全 文 ：作物学报 ACTA AGRONOMICA SINICA 2016, 42(1): 1118 http://zwxb.chinacrops.org/
ISSN 0496-3490; CODEN TSHPA9 E-mail: xbzw@chinajournal.net.cn
本研究由国家高技术研究发展计划(863计划)项目(2011AA100501)和国家自然科学基金项目(31461143024)资助。
This study was supported by the National High Technology Research and Development Program of China (863 Program) (2011AA100501)
and the National Natural Science Foundation of China (31461143024).
* 通讯作者(Corresponding author): 景蕊莲, E-mail: jingruilian@caas.cn, Tel: 010-82105829
第一作者联系方式: E-mail: yueaiqinnd@126.com, Tel: 0354-6289806
Received(收稿日期): 2015-07-15; Accepted(接受日期): 2015-09-06; Published online(网络出版日期): 2015-10-08.
URL: http://www.cnki.net/kcms/detail/11.1809.S.20151008.1357.002.html
DOI: 10.3724/SP.J.1006.2016.00011
小麦果聚糖合成酶基因 6-SFT-D多态性及其与 6-SFT-A2的累加效应
岳爱琴 1,2 李 昂 2 毛新国 2 昌小平 2 柳玉平 2 李润植 1 景蕊莲 2,
1山西农业大学农学院, 山西太谷 030801; 2中国农业科学院作物科学研究所 / 农业部作物种质资源利用重点开放实验室, 北京
100081
摘 要: 小麦 6-SFT是果聚糖合成的关键酶基因。以 23份六倍体普通小麦(AABBDD)、5份 D基因组材料(DD)为多
样性代表群体材料, 通过测序分析小麦 6-SFT-D基因的序列多态性, 根据多态性开发 6-SFT-D基因的功能标记, 分析
由 154份六倍体普通小麦构成的自然群体的 6-SFT-D基因单倍型(haplotype)与表型性状的关联特性和基因累加效应。
在 28 份多样性代表群体中, 共检测到 6-SFT-D 基因的 4 个多态性位点, 均为单核苷酸多态性(SNP)位点, 构成 3 种
6-SFT-D基因单倍型; 而在自然群体中只检测到 6-SFT-D的两种单倍型。根据 6-SFT-D基因 2850 bp位点的 T/C变异
开发等位变异特异 PCR 标记。关联分析表明, 6-SFT-D 单倍型分别与灌溉条件下的千粒重和穗长显著关联, 单倍型
Hap I是提高千粒重的优异等位变异; 在雨养和灌溉条件下, 同时具有 6-SFT-D与 6-SFT-A2优异等位变异小麦材料的
千粒重显著高于其他基因型材料, 说明 6-SFT-D和 6-SFT-A2优异等位变异对于提高千粒重表现累加效应。
关键词: 普通小麦; 6-SFT-D; 功能标记; 单核苷酸多态性; 关联分析; 累加效应
Sequence Polymorphism and Cumulative Effect with 6-SFT-A2 of Fructan Bio-
synthesis Gene 6-SFT-D in Wheat
YUE Ai-Qin1, 2, LI Ang2, MAO Xin-Guo2, CHANG Xiao-Ping2, LIU Yu-Ping2, LI Run-Zhi1, and JING
Rui-Lian2,*
1 College of Agronomy, Shanxi Agricultural University, Taigu 030801, China; 2 Institute of Crop Science, Chinese Academy of Agricultural Sciences /
Key Laboratory of Crop Germplasm and Utilization, Ministry of Agriculture, Beijing 100081, China
Abstract: Gene 6-SFT encodes a key enzyme in fructan biosynthesis pathway in common wheat (Triticum aestivum L.). In this
study, we analyzed the single nucleotide polymorphism (SNP) on 6-SFT-D locus in a diversity population of 23 hexaploid wheat
(AABBDD) accessions and five wheat relative species (DD) by means of direct sequencing. Functional markers were developed
according to the sequence polymorphism. The correlation between 6-SFT-D haplotypes and phenotypic traits and the cumulative
effect of 6-SFT alleles were analyzed using a natural population consisting of 154 historical wheat accessions. Four SNPs were
detected in 6-SFT-D sequences in the diversity population, forming three haplotypes. However, only two 6-SFT-D haplotypes
were identified in the natural population. We developed a pair of allele-specific PCR markers based on a polymorphism (T/C) at
the 2850 bp site. The results of haplotype–trait association analysis showed that 6-SFT-D was significantly associated with thou-
sand-grain weight (TGW) and spike length under well-watered conditions. Hap I was a superior allele in improving TGW. Under
drought stress and well-watered conditions, wheat materials carrying both superior allele of 6-SFT-D and 6-SFT-A2 had signifi-
cantly higher TGW than other genotypes, suggesting that 6-SFT-D and 6-SFT-A2 have cumulative effect on TGW improvement.
Keywords: Wheat; 6-SFT-D; Functional marker; SNP; Association analysis; Cumulative effect
果聚糖是小麦茎秆重要的储藏性可溶性碳水化
合物(water-soluble carbohydrates, WSC) [1]。小麦茎秆
中的WSC含量达到最高值时 , 果聚糖含量可占其
85%。小麦茎秆中WSC含量有丰富的遗传多样性, 不
12 作 物 学 报 第 42卷
同小麦材料茎秆中WSC的差异主要是由果聚糖含量
造成的[1-2]。研究表明, 茎秆中WSC与粒重和产量呈
正相关[3-7], 果聚糖也是重要的渗透调节物质[8-11]。
蔗糖:果聚糖6-果糖基转移酶(sucrose-fructan 6-fruc-
tosyltransferase, 6-SFT)是小麦果聚糖合成过程中的
关键酶之一。研究果聚糖代谢酶基因的多态性, 通
过关联分析发掘优异等位变异, 对于提高小麦产量
和抗旱性具有重要意义。
关联分析是一种将候选基因的遗传变异与表型
性状联系起来的分析方法[12-13], 是发掘优异等位基
因的有效途径。利用该分析方法, 发现小麦Ppd-D1基
因的不同单倍型(haplotype)与抽穗期、株高和千粒重呈
显著或极显著相关[14], TaGW2-6A单倍型影响粒宽和
粒重[15], 小麦TaSus2 [16]、TaSAP1-A1 [17]和TaSnRK2.10 [18]
的单倍型也显著影响千粒重等性状。单核苷酸多态
性(single nucleotide polymorphism, SNP)广泛而稳定
地存在于植物基因组中, 研究发现一些基因的SNP
影响基因的功能 [14-18]。本课题组在小麦中检测到
6-SFT基因的3个拷贝, 根据其所在基因组分别命名
为6-SFT-A1、6-SFT-A2和6-SFT-D, 其中6-SFT-A1和
6-SFT-A2的多态性与小麦农艺性状有密切关系[19-20];
但是尚未对6-SFT-D基因的多态性及其与农艺性状
的相关性开展研究, 另外, 6-SFT-D和6-SFT-A2之间
的是否具有累加或互作效应, 尚不清楚。
本研究以23份六倍体小麦和5份粗山羊草为材
料, 测序分析小麦6-SFT-D基因的多态性, 并根据测
序结果开发基因分子标记。利用新开发的基因分子
标记 , 在普通小麦自然群体中检测6-SFT-D基因单
倍型 , 并通过关联分析探讨6-SFT-D多态性与农艺
性状的关系, 同时发现了6-SFT-D与6-SFT-A2的累加
效应。本研究结果是分子标记辅助聚合优异等位变
异的重要依据, 为利用和改良小麦品种果聚糖代谢
途径相关基因以提高千粒重提供研究思路。
1 材料与方法
1.1 植物材料
本研究构建的自然群体由154份不同年代育成
的普通小麦品种(系)组成。利用83对SSR标记对其进
行群体遗传结构分析, 将154份材料分为4个亚群[21]。
从各亚群中挑选典型的多样性材料23份 , 与5份粗
山羊草(Aegilops tauschii, DD)材料组成多样性代表
群体, 用于直接测序, 检测目标基因的序列多态性。
此外 , 还利用了1份乌拉尔图小麦(Triticum urartu,
AA)、1份拟斯卑尔脱山羊草(Aegilops speltoides, SS)
和1份四倍体小麦(Triticum polonicum, AABB)材料。
所有试验材料均由中国农业科学院作物科学研究所
提供。
1.2 引物设计
用Primer Premier 5软件, 参照NCBI公布的6-SFT
序列(FJ228688), 设计通用引物F1/R1 (F1: 5′-TACC
AAACTCTCTTAGAGTTCACGAGGG-3′; R1: 5′-CA
CGAGTCCACTCTCCCAAACAACAATA-3′)。根据
6-SFT在A、B、D基因组的序列差异, 设计6-SFT-D
特异引物F2/R2 (F2: 5′-TACCAAACTCTCTTAGAGT
TCACGAGGG-3′; R2: 5′-CCAAACTATATCGATCCT
ACA-3′)。扩增产物在2850 bp位点存在一个核苷酸变
异(T→C), 据此开发等位变异特异PCR (allele-specific
PCR, AS-PCR)引物F3/R3 (F3: 5-CATACCAGCTTCT
GCCAAGGT-3′; R3: 5′-CCAAACTATATCGATCCTAC
A-3′)。为避免假阴性, 设计了在所有材料均能扩增出
目标产物的引物F4/R4 (F4: 5′-GCGCACAACCAGCT
CTCC-3′; R4: 5′-GCAGACCACACCGGTTCAC-3′)。另
外, 还设计了4条叠套测序引物SeqF1 (5′-GTGCAGA
TCCCAACGG-3′)、SeqF2 (5′-GTCACCTACCGCTCG
C-3′)、 SeqF3 (5′-TCAAGGAGAGCAGCGAC-3′)和
SeqR1 (5′-AACTCATCGTGGCAGAAG-3′)。
1.3 目标片段的获得和测序
以供试材料基因组DNA为模板, PCR体系总体
积为15 μL, 含2.1 μL DNA模板(20 ng μL–1)、3.0 μL
5× buffer、引物各0.3 μL (10 μmol L–1)、0.1 μL dNTP
(10 μmol L–1)、0.3 μL TransStart FastPfu (5 U)和8.9
μL ddH2O。PCR程序为95℃ 5 min; 95℃ 1 min, 59
℃ 45 s, 72℃ 3.5 min, 32次循环; 72℃ 10 min, 15℃
保存。在1.2%琼脂糖凝胶中检测扩增产物, 回收目
标片段, 利用6条叠套引物(F2、R2、SeqF1、SeqF2、
SeqF3和SeqR1)在ABI 3730XL基因分析仪(Applied
Biosystems, 美国)上直接测序, 3次重复。
1.4 目标基因 DNA序列单核苷酸多态性分析
用DNAStar软件分析6-SFT-D序列的SNP, 利用
DnaSP5.10软件分析6-SFT-D基因多态性位点及单倍
型, 并计算遗传多态性指数π值。
1.5 表型性状数据收集
2007—2010年 , 种植154份小麦材料于中国农
业科学院作物科学研究所昌平试验基地, 设雨养和
灌溉两种处理。每小区4行, 行长2.0 m, 行距0.3 m,
每行点播40粒种子。小麦收获时, 从每份材料随机
取5株调查千粒重和穗长。
第 1期 岳爱琴等: 小麦果聚糖合成酶基因 6-SFT-D多态性及其与 6-SFT-A2的累加效应 13
2010年小麦籽粒灌浆至成熟期间 , 分6次取穗
样, 每份材料随机取5株。前5次在灌浆期内, 取样日
依次是5月20日、5月26日、6月2日、6月7日和6月11
日 , 样品烘干脱粒后称重 , 计算千粒重 ; 最后一次
取样在6月中旬(收获期), 其中雨养条件下为6月14
日, 灌溉条件下为6月18日, 考种后计算千粒重。
1.6 关联分析
利用AS-PCR标记检测自然群体材料的6-SFT-D
基因单倍型。以个体Q值作为协变量, 用TASSEL软
件 [22]进行群体结构分析 , 将6-SFT-D的单倍型和表
型性状数据进行关联分析。用SPSS13统计软件计算
不同单倍型的农艺性状值。
2 结果与分析
2.1 6-SFT-D不同基因组序列 SNP分析
利用6-SFT全长引物F1/R1在4份不同倍性材料
中扩增到基因的全长DNA序列, 二倍体野生近缘种
和六倍体小麦序列比对结果如图1。在六倍体小麦中
分离到3种6-SFT序列, 其中AABBDD-3序列与粗山
羊草 (DD)的序列相似度达到 99%, 因此推测
AABBDD-3序列来自于六倍体小麦的D基因组 , 命
名为6-SFT-D。利用6-SFT-D基因组特异引物F2/R2获
得6-SFT-D序列(图1)。引物F2/R2在4份二倍体小麦、
1份四倍体小麦和5份六倍体小麦中的扩增结果证实,
6-SFT-D序列位于D基因组(图2)。
利用F2/R2扩增出的目标片段长度为3362 bp,
包括4个外显子、3个内含子及5′和3′-UTR (图3)。外
显子区域依次位于30~323、464~472、1126~1986和
2487~3188 bp, 第2外显子与6-SFT-A1、6-SFT-A2序
列[19-20]相同, 均为5′-ATCCCAACG-3′; 3个内含子分
别位于324~463、473~1125和1987~2486 bp区段; 此
外, 1~29 bp为5′-UTR, 3189~3362 bp为3′-UTR。
图 1 六倍体小麦(旱选 10号)及其近缘种 6-SFT的序列比对
Fig. 1 Sequence alignment of 6-SFT in hexaploid wheat (cv. Hanxuan 10) and its wild relative species
AA: UR207; SS: Y2041; DD: Ae40; AABBDD-1: 6-SFT-A1; AABBDD-2: 6-SFT-A2; AABBDD-3: 6-SFT-D.
14 作 物 学 报 第 42卷
图 2 6-SFT-D基因组定位
Fig. 2 Genome locations of 6-SFT-D
M: DNA marker III; A: UR207; B: Y2041; AB: DS10; D1: Ae40;
D2: Y225; H: 旱选 10号; L: 鲁麦 14; O: Opata 85; W: W7984;
CS: 中国春。
M: DNA marker III; A: UR207; B: Y2041; AB: DS10; D1: Ae40;
D2: Y225; H: Hanxuan 10; L: Lumai 14; O: Opata 85; W: W7984;
CS: Chinese Spring.
图 3 小麦 6-SFT-D的结构及其 4个 SNP位点
Fig. 3 Schematic representation and four SNP in 6-SFT-D
gene sequence
2.2 6-SFT-D序列的多态性
对23份六倍体小麦材料(AABBDD)与5份粗山
羊草(DD)组成的多样性代表群体进行6-SFT-D全长
测序, 分析其序列多态性。在扩增片段为3362 bp的
6-SFT-D序列中共检测到4个多态性位点, 均为SNP
位点, 没有InDel (图3), 其中3个SNP位于非编码区,
1个位于编码区, 平均每841 bp有一个SNP位点。这4
个SNP位点包括3个转换 (A↔G、C↔T)和1个颠换
(A↔C), 转换是主要碱基突变类型。与4A染色体上
的6-SFT-A1和6-SFT-A2 [19-20]相比, 6-SFT-D的变异频
率(1SNP/841 bp)显著小于6-SFT-A1 (1SNP/234 bp)和
6-SFT-A2 (1SNP/242 bp), 进一步证明小麦的D基因
组比较保守。6-SFT-D在二倍体小麦中的变异频率
(1SNP/841 bp)大于在六倍体小麦(1SNP/3362 bp)中,
可能是六倍体小麦长期经受人工选择的缘故。
2.3 6-SFT-D多态性位点分布
在28份材料中, 6-SFT-D的序列多样性呈现不均
匀分布 , 共检测出的4个SNP位点中 , 其中3个位于
内含子, 分别位于内含子2和3 (图4)。在外显子4检测
到1个SNP, 并且属于同义突变。在6-SFT-D基因序列
外显子1、2、3和内含子1中没有发现SNP。6-SFT-D
基因全长的π值为0.0004, 其π值显著小于6-SFT-A1
和6-SFT-A2基因的π值0.00273和0.00218。
2.4 6-SFT-D单倍型分析
在28份材料中, 6-SFT-D序列聚类为3种单倍型,
分别是Hap I、Hap II和Hap III (图5), 分别对应SNP
组合C/A/G/C、C/A/G/T和A/G/A/C (表1)。Hap II与
图 4 6-SFT-D基因多态性位点分布的 Sliding-window 分析
Fig. 4 Sliding-window analysis of 6-SFT-D polymorphic sites
Hap I之间有1个SNP位点存在差异, Hap III与Hap I
之间有3个SNP位点存在差异, Hap II和Hap III之间
有4个SNP位点存在差异。
23份六倍体小麦材料中, 仅Opata为Hap III基因
型, 与 5 份二倍体材料聚在一类, 其他 22 份分为两
种单倍型(图 5)。其中, Hap I基因型 17份, 包括偃展
1 号、豫麦 18、小齐麦、PANDAS、鲁麦 14、晋麦
47、旱选 10号、大荔 1号、春 04 9th-5-1、中国春、
长武 131、长 6878、北京 8686、北京 10 号、白齐
麦、白糙麦和安 85中 124-1; Hap II基因型 5份, 包
括红和尚、W7984、沧州小麦、昌乐 5号和霸王鞭。
由于Hap III基因型六倍体小麦仅有 1 份, 因此本文
仅分析Hap I和Hap II与农艺性状的关联情况。
2.5 6-SFT-D等位变异分子标记的开发
为了区分6-SFT-D基因Hap I与Hap II, 根据2850
bp位点T/C变异设计AS-PCR引物F3/R3 (图6-A)。等
位特异引物的正向引物F3根据2850 bp位点的T/C变
异设计, 并依据引物错配原理在3′端第2位引入与A
强错配的碱基G; 反向引物R3与6-SFT-D基因组特异
引物R2相同。当2850 bp位点为T时扩增出500 bp左
右的条带, 为C时无扩增条带。当等位基因特异PCR
引物扩增结果是无带时, 则很难确定是PCR扩增确
实没有目标带还是其他原因导致的检测不到扩增产
物。为了增加实验的可靠性, 在此反应体系中加入
了另一对引物F4/R4, 此对引物在所有的材料中都
可检测到扩增产物。本试验中, 当2850 bp位点为T
时扩增出两条带, 为C时扩增一条带(图6-B)。
2.6 6-SFT-D 不同单倍型与相关农艺性状的关联
分析
2.6.1 6-SFT-D 不同单倍型与千粒重的关联分析
用 AS-PCR 标记扫描自然群体, 分子标记与农
艺性状的关联分析表明, 2009年和 2010年在灌溉条
件下 6-SFT-D基因两种单倍型 Hap I和 Hap II与千
第 1期 岳爱琴等: 小麦果聚糖合成酶基因 6-SFT-D多态性及其与 6-SFT-A2的累加效应 15
图 5 6-SFT-D序列单倍型关系树状图
Fig. 5 Phylogenetic tree for 6-SFT-D haplotypes
表 1 6-SFT-D序列的多态性位点
Table 1 Single nucleotide mutation in 6-SFT-D sequence
序号
No.
位点
Site
区域
Region
类型
Type
单核苷酸变异
Single nucleotide mutation (x/y)
Hap I Hap II Hap III
1 475 bp intron 2 SNP C/A C C A
2 841 bp intron 2 SNP A/G A A G
3 2243 bp intron 3 SNP A/G G G A
4 2850 bp exon 4 SNP C/T C T C
图 6 利用 6-SFT-D等位特异引物检测的基因型
Fig. 6 Genotypes detected by 6-SFT-D allele-specific primers
A: 引物设计示意图; B: 特异引物扩增结果, 上排有带为 F3/R3引物检测为 T突变, 无带为 C突变; 下排条带为 F4/R4扩增产物,
排除扩增失败。
A: Sketch map of primer design; B: Amplification profiles showing T-mutant with band in the upper panel and C-mutant without band
detected by primer pair F3/R3. The banding pattern in the lower panel indicate successful PCR using primer pair F4/R4.
16 作 物 学 报 第 42卷
粒重显著相关, 基因型 Hap I较 Hap II的千粒重平
均值分别高 2.13 g和 2.84 g。因此, Hap I为灌溉条
件下影响小麦千粒重的优异单倍型(表 2)。
2.6.2 6-SFT-D 两种单倍型千粒重的积累 在灌
浆进程的不同时期取样表明, 在灌浆初期(5月 26日)
Hap I基因型的千粒重与 Hap II的千粒重差异不显
著, 灌浆后期(6月 2日至 11日) Hap I的千粒重均高
于 Hap II (图 7)。因此认为, Hap I的品种灌浆速率比
Hap II的品种快, 使小麦籽粒成熟后Hap I的小麦品
种的千粒重显著高于 Hap II小麦品种。
表 2 灌溉条件下 6-SFT-D两种单倍型与小麦千粒重和穗长的关联分析
Table 2 Association analysis between 6-SFT-D haplotype and TGW in wheat under well-watered condition
2009 2010 性状及其统计指标
Trait and its statistical parameters Hap I Hap II Hap I Hap II
千粒重 Thousand-grain weight (g) 40.39±4.60 38.26±5.71 34.54±7.37 31.70±6.73
F值 F-value 4.525 4.335
P值 P-value 0.035 0.034
表型贡献率 Phenotypic variance explained (%) 2.460 1.940
穗长 Spike length (cm) 8.21±1.27 7.84±1.53 8.48±1.36 8.06±1.58
F值 F-value 3.942 5.301
P值 P-value 0.049 0.023
表型贡献率 Phenotypic variance explained (%) 1.840 2.500
图 7 灌浆期 6-SFT-D两种单倍型材料的千粒重增长情况
(2010年)
Fig. 7 Thousand-grain weight of two 6-SFT-D haplotypes
during grain filling period in 2010
2.6.3 6-SFT-D两种单倍型与穗长的关联分析
两年分析结果表明 , 在灌溉条件下6-SFT-D两
种单倍型与穗长显著相关, Hap I基因型的穗长较大,
2009年和2010年分别比Hap II基因型高0.37 cm和
0.42 cm (表2)。
2.7 6-SFT-D与 6-SFT-A2的累加效应
普通小麦中, 6-SFT-D基因分为两种单倍型, 其
中 Hap I为高千粒重的优异等位变异。小麦的 6-SFT-
A2 基因分为 3 种单倍型, 与千粒重显著相关, 其中
Hap III 为 6-SFT-A2 的高千粒重优异等位变异[20]。
2007—2010年连续 4年分析 6-SFT-D和 6-SFT-A2不
同单倍型组合基因型在雨养和灌溉条件下的表型性
状, 发现同时含有基因优异等位变异 Hap I+III的小
麦材料的千粒重平均值显著高于其他材料(图 8); 而
不带 6-SFT-D与 6-SFT-A2任何一个优异等位变异的
Hap II+I 小麦材料, 其千粒重平均值低。如在 2010
年灌溉条件下, Hap I+III 小麦材料的千粒重平均值
高达 43.2 g, 含有任何一个基因优异等位变异小麦
材料的千粒重平均值为 39.3~41.1 g, 而没有优异等
位变异的 Hap II+I和 Hap II+II基因型, 其千粒重平
均值仅为 39.2 g和 36.6 g, 说明 6-SFT-D和 6-SFT-A2
两个基因对千粒重的效应存在一定的累加作用。
3 讨论
6-SFT是小麦果聚糖合成过程中的关键酶基因,
在普通六倍体小麦中具有多个拷贝[20]。6-SFT-A1、
6-SFT-A2和6-SFT-D是6-SFT在普通小麦中的不同拷
贝。本课题组前期研究结果表明, 在小麦6-SFT-A1
的3269 bp中有13个SNP和1个 InDel, 频率为 /1个
SNP/251 bp和1个InDel/3269 bp [19]。小麦6-SFT-A2的
3149 bp序列中共检测到11个SNP和2个InDel, 在所
检测区域1个SNP/242 bp, 1个InDel/1333 bp [20]。本研
究在六倍体小麦材料中发现6-SFT-D的3362 bp序列
中仅有1个SNP, 没有InDel, 这与基因的基因组来源
有关, 进一步研究证明普通小麦的3个基因组中, D
基因组在进化上是最保守的[23]。
千粒重是小麦重要的产量构成因素。寻找影响
千粒重优异等位变异并开发功能标记, 是开展小麦
分子标记辅助选择育种、分子设计育种和转基因育
种的前提。近年来研究表明开花期茎秆中WSC含量
与粒重和籽粒产量均呈极显著正相关, 因此认为在
第 1期 岳爱琴等: 小麦果聚糖合成酶基因 6-SFT-D多态性及其与 6-SFT-A2的累加效应 17
图 8 不同环境条件下 6-SFT-D与 6-SFT-A2单倍型对千粒重的累加效应
Fig. 8 Accumulation effects on grain weight of 6-SFT-D and 6-SFT-A2 haplotypes in multi-environment
DS和 WW分别代表:雨养和灌溉条件, 其后数字表示年份, 如 07表示 2007年。每个柱形图上标的不同字母表示差异显著。
DS and WW indicate drought stress and well-watered conditions, respectively. Numbers followed DS or WW refer to years, such as 07 for
2007. Different letters in column of each haplotype indicate significant differences between haplotypes.
茎秆中高WSC含量是改良千粒重和产量的重要性状
之一[4, 24-27]。本研究结果表明小麦果聚糖合成酶基因
6-SFT-D影响小麦在灌溉条件下的千粒重, Hap I为
灌溉条件下影响小麦千粒重的优异单倍型, 为分子
标记辅助选择育种奠定基础。
基于单核苷酸多态性在关联分析中的成功应用,
初步证明这是一种发掘优异等位基因的有效途径。
目前关联分析策略主要集中于分析单个位点或单个
基因与性状的关系, 仅能发现一部分单独效应显著
的SNP位点。然而, 作物的许多重要性状都是由多个
基因控制的数量性状, 控制同一性状的基因之间往
往存在累加效应或联合效应。因此研究多个基因间
的累加效应已经成为深入解析数量性状分子遗传机
制的重要手段之一[28]。本研究发现, 不带有6-SFT-D
和6-SFT-A2基因任何一个优异等位变异的小麦材料
千粒重显著较低, 而同时含有两个基因优异等位变
异组合(Hap I+III)的小麦材料, 其千粒重显著高于
其他变异组合的材料, 说明6-SFT-D和6-SFT-A2两个
基因存在一定的累加效应。本文研究了小麦果聚糖
合成过程中6-SFT基因2个成员之间的累加效应, 但
是小麦千粒重是由多基因控制的数量性状, 目前有
许多研究通过关联分析策略解析与千粒重相关的单
个基因 [14-18,20], 进一步系统研究这些影响千粒重基
因的不同组合方式对千粒重的影响, 对于聚合最优
等位变异提高小麦千粒重将具有重要的指导意义。
4 结论
在小麦材料中检测到 6-SFT-D 基因的 4 个 SNP
位点, 分为 2种单倍型。根据 6-SFT-D基因 2850 bp
位点的核苷酸变异 T/C 开发了 AS-PCR 标记。在灌
溉条件下, 6-SFT-D单倍型分别与千粒重和穗长显著
关联, 其中 Hap I是提高千粒重的优异单倍型。在雨
养和灌溉条件下, 同时含有 6-SFT-D 与 6-SFT-A2 优
异等位变异的小麦材料千粒重平均值显著高于其他
材料, 说明 6-SFT-D 与 6-SFT-A2 的优异等位变异对
于提高小麦千粒重具有累加效应。
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