本研究的目的是利用90k芯片技术对小麦穗部性状进行定量性状基因座(Quantitative Trait Loci, QTL)的定位。小麦的穗部性状与其产量密切相关,因此,在分子标记辅助育种中挖掘这些性状的基因和相关的分子标记具有重要的实践意义。研究的材料是周8425B与小偃81杂交产生的重组自交系群体(Recombinant Inbred Lines, RIL)的第8代(F8),分别在三个不同的环境中进行测试。通过利用90k芯片标记,构建了高密度的遗传图谱,对穗长、小穗数、不育小穗数、穗粒数和千粒重这五个穗部性状进行QTL定位分析。
研究发现了分布在19条染色体上的71个QTL,它们对表型变异的解释率(Phenotype Variation Explained, PVE)介于2.10%至45.25%之间。其中有37个位点被认为是主要效应QTL(main-effect QTLs),因为它们的PVE超过了10%。此外,研究中还识别出几个QTL在多个环境中反复被检测到,例如QSl.nafu-6A.2(穗长)、QSl.nafu-7A(穗长)、QSsn.nafu-2A.1(不育小穗数)、QSsn.nafu-2D(不育小穗数)和QGns.nafu-2B(穗粒数),它们的LOD值高于10,PVE大于20%。这些QTL的发现对于分子标记辅助育种具有很高的参考价值,因为它们在多个环境中被稳定检测到。
值得一提的是,位于第6号染色体上的QTL簇,包括QSl.nafu-6A.2(穗长)、QGns.nafu-6A(穗粒数)和QTgw.nafu-6A(千粒重),在多个环境中被检测到,并且它们的位置与已报道的相关位点位置相同或相近。这一点对于分子标记辅助选择(marker-assisted selection, MAS)尤其重要,因为在这些位置上可能已经存在的标记可以被直接应用于育种计划中。
芯片技术(芯片,又称微阵列或微芯片技术)在生物学研究中广泛应用,其中基因芯片是通过高密度点阵的方式将大量不同DNA片段或寡核苷酸固定在固相支持物(如玻璃片或硅片)上,从而进行并行基因组分析。在本研究中,使用的是90k芯片技术,意味着该芯片可同时检测大约9万个不同的遗传标记。利用这种高密度的基因芯片技术,研究者能够获取大量遗传信息,这有助于精确地构建遗传图谱并进行QTL定位。
QTL定位是遗传学中的一项技术,它涉及识别并定位影响特定数量性状的基因。这项技术通常在植物遗传育种中用于发现与重要农艺性状相关的基因或染色体区域。通过QTL定位,研究人员可以识别那些对于改良作物产量、耐病性、抗逆性等有重要影响的遗传区域。这些发现对于作物的改良和品种的开发具有指导作用,可以加快优良性状在品种中的固定和传播。
此研究是作物学报的发表文章,涉及作物遗传学与分子生物学交叉领域,展示了如何结合现代生物技术来加深我们对作物性状遗传基础的理解,并利用这些信息来指导作物育种实践。这一研究为作物育种者提供了新的工具和方法,有助于提高作物的产量和质量,以及增强作物对各种环境压力的抵抗力。