[00144790]小麦抗旱耐热性QTL的遗传重叠及其与环境互作效应研究

针对我国西北干旱区水资源短缺和气候变暖,小麦常遭受干旱和高温的危害,尤其是小麦灌浆期出现的干旱高温威胁,导致小麦严重减产的现状,在国家自然科学基金的资助下,利用遗传育种学、植物生理学、分子生物学等方法,开展小麦抗旱耐热数量性状基因位点（QTL）定位、遗传重叠及其与环境互作效应研究。 项目利用春小麦高产、耐热品种（宁春4号）与抗旱、热敏感品种（宁春27号）杂交创制的128份F8重组自交系群体,2015-2017年在宁夏、内蒙古、新疆3省区开展了旱、热胁迫条件下小麦叶绿素、组织含水量和产量相关性状的鉴定及QTL定位研究,明确不同环境、不同水分条件小麦抗旱耐热性状的遗传规律,确定抗旱耐热QTL有利等位基因在染色体上的位置,筛选在不同环境、水分条件和年份稳定表达,贡献率较高的QTL,解析了小麦抗旱、耐热性的加性、上位QTL与环境互作的遗传机制。 3年在旱胁迫、热胁迫和旱热双胁迫条件下共定位春小麦控制叶绿素含量、组织含水量、穗粒重和千粒重的QTL 117个,其中旱胁迫、热胁迫、旱热双胁迫分别为30个、41个和30个,筛选出小麦抗旱耐热主效QTL（PVE＞10%以上）位点13个;共测到28对上位效应的互作位点,其中2D、3A、4A等染色体间的互作位点较多,叶绿素含量、组织含水量、穗粒重和千粒重的上位性效应分别为7、5、8和8对;筛选出在不同环境、不同胁迫下稳定表达、贡献率较高的抗旱耐热QTL 3个;检测到控制春小麦抗旱耐热性QTL重叠位点7个。本项目在多年多胁迫多环境下定位发现在2A、3A、3B、7B染色体上存在抗旱耐热性QTL,其中2A、3B染色体上存在同时控制叶绿素含量（Qcc-2A.2,Qcc-3B）、组织含水量（Qlwc-2A.2,Qlwc-3B）、穗粒重（Qgw-2A.2,Qgw-3B）、千粒重（Qtgw-2A.2,Qtw-3B）的QTL。在三环境三胁迫三年中均表达的抗旱耐热性重叠QTL位于2A（gwm294-wmc644）、3B（wmc808-wmc78）和7B（wmc83-wmc276）染色体上。 该项目发表文章6篇,研究结果为春小麦抗旱耐热育种提供了理论依据,具有一定的应用价值。本研究提升了宁夏乃至西北地区春小麦抗旱耐热育种的理论、技术水平,培养锻炼出一支优秀的研究团队。有利于寻找在不同环境下稳定表达贡献率高的目标QTL,将丰富小麦抗旱耐热性QTL定位的研究内容,为小麦抗旱耐热遗传改良、分子标记辅助选择（MAS）基因聚合育种提供理论依据,为抗旱耐热基因克隆奠定基础,研究结果对提高小麦抗旱耐热育种效率具有重要意义。