全 文 ：作物学报 ACTA AGRONOMICA SINICA 2015, 41(11): 16401647 http://zwxb.chinacrops.org/
ISSN 0496-3490; CODEN TSHPA9 E-mail: xbzw@chinajournal.net.cn

本研究由国家转基因生物新品种培育科技重大专项(2013ZX08002-003), 陕西省科技统筹创新工程计划项目(2014KTZB02-01-01)和陕西省重
点科技创新团队计划项目(2014KCT-25)资助。
* 通讯作者(Corresponding author): 李学军, E-mail: xuejun@nwsuaf.edu.cn
第一作者联系方式: E-mail: koucheng7417@163.com
Received(收稿日期): 2015-04-20; Accepted(接受日期): 2015-07-20; Published online(网络出版日期): 2015-08-05.
URL: http://www.cnki.net/kcms/detail/11.1809.S.20150805.0925.006.html
DOI: 10.3724/SP.J.1006.2015.01640
小麦粒重基因 TaGW2-6A等位变异的组成分析及育种选择
寇 程 高 欣 李立群 李 扬 王中华 李学军*
西北农林科技大学农学院 / 旱区作物逆境生物学国家重点实验室, 陕西杨凌 712100
摘 要: 位于 6A染色体的 TaGW2 是控制小麦籽粒大小的关键基因, 已发现其第 8外显子有一个 T碱基插入等位变
异, 其启动子区存在 Hap-6AA及 Hap-6AG等位变异。利用高分辨率熔解曲线分析技术(high resolution melting curve
analysis, HRM)和 Hap-6A-P1/P2 分子标记检测了 316 份小麦品种(系)的 TaGW2-6A 基因在上述 2 个位点的等位变异,
分析了其不同等位变异与粒长、粒宽和千粒重的相关性, 并以大面积推广的大粒品种周麦 22 为例, 解析 TaGW2-6A
基因优异等位变异在系谱选育中的遗传传递。共检测到 61 份 T 碱基插入等位变异(命名为 977T 基因型)和 255 份无
T碱基插入的等位变异(977基因型)材料; 在 977T基因型中, Hap-6AA (TA)和 Hap-6AG (TG)单倍型材料分别为 29
份和 32份, 在 977基因型中, Hap-6AA (A)和 Hap-6AG (G)单倍型材料分别为 160份和 95份。关联分析表明,
977T 基因型与 977基因型的粒长(P<0.05)、粒宽(P<0.001)和千粒重(P<0.001)均有显著差异, Hap-6AA 单倍型与
Hap-6AG 单倍型的粒长(P<0.05)、粒宽(P<0.05)和千粒重(P<0.001)也有显著差异。TaGW2-6A 基因编码区和启动子
区等位变异之间存在相互作用, 共同调控小麦籽粒的大小, 其中 TA 单倍型比 TG、A、G 单倍型更能增加小麦的
粒宽和粒重, 是优异的等位变异组合。周麦 22 为 TA 单倍型, 系谱分析表明, 该等位变异并非来源于亲本周 8425B,
而是来源于亲本辉县红, 且 TA 单倍型能够稳定遗传, 但是在常规育种选择过程中可能会丢失。本研究筛选出的
TaGW2-6A优异等位变异 TA单倍型材料及高通量分子检测方法为分子标记辅助育种提供材料和方法依据。
关键词: 小麦籽粒性状; TaGW2基因; 等位变异; 高分辨率熔解曲线(HRM); 分子标记辅助选择
Composition and Selection of TaGW2-6A Alleles for Wheat Kernel Weight
KOU Cheng, GAO Xin, LI Li-Qun, LI Yang, WANG Zhong-Hua, and LI Xue-Jun*
College of Agronomy, Northwest A&F University / State Key Laboratory of Crop Stress Biology in Arid Areas, Yangling 712100, China
Abstract: TaGW2 on chromosome 6A is a key gene governing kernel size of wheat (Triticum aestivum L.). There are a single
T-base insertion in the eighth exon of TaGW2 (977 bp) and two SNPs (Hap-6AA and Hap-6AG) in the promoter region. In this
study, 316 wheat varieties (lines) were detected by high resolution melting curve (HRM) analysis and Hap-6A-P1/P2 molecular
marker for TaGW2-6A allelic variations and their correlations with kernel length, kernel width, and thousand-kernel weight were
analyzed. Furthermore, the TaGW2-6A allelic variations were traced in the pedigree of the famous large-kernel variety Zhoumai
22. In the 977 bp position, 61 and 255 lines were detected with and without the T-base insertion, which were designated 977T and
977genotypes, respectively. In the 977T genotypes, 29 lines were Hap-6AA (TA) haplotype and 32 lines were Hap-6AG (TG)
haplotype. In the 977genotypes, 160 lines were Hap-6AA (A) haplotype and 95 lines were Hap-6AG (G) haplotype. Sig-
nificant difference was found in kernel length (P < 0.05), kernel width (P < 0.001) and thousand-kernel weight (P < 0.001) be-
tween 977T and 977genotypes. Similarly, significant difference was also found in kernel length (P < 0.05), kernel width (P <
0.05) and thousand-kernel weight (P < 0.001) between Hap-6AA and Hap-6AG haplotypes. The allelic variation in TaGW2-6A
encoding region and the promoter region jointly contributed to kernel size, and the TA haplotype was superior to A, TG, and G
haplotypes in increasing kernel width and weight. According to pedigree analysis, the Zhoumai 22 inherited the TA haplotype
from the parent Huixianhong, not from the popular parent Zhou 8425B. This haplotype is inheritable stably but tends to be lost in
第 11期 寇 程等: 小麦粒重基因 TaGW2-6A等位变异的组成分析及育种选择 1641


the process of wheat breeding. The results of this study provide not only a high-throughput molecular technique to detect wheat
TA haplotype but also breeding materials in marker-assisted selection of wheat.
Keywords: Grain traits of wheat; TaGW2; Allelic variation; High resolution melting curve (HRM); Marker-assisted selection
小麦是全球主要的粮食作物, 占世界总耕地面
积的四分之一[1]。小麦产量由单位面积穗数、穗粒
数和千粒重三因素构成, 其中千粒重在产量构成因
素中受遗传特性的影响最大 , 广义遗传力高达
59%~80%[2]。研究表明, 千粒重和穗粒数的增加对
陕西关中地区小麦品种产量的提高有较大贡献, 其
中千粒重的作用更为突出[3]。胡延吉等[4]提出, 随着
品种产量水平的提高, 单株穗数或单位面积穗数一
般没有相应增加或略有减少, 穗粒重成为进一步提
高品种产量水平的主导因素。Wu 等[5]研究表明, 小
麦粒重的显著增加对 1945 年到 2010 年间中国多个
小麦主产区产量的持续增长有较大贡献。可见, 在
品种选育过程中注重对千粒重的选择是提高小麦产
量的有效方法。
GW2基因是对作物粒重有较大贡献的一个功能
基因。在水稻中, OsGW2基因编码一个新型 E3泛素
连接酶, 通过 26S 蛋白酶体系统负调控种子细胞的
分裂[6]。在拟南芥中, 转 AtGW2 基因拟南芥籽粒千
粒重明显高于野生型[7]。在玉米中, 连锁不平衡、关
联分析及基因表达分析均表明 ZmGW2 基因控制玉
米粒重 [8]。在小麦中 , Hong 等 [9]通过构建 TaGW2
RNAi 表达载体并转化到小麦品种石 4185 中, 发现
转化后石 4185籽粒的粒宽、粒厚和粒重都显著增加,
证明 TaGW2 基因负调控小麦籽粒大小; Yang 等[10]
通过同源克隆得到小麦的粒重基因 TaGW2, 发现兰
考大粒中 TaGW2-6A基因第 8外显子 977 bp处有一
“T”碱基的插入, 关联分析表明该等位变异对小麦
粒重、粒宽有显著影响; Su 等[11]克隆了 TaGW2-6A
基因的启动子区, 序列比对分析发现存在 Hap-6AA
(593A 和739G)和 Hap-6AG (593G 和739A)两
种等位变异型, 相关性分析表明 Hap-6AA 是小麦
大粒的优异等位变异。
综上, TaGW2-6A 基因的编码区“T”插入等位
变异与启动子区 Hap-6A-A和 Hap-6A-G等位变异均
对小麦种子大小有重要影响。目前, 关于该基因编
码区和启动子区等位变异的相互作用及两个区域
优异等位变异基因型系谱分析的相关研究还未见
报道。
本研究以316份小麦品种(系)构成的自然群体
为材料, 利用 HRM 分析技术和 Hap-6A-P1/P2分子
标记检测 TaGW2-6A 基因编码区和启动子区的等位
变异, 研究 4 种等位变异与小麦粒长、粒宽和粒重
的关系, 同时以大面积推广的大粒品种周麦 22为例
分析了 TaGW2-6A 基因优异等位变异在品种系谱选
育中的遗传传递。旨在为粒重基因 TaGW2-6A 优异
等位变异的分子标记辅助选择育种提供材料和方法
依据。
1 材料与方法
1.1 供试材料及其性状测定
由 108 份我国小麦微核心种质、174 份黄淮麦
区育成的小麦品种(系)及 34 个具有代表性的国外品
种, 共计 316个小麦品种(系)构成的自然群体为研究
材料。在 2012—2014连续 2年在西北农林科技大学
北校区小麦育种试验田种植, 田间顺序排列, 人工
播种; 每个品种种植 1 行, 行长 2 m, 行距 0.23 m,
田间管理同大田。
在小麦收获晾干后, 从每份材料随机取 30粒完
整饱满的籽粒, 按其长度方向紧密排成一行测定其
长度, 再按籽粒宽度方向放置测定其宽度, 然后换
算成单个籽粒的粒长和粒宽(mm), 每份材料重复测
量 3次, 取平均值。随机取 200粒种子称重, 每份材
料 2次重复, 换算为千粒重(g)。
用 SPSS 19.0和 Microsoft Excel 2007计算和统
计分析调查数据, 用 LSR (least significant ranges)方
法比较基因型间的差异显著性。
1.2 TaGW2-6A基因等位变异的分子检测
每个品种取 0.2~0.3 g新鲜叶片, 液氮预冷后粉
碎放入 1.5 mL离心管, 按照 Gawel等[12]的方法提取
小麦基因组 DNA。
1.2.1 TaGW2-6A基因编码区“T”碱基插入等位变异
根据兰考大粒 TaGW2-6A 基因 T 插入位点附近
序列设计引物 HRM-P (F: 5′-ATGGGTGCTGCGGA
AAGT-3′; R: 5′-CGCTCCAGCTATCTGGTGAA-3′),
扩增片段长度为 38 bp。引物由宝生物工程(大连)有
限公司合成, 纯化级别为 PAGE。用 Light Cycler 480
(Roche)进行 PCR扩增及 HRM分析, 反应体系为 20
μL, 含 80 ng模板 DNA, 上下游引物各 0.4 µmol L–1,
10 μL Light Cycler HRM Master Mix (Roche), 1.5 mol
L–1 Mg2+ (Roche); 反应程序 , 首先进行普通 PCR
1642 作 物 学 报 第 41卷

(95 5℃ min; 95 30℃ s, 58 30℃ s, 72 2℃ s, 40个循环;
72 10℃ min), 再对其产物进行 HRM 分析, 即以
95 30℃ s使荧光染料结合到碱基上, 再降温至 59 ℃
30 s使解开的 DNA单链重新结合成双链结构, 随后
逐渐升温到 95℃, 每升高 1℃收集 25 次荧光信号,
最后迅速降到 37℃, 保持 10 s, 完成整个 HRM分析
反应。
1.2.2 HRM-P 引物扩增产物序列分析 中国春
和兰考大粒的 HRM反应产物经 3%琼脂糖凝胶电泳
分离, 将目标片段挖胶回收, 用 pUCm-T 载体克隆,
由生工生物工程(上海)股份有限公司测序。每个品种
至少测定 10个克隆。采用 DNAMAN软件分析引物
的扩增产物序列等位变异 , 并在 NCBI 数据库
(http://www.ncbi.nlm.nih.gov/)上进行比对。
1.2.3 TaGW2-6A 基因启动子区等位变异 利用
Su 等[12]设计的 Hap-6A-P1/P2 分子标记检测 316 份
供试材料中 TaGW2-6A 基因启动子区 Hap-6A–A 和
Hap-6A–G等位变异。
1.3 周麦 22的系谱分析
以同时含有两种优异等位变异(编码区为 T插入
型; 启动子区为 Hap-6AA 单倍型)的大粒品种周麦
22为例, 通过 HRM 分析技术及 Hap-6A-P1/P2分子
标记检测周麦22系谱中各亲本 TaGW2-6A 基因编码
区及启动子区等位变异的组成, 进而分析 TaGW2-
6A基因 T碱基插入等位变异以及启动子区 Hap-6A
A 和 Hap-6AG 等位变异的遗传传递规律。周麦22
于2007年通过国家审定, 截至2014年夏收, 在黄淮
麦区累计推广面积460多万公顷 , 是大粒高产品种
的代表。
2 结果与分析
2.1 供试材料 TaGW2-6A基因等位变异的组成分
析
HRM 分析结果显示 HRM-P 引物能够明显的区
分出兰考大粒与中国春高分辨率熔解曲线的差异。
目的片段扩增产物测序显示, 中国春扩增产物只有
一种序列, 而兰考大粒扩增产物存在两种序列, 一
种序列与中国春的序列完全相同, 推测其为 6B、6D
基因组 TaGW2扩增的产物; 另一种序列比中国春多
一个 T碱基插入(图 1), 将其在 NCBI数据库进行比
对后发现与 TaGW2-6A-LK目的序列完全相同, 由此
判断 HRM 分析技术显示出的熔解曲线的差异是由
TaGW2-6A基因 T碱基插入引起的。

图 1 HRM-P引物在中国春和兰考大粒中扩增产物的序列比对
Fig. 1 Sequence alignment of PCR products in Chinese Spring
and Lankaodali amplified with HRM-P primer

316份材料中有 61份材料的熔解曲线呈现与兰
考大粒的熔解曲线相近, 255份材料的熔解曲线呈现
与中国春的熔解曲线相近(图 2), 由此得出供试材料
中 T碱基插入材料为 61份(977T基因型), 无 T碱基
插入的材料为 255份(977基因型)。
用 Hap-6A-P1/P2 引物进行 PCR 扩增, 产物在
1%琼脂糖凝胶上电泳检测 , 区分启动子区
Hap-6AA (167 bp)和 Hap-6AG (218 bp)两种等位
变异材料(图 3), 结果 Hap-6AA 等位变异材料 189
份, Hap-6AG等位变异材料 127份。

图 2 977T和 977基因型的高分辨率熔解曲线分析
Fig. 2 High-resolution melting curve analysis of 977T and 977genotypes
红色、蓝色、绿色、黄色曲线分别表示兰考大粒、中国春、977T基因型和 977基因型熔解曲线。
The melting curves of Lankaodali, Chinese Spring, 977T genotype, and 977genotype are in red, blue, green, and yellow, respectively.
第 11期 寇 程等: 小麦粒重基因 TaGW2-6A等位变异的组成分析及育种选择 1643



图 3 TaGW2-6A基因启动子区的多态性分析
Fig. 3 Polymorphism analysis on promoter region of
TaGW2-6A
Hap-6AA和 Hap-6AG等位变异的扩增片段长度分别为 167 bp
和 218 bp。M: DL2000 marker; 1: 周麦 22; 2: 西农 2208; 3: 陕
229; 4: 蚂蚱麦; 5: 中麦 349; 6: 小偃 22; 7: 藁优 9618。
The sizes of amplified fragments were 167 bp for genotype
Hap-6AA and 218 bp for genotype Hap-6AG. M: DL2000 marker;
1: Zhoumai 22; 2: Xinong 2208; 3: Shaan 229; 4: Mazhamai;
5: Zhongmai 349; 6: Xiaoyan 22; 7: Gaoyou 9618.

根据 HRM和 Hap-6A-P1/P2分子标记分析结果,
将 316份材料分成 TA、TG、A和G四种单倍型, 分
别为 29、32、160和 95份。表 1列出了主要品种的
相关信息。
2.2 TaGW2-6A 基因等位变异与籽粒表型相关性
分析
供试材料粒重表型数据与 TaGW2-6A 等位变异
关联分析结果表明, 977T基因型与 977基因型材料
的粒长(P<0.05)、粒宽(P<0.001)和千粒重(P<0.001)
差异显著, 而Hap-6AA与Hap-6AG基因型之间粒
长(P<0.05)、粒宽(P<0.05)和千粒重(P<0.001)也有显
著差异。TA单倍型与 TG单倍型材料的粒长、粒宽
和千粒重差异不显著, 其中 TA 单倍型与A 单倍型
(P<0.05)和G单倍型(P<0.001)存在显著差异; TG单
倍型与A单倍型的 3个籽粒性状无显著差异, 但二
者都与G 单倍型(P<0.05)呈显著差异(表 2)。可见,
TA 单倍型比 TG、A、G 单倍型更能增加小麦的
粒宽和粒重, 是优异的等位变异组合。
2.3 周麦 22的系谱分析
根据分子标记检测结果, 周麦 22为 TA单倍型,
而其系谱中相关亲本在 TaGW2-6A 基因编码区和启
动子区的等位变异呈多样性(图 4)。周麦 22 是以周
麦 12/豫麦 49为母本、周麦 13为父本杂交选育而成
的, 其中周麦 12 和周麦 13 是A 单倍型材料; 周麦
13又是由周麦骨干亲本周 8425B和周麦 9号杂交选
育而成, 其中周 8425B 是 TA 单倍型; 豫麦 49 遗传
了周麦 22的 1/4血统, 而豫麦 49是 TA单倍型。可
见, 周麦 22的 TA单倍型并非来源于周麦 13的亲本
周 8425B, 而是来源于豫麦 49, 并通过系谱向上追
溯到豫麦 2 号。豫麦 2 号的一个亲本 65(14) 3 是矮
丰 3 号(A 单倍型)的姊妹系, 另一个亲本是辉县红
(TA单倍型), 因此推定, 豫麦 2号的 TA单倍型来源
于小麦地方品种辉县红。可见, TaGW2-6A基因的 TA
单倍型能够在品种选育过程中稳定遗传, 但如果选
择不当也可能丢失, 如蚂蚱麦的 TA 单倍型没有传
递到碧蚂 6号, 周 8425B的 TA单倍型没有传递到周
麦 13 (图 4)。

表 1 部分重要品种名称及基因型表型数据
Table 1 Part of important varieties and their genotype-phenotype data
品种
Variety
单倍型
Haplotype
粒长
KL (mm)
粒宽
KW (mm)
粒重
TKW (g)
来源
Origin
育成年份
Year released
兰考大粒 Lankaodali TA 8.05 3.62 51.25 中国河南 Henan, China —
西农 6028 Xinong 6028 TA 6.50 3.46 52.00 中国陕西 Shaanxi, China 1948
豫麦 49 Yumai 49 TA 6.74 3.52 48.94 中国河南 Henan, China 1998
水原 86 Suweon 86 TA 6.76 3.58 48.07 韩国 Public of Korea —
辉县红 Huixianhong TA 6.53 3.63 42.15 中国河南 Henan, China —
陕 213 Shaan 213 TA 7.30 3.22 40.98 中国陕西 Shaanxi, China 1986
加麦 5号 Jiamai 5 TA 6.41 3.54 48.33 加拿大 Canada —
周麦 20 Zhoumai 20 TA 6.61 3.63 56.29 中国河南 Henan, China 2003
绵 7198-8 Mian 7198-8 TA 6.64 3.50 49.66 中国四川 Sichuan, China —
西农 1376 Xinong 1376 TA 6.84 3.44 40.61 中国陕西 Shaanxi, China 1988
西农 2208 Xinong 2208 TA 7.57 3.16 40.87 中国陕西 Shaanxi, China 1997
周 8425B Zhou 8425B TA 7.45 3.76 52.68 中国河南 Henan, China 1988
周麦 22 Zhoumai 22 TA 6.54 3.46 51.15 中国河南 Henan, China 2007
蚂蚱麦 Mazhamai TA 6.51 3.72 36.83 中国陕西 Shaanxi, China 1930
豫麦 2号 Yumai 2 TA 6.12 3.23 37.31 中国河南 Henan, China 1977
晋麦 2418 Jinmai 2418 TA 6.69 3.07 43.87 中国福建 Fujian, China —
1644 作 物 学 报 第 41卷

(续表 1)
品种
Variety
单倍型
Haplotype
粒长
KL (mm)
粒宽
KW (mm)
粒重
TKW (g)
来源
Origin
育成年份
Year released
百农 3217 Bainong 3217 TA 6.70 3.02 35.16 中国河南 Henan, China 1981
冀麦 2号 Jimai 2 TA 7.00 3.28 46.73 中国河北 Hebei, China —
陕农 7859 Shaannong 7859 TA 7.57 3.31 47.58 中国陕西 Shaanxi, China 1984
康定小麦 Kangding Xiaomai TA 6.21 3.18 38.45 中国四川 Sichuan, China —
白蚂蚱 Baimazha TA 5.47 2.93 31.95 中国宁夏 Ningxia, China —
青春 28 Qingchun 28 TA 6.98 3.46 49.29 中国青海 Qinghai, China 1970
毕麦 26 Bimai 26 TA 7.13 3.27 40.62 中国贵州 Guizhou, China 1979
去麦 34 Qumai 34 TA 6.59 3.13 44.70 中国云南 Yunnan, China —
同家坝小麦 Tongjiaba Xiaomai TA 6.21 2.99 31.25 中国四川 Sichuan, China —
红花麦 Honghuamai TA 6.31 3.23 34.98 中国四川 Sichuan, China —
成都光头 Chengduguangtou TA 6.34 2.98 37.30 中国四川 Sichuan, China 1952
酱麦 Jiangmai TA 6.50 3.26 36.81 中国贵州 Guizhou, China —
汉中白 Hanzhongbai TA 6.21 2.93 32.30 中国陕西 Shaanxi, China —
陕 253 Shaan 253 TG 7.43 3.70 42.95 中国陕西 Shaanxi, China 1994
西农 2611 Xinong 2611 TG 7.21 3.35 43.76 中国陕西 Shaanxi, China 1991
武农 886 Wunong 886 TG 6.38 3.33 51.75 中国陕西 Shaanxi, China 2009
邯 6172 Han 6172 TG 6.69 3.25 47.77 中国河北 Hebei, China 1995
农林 10号 Norin 10 TG 7.47 3.73 49.54 日本 Japan —
临旱 957 Linhan 957 TG 7.37 3.60 51.65 中国山西 Shanxi, China —
藁优 9618 Gaoyou 9618 TG 6.74 3.10 36.27 中国河北 Hebei, China 2005
扬麦 5号 Yangmai 5 TG 6.94 3.00 36.69 中国江苏 Jiangsu, China 1991
西农 9814 Xinong 9814 TG 6.65 3.41 52.70 中国陕西 Shaanxi, China —
胜利麦 Triumph TG 6.21 2.77 37.83 美国 United States —
中农 28 Villa Glori TG 6.64 2.97 33.10 意大利 Italy —
高原 506 Gaoyuan 506 TG 6.93 3.34 46.05 中国青海 Qinghai, China 1971
宁春 4号 Ningchun 4 –A 7.12 3.46 40.79 中国宁夏 Ningxia, China 1981
中麦 895 Zhongmai 895 –A 7.17 3.11 47.87 中国河北 Hebei, China 2012
天麦 989 Tianmai 989 –A 6.92 3.31 44.23 中国陕西 Shaanxi, China 2012
周麦 12 Zhoumai 12 –A 5.99 2.99 34.50 中国河南 Henan, China 1999
周麦 13 Zhoumai 13 –A 6.39 3.26 47.93 中国河南 Henan, China —
周麦 9号 Zhoumai 9 –A 5.53 2.90 38.93 中国河南 Henan, China 1980
温 394 Wen 394 –A 6.96 3.15 32.40 中国河南 Henan, China —
碧蚂 6号 Bima 6 –A 5.24 3.14 36.32 中国陕西 Shaanxi, China 1948
矮丰 3号 Aifeng 3 –A 6.45 3.03 33.70 中国陕西 Shaanxi, China 1970
咸农 39 Xiannong 39 –A 7.01 3.09 37.44 中国陕西 Shaanxi, China 1964
小偃 6号 Xiaoyan 6 –A 6.63 3.38 43.09 中国陕西 Shaanxi, China 1981
小偃 22 Xiaoyan 22 –A 6.97 3.28 38.86 中国陕西 Shaanxi, China 2003
郑麦 9023 Zhengmai 9023 –A 7.12 3.15 46.36 中国河南 Henan, China 2009
中麦 349 Zhongmai 349 –A 6.62 2.79 42.85 中国河北 Hebei, China 2009
新麦 9号 Xinmai 9 –A 6.49 3.26 42.99 中国河南 Henan, China 1997
存麦 1号 Cunmai 1 –A 6.76 3.38 44.25 中国河南 Henan, China 2011
浚麦 55 Xunmai 55 –A 6.27 3.06 46.70 中国河南 Henan, China —
淮麦 20 Huaimai 20 –A 7.27 3.46 44.07 中国江苏 Jiangsu, China 2003
丰产 3号 Fengchan 3 –G 6.34 3.13 36.86 中国陕西 Shaanxi, China 1964
鲁麦 1号 Lumai 1 –G 6.19 3.21 38.13 中国山东 Shandong, China 1975
数据为 2012–2013和 2013–2014两年度的平均值。—表示育成时间未知。
Data are the means over two years (2012–2013 and 2013–2014 wheat seasons). “—” indicates released year unknown.
第 11期 寇 程等: 小麦粒重基因 TaGW2-6A等位变异的组成分析及育种选择 1645


表 2 TaGW2-6A基因等位变异的表型关联分析
Table 2 Correlation analysis of TaGW2-6A polymorphism and phenotype
基因型/单倍型
Genotype/haplotype
粒长
Kernel length (mm)
粒宽
Kernel width (mm)
千粒重
1000-kernel weight (g)
2012–2013
977T 6.67±0.07 aA 3.30±0.03 aA 42.40±0.82 aA
977 6.41±0.03 bA 3.13±0.02 bB 38.07±0.40 bB

Hap-6AA 6.52±0.04 aA 3.19±0.02 aA 40.46±0.47 aA
Hap-6AG 6.39±0.05 bA 3.11±0.02 bA 36.60±0.57 bB

TA 6.73±0.10 aA 3.36±0.05 aA 43.43±1.19 aA
A 6.48±0.04 bA 3.17±0.02 bB 39.96±0.51 bB
TG 6.62±0.10 abA 3.25±0.05 abAB 41.46±1.13 abAB
G 6.31±0.06 cC 3.07±0.03 cB 34.96±0.66 cC
2013–2014
977T 6.61±0.07 aA 3.26±0.03 aA 41.66±0.80 aA
977 6.35±0.03 bA 3.10±0.02 bB 37.72±0.39 bB

Hap-6AA 6.45±0.04 aA 3.16±0.02 aA 39.95±0.45 aA
Hap-6AG 6.32±0.05 bA 3.09±0.02 bA 36.29±0.55 bB

TA 6.68±0.10 aA 3.29±0.05 aA 42.64±1.16 aA
A 6.41±0.04 bA 3.14±0.02 bA 39.46±0.49 bA
TG 6.54±0.10 abA 3.23±0.05 abA 40.77±1.10 abA
G 6.24±0.06 cB 3.04±0.03 cB 34.78±0.64 cB
同一年度中, 不同大写和小写字母分别表示 TaGW2-6A位点 2 种基因型之间或启动子区 4 种单倍型之间在 0.001 和 0.05 概率水
平下差异显著。
In each growing year, values followed by different capitals and lowercases are significantly different between TaGW2-6A genotypes or
among TaGW2-6A haplotypes at P < 0.001 and P < 0.05, respectively.

图 4 周麦 22系谱
Fig. 4 Pedigree of Zhoumai 22
●: TA单倍型; ○: A单倍型; △: G单倍型; ?: 没有进行分子检测。
●: TA genotype; ○: A genotype; △: G genotype; ?: not detected.
1646 作 物 学 报 第 41卷

3 讨论
在 TaGW2-6A 基因 T 插入等位变异的品种筛选
过程中, Yang等[10]利用 AS-PCR技术来筛选 T基因
型材料 , Liu 等 [13]针对特异等位位点设计了多对
AS-PCR 引物, 发现该类引物在扩增过程中无法达
到稳定检测特异等位位点的目的。我们在利用
AS-PCR技术检测的过程也发现其重复性差的问题。
目前为止, 小麦粒重性状相关的分子标记被开发的
较多, 但能够直接用于辅助育种的很少[14]。高分辨
率熔解曲线分析(high resolution melting curve analy-
sis, HRM)是 Gundry等[15]于 2003年提出并最初应用
于 SNP 检测分析的一项新技术, 具有灵敏度高、特
异性强、速度快、通量高、操作简便等优点, 近些
年已经用于标记辅助选择、突变检测及种质鉴定等
研究[16]。例如, 利用该技术, Ganopoulos等[17]分析菜
豆 SSR 标记检测结果, 实现了菜豆品种的快速准确
鉴定; Jeong等[18]利用 COSII标记和Waxy基因的 SNP
标记数据, 对辣椒种质资源进行了鉴定; Han 等[19]利
用四倍体苜蓿的多个 SNP 位点数据, 对其亲本及后
代群体进行 SNP分型; Hofinger等[20]将 HRM技术用
于大麦 eIF4E 等位变异筛选。本研究将 HRM 技术
引入小麦 TaGW2-6A 基因等位变异分析, 我们设计
的HRM-P引物组合能有效区分两种基因型, 准确率
达到 100%且重复性良好, 为 TaGW2-6A基因编码区
优异等位变异的分子标记辅助选择提供了高通量的
分子检测方法。
Yang 等[10]以兰考大粒与中国春为亲本构建 F2:3
群体 , 通过 TaGW2-6A 基因型与表型的关联分析 ,
证实该基因位点 T 插入突变与籽粒的表型相关, 能
够显著增加粒宽和粒重。Su等[11]利用自然群体进行
关联分析, 发现Hap-6AA相对于Hap-6AG是优异
等位变异类型。本研究进一步表明, TaGW2-6A基因
TA单倍型的粒宽和粒重大于 TG、A和G单倍型,
TG 和A 单倍型的粒宽和粒重显著大于G 单倍型,
而 TG单倍型与A单倍型对粒宽、粒重的作用不显
著, 说明 TaGW2-6A基因 TA单倍型是优异的等位变
异组合。然而 , 在 977T 基因型中也出现如藁优
9618、中农 28、定西 24 等粒重较小的材料 , 其
TaGW2-6A基因启动子区为Hap-6AG等位变异; 同
时, 在 977基因型中也存在周麦 18、中麦 895等籽
粒较大的材料 , 其 TaGW2-6A 基因启动子区为
Hap-6AA 等位变异。根据本研究结果推测 ,
TaGW2-6A 基因编码区和启动子区等位变异之间存
在相互作用, 共同调控 TaGW2-6A 基因表达, 从而
控制小麦籽粒的大小和粒重。
本研究利用 HRM 分析技术以及 Hap-6A-P1/P2
分子标记, 在蚂蚱麦、西农 6028、辉县红、周 8425B、
豫麦 49、西农 1376、豫麦 2 号、周麦 22 等黄淮麦
区的骨干亲本中均检测到 TA 单倍型, 说明本研究
采用的技术策略可用于小麦 TaGW2-6A 优异等位变
异组合的检测和筛选。另一方面, 利用该方法我们
进行了周麦 22 TA单倍型的系谱追踪, 发现 TA单倍
型是从辉县红、豫麦 2 号、豫麦 49 传递到周麦 22
中, 而周麦 22的其他亲本, 如蚂蚱麦、周 8425B, 其
TA单倍型没能传递给后代, 说明育种过程中如果选
择不当, 将会导致优异基因丢失。本研究采用的分
子标记检测技术和方法, 可有效监测小麦遗传改良
中 TaGW2-6A 基因优异等位变异及其单倍型的传递
过程, 提高传统育种的目标性和育种速度, 为加速
培育突破性新品种提供技术支撑。
4 结论
利用 HRM分析技术和 Hap-6A-P1/P2分子标记
对 316份小麦品种(系)进行了检测, 发现约一半品种
(160 份, 50.6%)为A 单倍型, 其次为G 单倍型(95
份, 30.1%), TA和 TG单倍型品种较少, 分别为 29份
(9.2%)和 32 份(10.1%), 尤其是优异等位变异组合
TA 单倍型的频率最低。TaGW2-6A 基因编码区和启
动子区等位变异之间存在相互作用 , 共同调控
TaGW2-6A基因从而控制小麦籽粒的大小。
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