农业生物技术学报

作者：张宇轩, 储雨航, 薛博阳, 孟恒宇, 朱学元, 王广梁, 刘炳亮, 张荣志, 任妍, 刘金栋, 付路平

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 山东省农业科学院 作物研究所,济南 250100;4 小麦玉米两熟高效生产全国重点实验室,北京 100193;5 河南农业大学 农学院,郑州 450046;6 中国农业科学院 作物科学研究所,北京 100081

关键词：小麦,TaCWINV41,籽粒灌浆速率,千粒重,竞争性等位基因特异性PCR (KASP)标记,

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); 省部共建小麦玉米作物学国家重点实验室开放课题(SKL2023KF09); 北京市自然科学基金面上项目(6242031); 扬州市“绿扬金凤计划”人才项目(YZLYJFJH2021YXBS148)

籽粒灌浆速率(grain filling rate, GFR)是影响小麦(Triticum aestivum)千粒重(thousand-kernel weight, TKW)和产量的重要因素,细胞壁蔗糖转化酶(cell wall invertase, CWINV)是调控植物碳水化合物代谢及籽粒灌浆的关键酶,发掘小麦CWINV家族基因并开发分子标记对小麦GFR和产量遗传改良具有重要意义。本研究以包含166份黄淮麦区小麦品种(系)的自然群体为材料,在4个环境下测定籽粒最大灌浆速率(GFRmax)和TKW,结合小麦660K和90K SNP芯片基因型数据,通过全基因组关联分析(genome-wide association study, GWAS)在4B染色体60.60~62.33 Mb区间检测到1个同时调控GFRmax和TKW的QTL,解释表型变异率分别为7.48%~12.40%和7.53%~9.50%。参考'中国春'小麦基因组,该QTL区间存在1个CWINV家族基因TaCWINV41 (TraesCS4B02G066000)。通过克隆'扬麦16'和'中麦895'的TaCWINV41基因,鉴定到2个分布于其第3外显子上的SNP变异,其中,基因第1 892位碱基处SNP为C/T错义突变。基于该SNP,开发了竞争性等位基因特异性PCR (kompetitive allele-specific PCR, KASP)标记TaCWINV41_KASP,并利用194份小麦品种(系)的GFRmax和TKW表型数据验证了标记的可靠性。t检验结果表明,基因型为TT的材料GFRmax和TKW显著高于基因型为CC的材料(P<0.05, P<0.01或P<0.001),表明TaCWINV41_KASP可有效用于小麦GFR和TKW分子育种。综上,本研究通过GWAS鉴定到1个同时调控小麦GFR和TKW的主效QTL,发掘了该QTL候选基因TaCWINV41的等位变异,并开发了可用于小麦GFR和TKW分子育种的KASP标记,为小麦GFR遗传调控机制解析提供了理论参考,为GFR和产量遗传改良提供了高效分子工具。

来源：2026年第5期

《农业生物技术学报》期刊编辑部

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