本发明专利技术首次公开了一个影响小麦品质和产量性状的主效QTL，主效QTL位点位于4D‑3染色体的两个SNP标记AX‑109230716和AX‑110572006之间。对蛋白质含量、籽粒硬度、吸水率、形成时间、粉质质量指数、沉降量、千粒重、穗长和穗粒数均有显著影响。所述QTL位点存在一个候选基因:编码半胱氨酸蛋白酶的基因。该位点对小麦的多个品质指标和产量指标具有显著影响，对小麦育种具有重要指导作用。
【技术实现步骤摘要】
一个影响小麦品质和产量性状的主效QTL及其应用
本专利技术涉及小麦遗传育种领域，具体涉及一个影响小麦品质和产量性状的主效QTL及其应用。
技术介绍
普通小麦(TriticumaestivumL.)是世界上最重要的主要粮食作物之一。产量和品质一样是小麦育种中最重要的育种目标。小麦产量性状和品质性状是数量性状，受多个数量性状位点（quantitiativetraitloci,QTL）和环境因子的共同作用。随着生物技术的不断发展，借助DNA分子标记和QTL作图，复杂的数量性状可剖分为若干离散的孟德尔因子所决定的组分，进而确定其在染色体上的位置。Kim等（1999）利用软麦和硬麦杂交，定位籽粒性状，发现5个控制千粒重的QTL位点，分别位于3B、1A、1B、3D和2A上，每个QTL贡献率为5-12.2%。Varshney等（2000）在1A、2B和7A上定位了重要的粒重QTL。Groos等（2003）在2B染色体上定位了一个千粒重QTL。Suenaga等（2005）在1AS定位了一个调控每株穗数的主效QTL。Araki等（1999）在4A染色体上定位了穗粒数和单穗粒重有关的QTL。面团流变特性对小麦最终用途产品的品质有显著影响。通过沉降量、籽粒蛋白质含量、籽粒硬度和粉质仪参数的测定来间接评价面包小麦的品质，在育种中得到了广泛的应用。小麦面包品质是由遗传因素和生长环境一起决定的(Rousset等，1992；Peterson等，1998)。高分子量谷蛋白亚基(HMW-GS)(Payne等，1984）、低分子量GS(LMW-GS)和醇溶蛋白(Payne等，1987)是决定面包品质的主要因素之一。然而谷蛋白位点仅仅可以解释面包品质总变异的三分之一(Blackman和Payne，1987；Oury等，2010)。因此，小麦最终品质的遗传变异有一半以上是由非谷蛋白部分决定的。许多研究表明GPC（蛋白质含量）基因分布在所有小麦染色体上（Huang等，2006；Maphosa等，2015）。面团流变学特性决定了小麦面团在加工过程中的表现（Alamri等，2009a,b）。粉质仪、揉面仪和面筋拉伸仪常被用来评价面团流变学特性，从而预测面粉的烘焙性能（Gwirtz等，2006）。有几项研究也报道了粉质仪参数的QTL（Tsilo等，2003；McCartney等，2006；Tian等，2015）。在1A、1B、4B、4D和5A染色体上检测到6个吸水率QTL，HMW-GS在Glu-B1和Glu-D1上影响面团形成时间和面团稳定性（Tsilo等，2003）。在染色体2B、4D、6B和7D上检测到4个吸水率QTL，在染色体1B上检测到一个面团形成时间QTL，两个稳定性QTL定位在染色体1B和4B上（McCartney等，2006）。许多作物在选育过程中，一些等位基因在栽培品种中丢失。因此，与地方品种和野生物种相比，栽培品种的遗传变异较低（Miller和Tanksley，1990）。因此在地方品种中保留了许多栽培种中所没有的基因。在许多作物的品种培育上,我们所利用的品种资源只是自然界中有限的一部分。充分挖掘地方种质资源中的有利基因是最具潜力的一个研究方向。
技术实现思路
本专利以半芒子/济麦22杂交组合的F6RIL群体为材料，进行了品质和产量相关性状的QTL定位。本专利的目的是：(1)利用55KSNP芯片(http：//wheat.pw.usda.gov/ggpages/topics/Wheat55_SNP_array_developed_by_CAAS.pdf)建立高密度连锁图谱；(2)利用地方品种半芒子和推广品种济麦22杂交组合的RIL（重组自交系群体），鉴定品质和产量相关性状的QTL；(3)检测连锁SNP标记，用于育种中的标记辅助选择(MAS)。本专利技术通过以下技术方案来实现上述目的：本专利技术公开了一个影响小麦品质和产量性状的主效QTL，主效QTL位点位于4D-3染色体的SNP标记AX-109230716和AX-110572006之间。所述小麦品质和产量性状包括蛋白质含量、籽粒硬度、吸水率、形成时间、粉质质量指数、沉降量、千粒重、穗长和穗粒数。所述QTL位点存在一个编码半胱氨酸蛋白酶的候选基因。所述QTL位点对蛋白质含量、籽粒硬度、吸水率、形成时间、粉质质量指数、沉降值、千粒重的表型解释率为24.72～34.69%、9.60～18.79%、7.66～11.15%、9.55～11.51%、8.32～12.4%、9.52～9.97%、7.93～17.64%。所述QTL位点对穗长和穗粒数的表型解释率6.18～7.99%和6.71～7.89%。作图群体是一个由186个F6代株系组成的重组自交系群体，亲本是地方品种半芒子和推广品种济麦22。对所述的蛋白质含量、籽粒硬度、吸水率、形成时间、粉质质量指数、沉降值、千粒重等性状而言，该QTL位点的正向等位变异来亲本品种半芒子；对穗长和穗粒数而言，其正向等位变异来亲本品种济麦22。主效QTL位点可在小麦育种中应用。有益效果在于：本专利技术首次公开了一个影响小麦品质和产量性状的主效QTL，主效QTL位点位于4D-3染色体的SNP标记AX-109230716和AX-110572006之间。对蛋白质含量、籽粒硬度、吸水率、形成时间、粉质质量指数、沉降量、千粒重、穗长和穗粒数有影响。所述QTL位点存在一个编码半胱氨酸蛋白酶的候选基因。该QTL位点对蛋白质含量、籽粒硬度、吸水率、形成时间、粉质质量指数、沉降值、千粒重的表型解释率为24.72～34.69%、9.60～18.79%、7.66～11.15%、9.55～11.51%、8.32～12.4%、9.52～9.97%、7.93～17.64%。QTL位点对穗长和穗粒数的表型解释率6.18～7.99%和6.71～7.89%。对小麦的多个品质指标和产量指标具有影响，可以应用在小麦育种中。具体实施方式实施例1NO.1实验材料与方法NO.1.1实验材料和田间管理作图群体是一个由186个F6代株系组成的重组自交系群体(RIL），亲本是地方品种半芒子和主推品种济麦22，半芒子比济麦22的面筋品质更好。济麦22和半芒子在Glu-A1、Glu-B1、Glu-D1、Glu-A3、Glu-B3、Glu-B3和Glu-D3位点上的谷蛋白亚基组成为：n、7+8、4+12、Glu-A3a、Glu-B3f、Glu-D3d和n、7+8、2+12、Glu-A3a、Glu-B3f、Glu-D3d。RIL群体和亲本于2015-2016年和2016-2017年在济南种植，2015-2016年分别在济南和菏泽种植。田间试验采用完全随机区组设计，三个重复。每个小区3行，行长4米，株间距25厘米，每行种植100株。田间管理采用当地常规管理，不使用农药。NO.1.2品质相关状性分析每个小区单独收获，收获后两个月，每个小区取500克用Brabender磨(BrabenderInc.，Duisberg，德国；http：/www.cwbrabender.com)来磨粉，过0.15毫米筛子，用于表型评估。Zeleny沉降量用ICC标准方法1161/1(1994)进行测定。用PertenDA7200型的近红外设备(NIR本文档来自技高网...
【技术保护点】
1.一个影响小麦品质和产量性状的主效QTL，其特征在于：主效QTL位点位于4D‑3染色体的SNP标记AX‑109230716和AX‑110572006之间。
【技术特征摘要】
1.一个影响小麦品质和产量性状的主效QTL，其特征在于：主效QTL位点位于4D-3染色体的SNP标记AX-109230716和AX-110572006之间。2.根据权利要求1所述的一个影响小麦品质和产量性状的主效QTL，其特征在于：所述小麦品质和产量性状包括蛋白质含量、籽粒硬度、吸水率、形成时间、粉质质量指数、沉降量、千粒重、穗长和穗粒数。3.根据权利要求1所述的一个影响小麦品质和产量性状的主效QTL，其特征在于：所述QTL位点存在一个编码半胱氨酸蛋白酶的候选基因。4.根据权利要求1所述的一个影响小麦品质和产量性状的主效QTL，其特征在于：所述QTL位点对蛋白质含量、籽粒硬度、吸水率、形成时间、粉质质量指数、沉降值、千粒重的表型解释率为24.72～34.69%、9.60～18.79%、7.66～11.15%、9.55～11.51%、8.32～12.4%...
【专利技术属性】
技术研发人员：李玉莲，李根英，田丽霞，刘国庆，宋国琦，高洁，张淑娟，张荣志，李玮，刘敏，陈明丽，
申请(专利权)人：山东省农业科学院作物研究所，山东中医药大学，
类型：发明
国别省市：山东,37
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