春小麦耐旱资源鉴定与耐旱性状QTL定位

发布时间：2020-06-06 12:21

【摘要】：小麦是世界上播种面积最大、产量最多、分布最广的粮食作物,同时也是我国最重要的口粮,对我国的粮食安全具有举足轻重的作用。干旱是小麦生产中制约产量稳定和提高的最主要非生物胁迫因素。使用国际玉米小麦改良中心(CIMMYT)的耐热耐旱种质资源圃系材料进行耐旱性和产量鉴定,在水旱处理条件下对其农艺性状和生理指标进行评价,筛选出小麦耐旱性的鉴定指标,同时发掘其中耐旱性和丰产性突出的优异种质。应用新疆本地春小麦耐旱品种新春7号和敏旱品种新春21号构建的RILF8代群体,通过3年的水旱表型鉴定,对其抽穗期、株高、产量及产量相关性状以及冠层温度、SPAD和NDVI等生理指标进行评价,同时利用Illumina iSelect 90K芯片对该RIL群体进行分析并构建高密度遗传连锁图谱,结合表型鉴定结果,对耐旱相关农艺性状和生理性状进行QTL定位,具体研究结果如下:1.在不同水分条件下对145个来源于CIMMYT的小麦种质和7个新疆春小麦品种进行了两年期的表型鉴定,对其生理和产量性状进行了评价。结果表明干旱胁迫显著提高了冠层温度,但降低了籽粒产量、穗粒重、NDVI、SPAD、籽粒饱满度、穗粒数、千粒重和株高。穗粒重、株高和籽粒饱满度解释了充分灌溉条件下产量表型变异的61.8%,它们是与产量关系最密切的三个主要因素。在干旱胁迫条件下,灌浆期冠层温度、株高和籽粒饱满度是影响产量的三个最主要因素,占产量表型变异的44.8%。筛选出10个耐旱基因型,包括3个新疆小麦品种新春11,新春23和新春29,可作为中国新疆春小麦耐旱育种的核心亲本。2.以耐旱性强的春小麦品种新春7号为母本,敏旱春小麦品种新春21号为父本杂交通过“一粒传”法获得F8代重组自交系群体。对该RIL群体进行了 3年的水旱表型鉴定,对株高、抽穗期、产量及产量相关性状以及冠层温度、SPAD和NDVI等生理指标进行了测定和评价。结果表明在干旱胁迫条件下,株高、饱满度、千粒重、穗粒重等性状均呈现显著下降的趋势,NDVI也显著降低,而基部不孕小穗则显著增加,冠层温度呈现出显著升高的趋势。干旱胁迫导致冠层温度升高,NDVI和SPAD降低,尤其是在灌浆期更为显著。观察到RIL群体农艺性状的表型差异在上下两个方向均表现出了超亲的趋势,说明该群体双亲中分别具有控制农艺性状的优异等位基因;同时这些变异频率基本呈现连续分布的趋势,表明这些性状可能同时受到多个微效基因的控制。3.利用Illumina iSelect 90K芯片分析构建了该RIL群体的高密度遗传连锁图谱,筛选出可用于遗传图谱构建的多态性SNP标记5146个,最终用于构建图谱的有1047个代表性SNP标记位点,总遗传图距为2188.35 cM,平均图距2.09 cM。4.利用构建的SNP遗传连锁图谱,结合3年6个环境的表型数据计算出每个性状每年的DC、DI、DYI、WYI和YHWUEI值,共定位到耐旱相关性状QTL147个,其中26个QTL在3年或2年中均被检测到,是相对稳定QTL,其中6个与抽穗期相关、1个与株高相关、1个与穗粒重相关、1个与千粒重相关、1个与基部不孕小穗相关、5个与NDVI相关、11个与SPAD相关。这些QTL和相关分子标记可用于春小麦产量和耐旱性的分子标记辅助选择育种。
【图文】：

相关性状,干旱胁迫,基因型,小麦

２．２．２干旱胁迫对于农艺性状和生理性状的影响逡逑试验结果表明，干旱胁迫显著降低了春小麦的籽粒产量、穗粒重、开花期和灌浆逡逑期ＮＤＶＩ、灌浆期ＳＰＡＤ、籽粒饱满度、穗粒数、千粒重、株高和冠层温度（图２－１）。逡逑在充分灌溉和干旱胁迫条件下，，１５２个基因型的２年平均产量为６４４０．８邋ｋｇ邋ｈａ－１和逡逑３３６０．６邋ｋｇ邋ｈａ－１邋（表２－２），干旱胁迫条件下的产量显著降低了邋４７．８％。在干旱胁迫条逡逑件下，穗粒重、扬花期和灌浆期ＮＤＶＩ、灌浆期ＳＰＡＤ、籽粒饱满度、穗粒数、千粒逡逑重、株高分别下降了邋５０％、４５．２％、３０．７％、２２．９％、２２．７％、２１．８％、２０．５％和邋１９．５％；逡逑冠层温度增加了邋１２．２％。在两种灌溉模式下，穗长、单株穗数和抽穗期较为接近（图逡逑２－１Ｂ）。ＮＤＶＩ从苗期开始持续上升，在扬花期达到最高值，而后在灌浆期下降（图逡逑２－１Ｄ）。由于干旱胁迫主要发生在扬花期之后，拔节期ＮＤＶＩ在两种灌溉模式下差异逡逑不显著。在扬花期和灌浆期，干旱胁迫条件下的ＮＤＶＩ显著低于充分灌溉处理。干旱逡逑胁迫条件下

他性,回归分析,产量,干旱胁迫

图２－２充分灌溉条件下产量与其他性状之间回归分析逡逑Ｖａｒｉａｂｌｅｓ逦９５％邋Ｃｌ逦Ｐ邋Ｖａｌｕｅ逡逑－－
【学位授予单位】：中国农业大学
【学位级别】：博士
【学位授予年份】：2019
【分类号】：S512.12

【参考文献】