2021年10月21日，中国农业大学小麦研究中心在Theoretical and Applied Genetics杂志在线发表了题为“Identification and characterization of QTL for spike morphological traits, plant height and heading date derived from the D genome of natural and resynthetic allohexaploid wheat”的研究论文。

本研究以普通六倍体小麦TAA10和重新合成六倍体小麦XX329为亲本构建重组自交系（RILs，198），其中XX329是利用TAA10的AABB基因组与粗山羊草TQ18（DD）杂交加倍获得的。根据660K芯片的结果，XX329与TAA10的AABB基因组相似度高达96%，而D基因组的相似度仅有66%，因此推断TAA10和XX329之间的性状差异应该主要是由D基因组的差异引起的。据此我们根据亲本的重测序结果开发多态性标记，对RIL群体进行基因型分型，构建D基因组遗传连锁图谱，结合RIL群体多个环境的穗部性状、株高和抽穗期的表型数据进行QTL分析。利用近等基因系对QHd.cau-7D.1进行精细定位，分析区间内候选基因的序列变异。

结合D基因组遗传连锁图谱与6个环境的表型数据，采用复合区间作图法对TAA10/XX329 RIL群体7个农艺性状进行QTL的初定位分析。将LOD值≥3且在3个及以上环境中检测到的QTL定义为环境稳定型QTL。我们在D基因组上共检测到23个环境稳定型QTL（图1），主要分布在染色体1D（4）、2D（8）、3D（2）、5D（3）、6D（2）和7D（4）。

图1 TAA10/XX329 RIL群体定位到的环境稳定型QTL

7DS染色体上定位到的抽穗期QTL QHd.cau-7D.1的增效等位基因来自XX329，因此我们以TAA10为轮回亲本、XX329为供体亲本构建回交群体（BC₄）。选择覆盖区间内不同遗传片段的7个杂合单株自交衍生分离群体，用区间内多态性标记进行分离群体中单株的基因分型。选择分离群体中纯合非重组的单株自交衍生近等基因系，分别命名为1-19-43、1-19-44、1-19-48、1-19-49、1-19-50、20-Hd5和20-Hd9。利用7组近等基因系将抽穗期QTL QHd.cau-7D.1定位在标记S252和w-175之间。

图2 抽穗期QTL QHd.cau-7D.1的精细定位

根据中国春参考基因组（RefSeq v1.1）的基因注释信息，标记S252和w-175之间包含145个高可信度的基因。通过对基因的表达模式及功能注释进行分析，区间内包含3个CONSTANS-like基因，分别是TraesCS7D02G209000，TraesCS7D02G213000和TraesCS7D02G220300。据报道CONSTANS-like锌指蛋白基因通过调控FT的表达进而参与抽穗期的调控。利用Triticeae-GeneTribe网站查找三个CONSTANS-like基因在拟南芥和水稻中的同源基因，分别是OsCOL16（AtCOL16），OsHd1（AtCO1）和OsCOL9（AtCOL9）。分析TAA10和XX329之间三个基因编码区和上下游各2000 bp的序列差异，发现TraesCS7D02G209000（TaCOL16）在双亲之间无序列差异；TraesCS7D02G213000（TaCO1）在双亲之间有11个SNPs和4个Indels；TraesCS7D02G220300（TaCOL9）在双亲之间有2个SNPs。选择近等基因系20-Hd9的AA和BB三叶期叶片进行三个基因相对表达量的测定，结果表明NIL^XX329中TraesCS7D02G209000（TaCOL16）在ZT12-ZT16的相对表达量显著高于NIL^TAA10中的相对表达量；NIL^TAA10中TraesCS7D02G213000（TaCO1）在ZT14的相对表达量显著高于NIL^XX329的相对表达量；NIL^XX329中TraesCS7D02G220300（TaCOL9）在ZT12-ZT20的相对表达量显著高于NIL^TAA10中的相对表达量。

图3 TraesCS7D02G209000，TraesCS7D02G213000和TraesCS7D02G220300在20-Hd9近等基因系三叶期的相对表达量

中国农业大学小麦研究中心博士生徐焕文为本论文第一作者，倪中福教授为通讯作者。本课题得到国家自然科学基金（91935304和32172069）的资助。

原文链接：https://link.springer.com/article/10.1007/s00122-021-03971-3