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锂离子束诱变创制小麦突变体中茎秆发育调控基因qd1的精细定位与育种可利用性研究

批准号:
11775304
项目类别:
面上项目
资助金额:
56.0 万元
负责人:
谢永盾
学科分类:
核技术在其他领域中的应用
结题年份:
2021
批准年份:
2017
项目状态:
已结题
项目参与者:
赵林姝、郭会君、熊宏春、许达兴、刘晴、张顺麟

项目摘要

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项目成果

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中文摘要
基于核辐射诱变技术的作物种质资源和基因资源创新是拓宽遗传基础、深化理论研究和加强优良品种培育的重要基础和保障。申请者针对7Li离子束诱变创制的小麦茎秆发育突变体,完成了表型精准鉴定,明确了赤霉素对茎秆发育表型的调控基础,初步定位了突变基因(命名为qd1),开发了205个初定位区间内的多态性分子标记。在此基础上,本项目将围绕qd1在基础理论创新和育种可利用性两方面的价值评估,开展以下研究:1)利用分离大群体进行qd1的精细定位;2)利用已有高代回交群体构建qd1基因近等基因系;3)明确qd1与Rht-1/Rht-2的遗传互作关系并解析Rht-1存在条件下qd1促进小麦茎秆伸长的作用机制;4)评价在不同生态类型条件下qd1对重要农艺性状的影响,初步阐明该基因的育种可利用价值。本项目研究结果将为我国以茎秆改良为目标的小麦育种实践提供新的基因资源,并为进一步解析小麦茎秆发育调控机理提供理论依据。
英文摘要
Crop germplasm and gene innovation based on radiation induced mutation provide important support for extending genetic base, deepening basic theoretical studies, and promoting new elite varieties cultivation. Using 7Li ion beam mutagenesis, the applicants of this project successfully screened the wheat quick development mutant. We have characterized the mutant phenotype in detail, demonstrated the gibberellins’ role in mutant stem development, localized the mutated gene (name qd1), and developed 205 polymorphism markers in qd1 locating region. Based on above results, this project will focus on evaluating the qd1 value for both theoretical innovation and breeding utilization. We will carry out the research in the following 4 aspects: 1) fine mapping the qd1 gene using big segregating population; 2) conducting near isogenic lines of qd1 using backcross lines; 3) dissecting the genetic interaction between qd1 and Rht-1/Rht-2, and the mechanism of promoting stem development by qd1 in the presence of Rht-1; 4) Preliminary demonstrating the breeding utilizing value of qd1 by testing the important agronomic traits in different ecological districts. Through this project, we will provide a new gene for wheat breeding program which aims to improve stem characteristics, and provide a solid theoretical basis for better understanding the stem development regulation.
茎秆是小麦形成籽粒高产和优质的物质基础,拓宽茎秆发育调控的遗传基础、加强种质创新将为优良新品种培育提供重要基础和保障。利用人工诱变技术进行小麦种质创新是拓宽遗传基础、提升育种水平的重要途径。本项目以7Li离子束诱变创制的小麦茎秆发育突变体qd研究对象,解析了突变体茎秆发育的调控机理,完成了突变基因qd1的精细定位和育种价值初步分析。野生型与突变体的表型精细鉴定结果显示,从拔节中后期至孕穗期,突变体光合作用产生的干物质向茎秆大量积累,导致突变体的茎秆干物质积累明显高于野生型植株,在孕穗期二者株高差异达到最大,突变体比野生型高10 cm左右。基于转录组学分析结果,将5199个差异表达基因进行KEGG富集分析,结果表明,苯并恶嗪类生物合成通路显著富集差异表达基因,因此该类化合物可能参与了突变体茎秆发育表型的调控。以野生型(轮选987)和qd为亲本杂交获得的606个F2单株为材料,利用 BSR-Seq技术在4B染色体上得到一个总长为13.55 Mb的区域。针对BSR-Seq数据开发的SNP,在目标区间内筛选到了14个KASP标记。这些KASP标记在定位区间的验证结果表明,与BSR-Seq得到的初定位区间有2.16 Mb的重叠区域,因此,更进一步缩小qd1初定位区间至5.08 Mb。利用全基因组重测序数据,我们在初定位区间内开发出新的分子标记,其中25个KASP标记能够应用于遗传分离群体,将小麦茎秆发育调控基因qd1精细定位在KASP标记WGR02~WGR22之间,共1.33 Mb的区间内,其遗传距离为0.29 cM。基于中国春参考基因组信息,在精细定位区间内鉴定到4个候选基因,并分析了候选基因随小麦发育阶段的基因表达模式。遗传分析结果表明,qd1基因对绿色革命基因Rht-1和Rht-2都具有显性效应,在我国小麦主产区均具有良好的应用价值和前景。本项目的研究对象qd突变体和开发的分子标记可以用于以茎秆性状改良为目标的分子设计育种,为小麦高产优质高效重大新品种的培育提供了潜在的遗传材料和理论基础。
期刊论文列表
专著列表
科研奖励列表
会议论文列表
专利列表
DOI: 10.3389/fgene.2021.793572
发表时间: 2021
期刊: Frontiers in genetics
影响因子: 3.7
作者: [Xie Y, Zeng W, Wang C, Xu D, Guo H, Xiong H, Fang H, Zhao L, Gu J, Zhao S, Ding Y, Liu L]
通讯作者: Liu L
Transcriptome Analysis Reveals a Potential Role of Benzoxazinoid in Regulating Stem Elongation in the Wheat Mutant qd.
转录组分析揭示苯并恶嗪类化合物在调节小麦突变体 qd 茎伸长中的潜在作用
DOI: 10.3389/fgene.2021.623861
发表时间: 2021
期刊: Frontiers in genetics
影响因子: 3.7
作者: [Xu D, Xie Y, Guo H, Zeng W, Xiong H, Zhao L, Gu J, Zhao S, Ding Y, Liu L]
通讯作者: Liu L
Genetic Mapping by Integration of 55K SNP Array and KASP Markers Reveals Candidate Genes for Important Agronomic Traits in Hexaploid Wheat.
通过整合 55K SNP 阵列和 KASP 标记进行的遗传作图揭示了六倍体小麦重要农艺性状的候选基因
DOI: 10.3389/fpls.2021.628478
发表时间: 2021
期刊: Frontiers in plant science
影响因子: 5.6
作者: [Xiong H, Li Y, Guo H, Xie Y, Zhao L, Gu J, Zhao S, Ding Y, Liu L]
通讯作者: Liu L
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