存在加性效应，可通过组合以提高小麦的蛋白质含量。 4. 产量性状与蛋白质含量的相关性分析表明，穗粒数、千粒重与蛋白质含量呈极显著负相关，有效分蘖与蛋白质含量呈极显著正相关。四个与蛋白含量相关的已报道QTLs对产量性状的效应显示，QGPC-4B.1b可以显著增加千粒重而减少穗粒数，千粒重和穗粒数的GWAS结果也支持这一观点，证明QGPC-4B.1b在协调小麦稳产和优质关系方面具有调控作用。 5. 与正常播期相比，晚播条件下的蛋白质含量、湿面筋含量和沉降值显著提高，吸水率和水分显著降低。利用5个品质性状的胁迫敏感性指数进行GWAS分析，共鉴定到182个与胁迫敏感性指数显著关联的SNPs，可划分为59个QTLs。在蛋白质含量、湿面筋含量、沉降值、吸水率和水分的胁迫敏感性指数中分别检测到12、7、18、9、13个QTLs。通过分析两次GWAS的结果发现，在胁迫敏感性指数和品质表型中共同关联到5个QTLs，其中QP-5A.1的优势等位基因可以在不影响产量的情况下同时提高小麦的品质和耐热性。 以上研究结果丰富了小麦主要品质性状的遗传解析基础，鉴定到了能同时调控小麦产量、品质和抗逆相关的位点，为其在未来分子设计育种中的应用提供了重要参考，为培育高产优质小麦新品种提供了理论依据。
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