农业生物技术学报

作者：付路平, 王广梁, 薛博阳, 朱学元, 孟恒宇, 刘炳亮, 赵仁慧, 杨子博, 张勇, 任妍, 刘金栋, 李韬, 李吉虎

单位：1 江苏省作物基因组学与分子育种重点实验室/植物功能基因组学教育部重点实验室/江苏省作物遗传生理重点实验室/扬州大学 农学院,扬州 225009;2 扬州大学/江苏省粮食作物现代产业技术协同创新中心,扬州 225009;3 江苏里下河地区农业科学研究所/农业农村部长江中下游小麦生物学与遗传育种重点实验室,扬州 225007;4 江苏徐淮地区淮阴农业科学研究所/淮安市农业生物技术重点实验室,淮安 223001;5 小麦玉米两熟高效生产全国重点实验室,北京 100193;6 河南农业大学 农学院,郑州 450046;7 中国农业科学院 作物科学研究所,北京 100081;8 山东省农业科学院 作物研究所,济南 250100

关键词：小麦,水溶性碳水化合物,千粒重,精细定位,QWSC.caas-7DS,Vrn-D3,

基金：山东省重点研发计划项目(2023CXPT016); 国家自然科学基金(32101771); 江苏省基础研究计划项目(BK20210795); 北京市自然科学基金面上项目(6242031); 省部共建小麦玉米作物学国家重点实验室开放课题(SKL2023KF09); 扬州市“绿扬金凤计划”人才项目(YZLYJFJH2021YXBS148)

茎秆贮藏型水溶性碳水化合物(water-soluble carbohydrates, WSC)是小麦(Triticum aestivum)籽粒灌浆的重要碳源,提高茎秆WSC含量是实现小麦高产稳产的重要途径。QWSC.caas-7DS是利用'扬麦16'/'中麦895'加倍单倍体(doubled haploid, DH)群体定位到的1个调控小麦花后10 d茎秆WSC含量(WSC10)的稳定主效QTL,其物理区间长11.7 Mb。对QWSC.caas-7DS进行精细定位、发掘其候选基因并开发分子标记对小麦茎秆WSC遗传改良具有重要意义。为此,本研究选择DH群体中QWSC.caas-7DS位点基因型不同而其余WSC10 QTL基因型相同的家系配制组合XY015/XY102,并逐步构建F2、F2:3、F2:4等多个世代次级分离群体。基于'扬麦16'和'中麦895'基因组重测序数据,针对QWSC.caas-7DS区间开发了20个竞争性等位基因特异性PCR (kompetitive allele-specific PCR, KASP)标记并利用755个次级F2单株构建了QWSC.caas-7DS加密遗传图谱。利用衍生自35个F2交换单株的F2:4纯合家系在3个环境下的WSC10表型数据,将QWSC.caas-7DS精细定位至7DS染色体66.44~69.14 Mb区间。综合分析'扬麦16'和'中麦895'目标QTL区段重测序数据、基因功能注释和表达谱数据,初步确定6个基因为QWSC.caas-7DS的候选基因。根据基因表达谱数据,候选基因Vrn-D3 (ID号: TraesCS7D01G111600)在茎、叶等组织中高表达,其可能通过调控源库间碳平衡来调控茎秆WSC含量和千粒重(thousand-kernel weight, TKW)。对Vrn-D3进行克隆测序发现,亲本间在第3外显子上存在G碱基“插入/缺失”变异,并开发了其功能标记Vrn-D3M。对黄淮麦区157份小麦品种(系)多环境表型数据分析表明,携带'中麦895'型等位变异的品种可有效提高WSC10和TKW。本研究为QWSC.caas-7DS目标基因克隆及功能研究奠定了重要基础,为QWSC.caas-7DS的育种应用提供了高效分子标记。

来源：2026年第5期

《农业生物技术学报》期刊编辑部

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