全 文 ：作物学报 ACTA AGRONOMICA SINICA 2012, 38(11): 1997−2006 http://www.chinacrops.org/zwxb/
ISSN 0496-3490; CODEN TSHPA9 E-mail: xbzw@chinajournal.net.cn

本研究由国家自然科学基金项目(30971764, 31171554)和国家转基因生物新品种培育重大专项(2011ZX08002-003)资助。
* 通讯作者(Corresponding author): 田纪春, E-mail: jctian@sdau.edu.cn, Tel: 0538-8242040
第一作者联系方式: E-mail: yuhaixia66@126.com
Received(收稿日期): 2012-03-19; Accepted(接受日期): 2012-07-05; Published online(网络出版日期): 2012-09-10.
URL: http://www.cnki.net/kcms/detail/11.1809.S.20120910.1400.020.html
DOI: 10.3724/SP.J.1006.2012.01997
小麦淀粉糊化特性与 DArT标记的关联分析
于海霞 田纪春*
山东农业大学作物生物学国家重点实验室 / 山东省作物生物学重点实验室, 山东泰安 271018
摘 要: 小麦淀粉糊化特性是评价小麦加工品质和品质育种的重要指标之一。对不同年份和地点 5 个环境生长的矮
孟牛姊妹系及其衍生系共 109份材料的 RVA参数( 澥峰值黏度、低谷黏度、稀 值、最终黏度、回生值和糊化温度)观
测, 并利用混合线性模型分析其与覆盖小麦全基因组的 971个 DArT (Diversity Array Technology)标记的关联性。结果
表明, 分布于 19条染色体上的 70个 DArT标记与上述 RVA参数显著关联(P≤0.001), R2值范围是 0.2%~23.3%。2A、
2B和 2D染色体上标记与多个 RVA参数都有关联, 且效应值较大。研究结果为淀粉糊化特性的分子标记辅助选择提
供了重要的信息。
关键词: 小麦; 淀粉糊化特性; 矮孟牛; 关联分析; DArT标记
Association between Starch Pasting Properties and DArT Markers in Common
Wheat
YU Hai-Xia and TIAN Ji-Chun*
State Key Laboratory of Crop Biology / Shandong Key Laboratory of Crop Biology, Shandong Agricultural University, Tai’an 271018, China
Abstract: Starch pasting properties are important indicators in the evaluation of processing quality and quality breeding in wheat
(Triticum aestivum L.), which are commonly represented by RVA parameters including peak viscosity, trough viscosity, break-
down, final viscosity, setback, and pasting temperature. These RVA parameters of Aimengniu and its derived progenies planted in
five environments in two locations from 2007 to 2010 were determined, and the association between the RVA parameters and 971
DArT (Diversity Array Technology) markers were analyzed using the mixed linear model. Seventy DArT markers distributed on
19 chromosomes were significantly associated with the six RVA parameters (P ≤ 0.001, R2 = 0.2–23.3%). The markers on chro-
mosomes 2A, 2B, and 2D were identified to have large effects and associated with several RVA parameters. This result provides
an important information for marker-assisted selection on starch pasting properties in wheat.
Keywords: Wheat; RVA parameters; Aimengniu; Association mapping; DArT markers
小麦是我国主要粮食作物之一, 淀粉约占小麦
籽粒重的 75%, 与食品的加工品质, 特别是面条品
质的关系极为密切。小麦淀粉糊化特性是衡量小麦
加工品质的重要指标之一[1-2], 研究淀粉糊化特性的
遗传变异对于小麦品质育种具有重要意义。姚大年
等[3]认为基因型、环境及其互作都不同程度地影响
面粉的 RVA特性。李继刚等[4]发现糯性小麦 RVA峰
值黏度明显低于其亲本。赵华等[5]研究指出峰值黏
度特性在不同的杂种衍生系之间变异幅度很大, 甚
至产生了属间杂种优势。李韬等[6-7]发现 RVA 特征
值具有较高的遗传力 , 品种间的变异明显。Udall
等[8]用 RIL 群体检测到 9 个控制黏度的 QTL, 分布
在 1AS、2A、2B、2DL 和 3BL 染色体上。Kuchel
等[9]报道了 2B、7A和 7D染色体上的 3个 QTL, 可
解释 7%~10%的表型变异。Batey[10]等利用 2 个 DH
群体, 把控制峰值黏度的 QTL 定位在 4A 染色体的
Wx-B1基因和 7A染色体的Wx-A1基因附近, 最终黏
度 QTL定位在 4A染色体的 Wx-B1基因附近。吴云
鹏等[11]检测到 5 个控制峰值黏度和稀澥值的 QTL,
位于 1B、4A、5B、6B和 7A染色体上。
1998 作 物 学 报 第 38卷

已有的大量研究结果为了解小麦淀粉糊化特性
的遗传机制提供了理论指导, 有些 QTL位点已用于
小麦的分子标记辅助育种中。但是利用双亲本衍生
的遗传群体鉴定的 QTL, 由于遗传背景相对简单、
基因等位变异度低[12], 往往不能解释淀粉糊化特性
在复杂遗传群体的变异。另外, 双亲本定位的 QTL
解析率低, 通常只能将位点(基因)定位在 10~30 cM
内。因此 , 已报道的与小麦淀粉糊化特性相关的
QTL位点在分子标记辅助育种应用中受到很大的限
制。
为了克服以上传统双亲本遗传群体定位的 QTL
位点所存在的问题, 近年来国内外的研究者使用全
基因组关联分析的方法[13]和比较复杂的遗传群体—
—自然群体, 利用连锁不平衡原理鉴定某一群体内
目标性状与遗传标记或候选基因的关系, 进而鉴定
出其优异等位变异位点, 用于分子标记辅助育种研
究[12-14]。全基因组关联分析所定位的 QTL位点, 解
析率高, 甚至可直接鉴定出控制目标性状的主效基
因[15], 并且已成功用于水稻、玉米、大麦、普通小
麦和硬粒小麦等农作物复杂农艺性状 QTL 位点的
鉴定[13-18]。
多样性微阵列技术(Diversity Arrays Technology,
DArT)是一项依赖于微阵列芯片杂交的标记新技术,
由于其具有省时、高通量、低花费、无需预先知道
研究对象的DNA序列等优势, 正逐渐应用到多种作
物研究中(http://www.diversityarrays.com/)。目前有
关该标记的研究报道不多, 国内利用 DArT 技术进
行遗传研究的报道也极少[19]。
矮孟牛是通过三亲本杂交选育的优异小麦遗传
材料, 已被广泛用作骨干亲本, 其系谱为(矮丰 3 号
//孟县 201/牛朱特)。本研究利用矮孟牛姊妹系及其
衍生系 , 通过关联分析对小麦淀粉糊化特性进行
QTL 定位, 以求找到与糊化参数紧密连锁的 DArT
标记, 为分子标记辅助选择和分子设计育种提供参
考。
1 材料与方法
1.1 植物材料
共选用矮孟牛姊妹系及其亲本和衍生系 109 份
材料(见附表), 其中矮孟牛 3个亲本及 7个姊妹系由
国家小麦改良中心泰安分中心提供, 其余育成品种
(系)由中国农业科学院作物科学研究所国家种质资
源库提供。
1.2 田间试验及淀粉糊化特性测试
2007—2010连续 4年分别在山东农业大学农场
(山东泰安)和安徽宿州紫芦农场 5 个田间条件下种
植。采用完全随机区组设计, 3次重复; 3行区, 行长
2 m, 行距 0.25 m。按当地小麦产量品种比较试验进
行田间管理。成熟期分小区混收籽粒。
收获后室温储藏 3个月 , 用布勒实验磨
(model-MLU 300 M/s Buhler, Uzwil, 瑞士)制粉。以
3-D型 Rapid Viscosity Analyser (RVA, Newport Sci-
entific Co. Ltd., 澳大利亚)按 AACC 76-21标准方法
1测定糊化特性, 2次重复。用 TCW (Thermal Cycle for
Windows)配套软件分析。RVA参数包括峰值黏度、低
澥谷黏度、稀 值、最终黏度、回生值和糊化温度。
用 SPSS13.0 分析 109 份材料 RVA 参数的测定
值, 单独分析每个环境中小麦淀粉 RVA参数值。
1.3 DArT标记的分析
按 Triticarte Pty. Ltd. (Canberra, Australia; http://
triticarte.com.au/)介绍的步骤, 用 CTAB 法提取基因
组 DNA。用 0.8%琼脂糖(含 EB终浓度 0.5 µg mL–1)
电泳检测 DNA浓度和纯度。
由 Triticarte Pty. Ltd. (Canberra, Australia)进行
所有DNA样品的分子标记扫描, 选择在小麦上开发
的 7 000个 DArT标记。已知图谱包括 Cranbrook×
Halberd (339个 DArT)[20]、Arina × NK93604 (189个
DArT)[21]、Avocet × Saar (112个DArT) [22]、Colosseo×
Lloyd (392个 DArT) [23]、包含 779个 DArT标记的
图谱[24]、3B physics map [25]以及由 Triticarte Pty. Ltd.
整合在 9个遗传群体上的信息(http://www.triticarte.
com.au/)。利用 Mapchart 2.1软件[26]构建小麦 DArT
标记遗传图谱。
1.4 群体结构分析
在小麦的 21条染色体长臂和短臂上各选 1个标
记, 共 42 个 DArT 标记, 用 Structure 2.0 软件[27]进
行群体结构的分析, 采用 admixed model, 设 K值为
2~12, 参数 iterations 为 100 000, burn-in period 为
100 000。每个 K值重复运行 5次。以设定的 K所对
应的最大似然值为目标, 来选择合适的 K 值作为亚
群数目。
1.5 连锁不平衡分析
使用 TASSEL 2.0.1 (http://www.maizegenetics.
net)计算已定位 DArT 标记间的连锁不平衡(r2), 排
除稀有等位基因(f<0.10)后进行 1 000次排列计算。
分别计算相同染色体位点间和不同染色体不连锁位
第 11期 于海霞等: 小麦淀粉糊化特性与 DArT标记的关联分析 1999


点间的连锁不平衡。
1.6 性状和标记的关联分析
应用 TASSEL 2.1软件(http://www.maizegenetics.
net/)中的 mixed linear model进行性状和标记之间的
关联分析, 采用 Structure 2.0 计算的群体结构数据,
由 TASSEL 2.1计算 Kinship。当标记的 P≤0.001时
认为与性状存在关联。
2 结果与分析
2.1 RVA参数的表型变异及参数之间的相关性
RVA 参数在不同材料中变异幅度较大, 但在不
同年份、不同地点间差异较小(表 1)。RVA参数之间
存在不同程度的正相关, 其中最终黏度与低谷黏度
相关系数最大(0.94), 其次是与峰值黏度(0.90); 反
弹值与其余 4个参数都呈极显著正相关(表 2)。

表 1 RVA参数的表型变异
Table 1 Phenotypic performance for RVA profile parameters
参数与环境
Parameter and environment
最小值
Min.
最大值
Max.
平均值
Mean
遗传方差
VG
误差方差
VE
峰值黏度 Peak viscosity
E1 101.6 243.3 185.5 24.2 8.5
E2 126.8 382.1 180.0 20.9 9.6
E3 129.0 351.8 237.5 23.7 7.7
E4 108.3 236.9 187.6 21.4 4.6
E5 106.6 261.8 194.8 23.8 3.0
低谷黏度 Trough viscosity
E1 29.4 167.5 129.8 20.0 8.7
E2 52.6 262.6 130.5 18.4 6.6
E3 54.5 200.6 142.7 18.9 5.2
E4 64.5 183.1 139.8 18.5 4.4
E5 51.1 203.0 133.4 31.3 0.6
澥稀 值 Breakdown
E1 33.7 113.3 55.7 10.0 2.6
E2 20.1 119.5 49.7 10.2 3.5
E3 29.5 111.3 49.9 8.9 3.2
E4 28.2 78.3 47.8 8.5 2.0
E5 15.8 86.8 61.4 11.2 2.7
最终黏度 Final viscosity
E1 72.2 266.7 216.4 27.2 11.7
E2 146.5 421.9 219.2 24.2 9.5
E3 143.0 376.9 275.6 30.0 7.4
E4 130.3 287.7 224.6 23.7 6.3
E5 76.2 298.1 212.7 32.6 6.5
回生值 Setback
E1 42.8 136.8 86.6 8.8 3.7
E2 60.3 159.3 88.6 8.3 3.7
E3 68.5 173.5 90.0 14.7 0.4
E4 57.3 110.6 84.8 8.0 2.1
E5 49.1 101.4 81.3 12.5 1.2
糊化温度 Pasting temperature
E1 63.5 81.6 69.3 4.6 0.5
E2 60.9 81.6 69.1 4.7 0.6
E3 55.1 80.7 66.3 4.1 1.3
E4 61.8 77.4 65.5 1.9 0.6
E5 62.6 74.5 65.9 2.1 0.4
E1: 2007年泰安点; E2: 2008年泰安点; E3: 2009年泰安点; E4: 2010年泰安点; E5: 2010年宿州点。
E1: 2007, Tai’an; E2: 2008, Tai’an; E3: 2009, Tai’an; E4: 2010, Tai’an; E5: 2010, Suzhou.

2000 作 物 学 报 第 38卷

表 2 RVA参数两两之间的相关性系数
Table 2 Pairwise correlation coefficients for RVA profile parameters
峰值黏度
Peak viscosity
低谷黏度
Trough viscosity
澥稀 值
Breakdown
最终黏度
Final viscosity
回生值
Setback
低谷黏度 Trough viscosity 0.878**
澥稀 值 Breakdown 0.557** 0.200*
最终黏度 Final viscosity 0.899** 0.944** 0.237*
回生值 Setback 0.721** 0.681** 0.263** 0.860**
糊化温度 Pasting temperature 0.228* 0.055 0.390** 0.105 0.154
* P<0.05; ** P < 0.01.

2.2 DArT标记分析及遗传图谱构建
基因组扫描共产生 971个多态性DArT标记, 其
多样性指数 PIC 值范围是 0.054~0.500, 平均值为
0.408。由于一些标记位点未知图谱信息及排除稀有
等位基因, 仅 446个 DArT标记用于遗传构图。这些
DArT 标记分布于小麦的 21 条染色体上, 其多样性
指数 PIC值范围是 0.088~0.500, 平均值为 0.411。
2.3 群体结构
用平均分布于 21条染色体上的 42个 DArT标
记对 109 份材料进行群体结构检测, 发现供试材料
存在群体结构。当 K=4时, ΔK值最高。因此, 供试
材料应分为 4组(图 1)。

图 1 109份“矮孟牛”衍生系小麦材料的群体结构
Fig. 1 Population structure of 109 accessions of “Aimengniu” parents and their derived progencies based on DArT markers

2.4 连锁不平衡
在 109 个小麦材料中, 不连锁标记 r2 (squared
allele-frequency correlations)间 95%处的评估值为
0.0736。Breseghello 和 Sorrells [16]推测, 当位点间
LD的 r2 > 0.0736时, 它们可能由于遗传连锁, LD衰
退距离为 23.6 cM (图 2)。

图 2 LD (r2)值随遗传距离衰减散点图
Fig. 2 Scatterplot of the linkage disequilibrium (r2) of marker
pairs along the genetic distances in centiMorgen
2.5 RVA参数的关联分析
利用各环境的数据独立寻找遗传关联 , 在
P≤0.001水平上确定了 RVA参数的 130个标记—性
状关联(marker-trait association, MTA), 包括 70个定
位与未定位的 DArT标记, 分布于除 3D和 4D染色
体外的其余 19 条染色体上(表 3 和图 3), 关联标记
解释的变异比例(R2)范围是 0.2%~23.3% (表 3)。
检测到 26个与峰值黏度显著关联的标记, 分布
在 1A、2A、2B、2D、3A、3B、4A、5B、6B和 7B
染色体上。除标记 wPt-8455 的表型解释率较小外,
其余标记解释率均较高 , 尤其是标记 wPt-1489、
wPt-9402和 wPt-9423位置相同(2B, 57.8 cM), 且完
全连锁不平衡(r2=1), 对性状的解释率(R2)最高, 在
P≤0.0001 水平下 R2 值依次为 16.7%、16.3%和
16.8%。
检测到 28个与低谷黏度显著关联的标记, 分布
在 1B、2A、2B、2D、3A、3B、5A、5D、6B和 7B
染色体上。wPt-1489、wPt-9402 和 wPt-9423 在
P≤0.0001水平的 R2依次为 20.3%、19.4%和 18.5%。
第 11期 于海霞等: 小麦淀粉糊化特性与 DArT标记的关联分析 2001


表 3 与 RVA参数显著相关的标记位点及其对表型变异的解释
Table 3 Marker loci associated with RVA parameters and their explanation of phenotypic variations
R2 (%) 染色体
Chr.
标记
Marker
位置
Position
(cM)
峰值黏度
Peak viscosity
低谷黏度
Trough viscosity
澥稀 值
Breakdown
最终黏度
Final viscosity
回生值
Setback
糊化温度
Pasting temperature
wPt-667252 7.8 8.6* (E3)
wPt-730885 7.8 6.9* (E3)
1A
wPt-8455 27.1 0.2** (E2)
wPt-6434 23.2 10.0* (E3)
wPt-1911 105.5 0.5** (E5)
1B
wPt-4343 — 7.7* (E5) 6.9* (E5)
1D wPt-669498 230.7 8.2
* (E4)
10.7* (E5)
wPt-6687 7.9 13.2* (E1) 12.7* (E1) 20.8** (E1) 15.9** (E1)
wPt-9277 53.0

10.2** (E2)
9.4* (E4)
11.0* (E5)
wPt-665330 132.6 0.5* (E4)
wPt-5498 139.7 11.1* (E1) 12.5* (E1) 10.7* (E1)
2A
wPt-0553 — 11.4* (E1) 14.1* (E1) 16.9** (E1) 13.3* (E1)
wPt-8404 17.2 11.0* (E1)
wPt-1489 57.8 16.7** (E1) 20.3** (E1) 19.1** (E1)
wPt-3561 57.8 12.4* (E1) 9.6* (E3)
wPt-9402 57.8 16.3** (E1) 19.4** (E1) 18.1** (E1)
2B
wPt-9423 57.8 16.8** (E1) 18.5** (E1) 17.7** (E1) 23.3
** (E1)
15.1** (E2)
wPt-8319 3.9 10.1* (E1) 9.5* (E1) 10.4* (E1) 9.5* (E1)
wPt-665836 17.7 14.2** (E1) 13.0* (E1) 13.7* (E1) 10.4* (E1)
wPt-730427 17.7 14.0* (E1) 13.4* (E1) 14.6* (E1) 11.3* (E1)
wPt-7825 — 10.1* (E1) 9.5* (E1) 10.4* (E1) 9.5* (E1)
wPt-7921 — 10.1* (E1) 9.5* (E1) 10.4* (E1) 9.5* (E1)
wPt-1991 5.6 10.5* (E1)
wPt-1301 7.7 11.0* (E1)
2D
wPt-9848 17.7 10.1* (E1)
tPt-0519 — 7.9* (E3)
tPt-6949 — 8.7* (E1) 10.2* (E1)
wPt-9761 — 8.6* (E2)
3A
wPt-7340 — 13.0* (E1) 10.3* (E1)
wPt-2559 8.1 12.5* (E1)
wPt-7614 46.6 10.7* (E1)
wPt-5072 73.6 11.7* (E1)
wPt-4412 87.8 11.3* (E1) 11.1* (E1)
tPt-4541 — 11.0* (E1)
tPt-7068 — 10.7* (E1) 14.1* (E1) 13.3* (E1)
wPt-0324 — 12.1* (E1)
3B
wPt-0327 — 8.5* (E5) 12.8* (E3)
wPt-4596 148.7 9.6* (E5) 4A
wPt-4620 177.6 12.8* (E1)
wPt-5334 148.7 9.5* (E2) 4B
wPt-5497 — 10.0* (E2)

2002 作 物 学 报 第 38卷

(续表 3)
R2 (%) 染色体
Chr.
标记
Marker
位置
Position
(cM)
峰值黏度
Peak viscosity
低谷黏度
Trough viscosity
澥稀 值
Breakdown
最终黏度
Final viscosity
回生值
Setback
糊化温度
Pasting temperature
5A tPt-0242 — 15.7* (E1) 12.9* (E1)
wPt-1457 74.9 11.5* (E2) 11.3* (E2)
wPt-1951 76.2 11.1* (E2) 9.2* (E2)
wPt-9103 130.2 0.8* (E3)
tPt-4857 — 11.0* (E2) 9.6* (E2)
wPt-0929 — 12.5* (E2) 11.1* (E2)
5B
wPt-5120 — 7.3* (E3)
5D wPt-0886 — 5.9* (E1) 14.7* (E1)
wPt-0864 16.8 8.4* (E4)
wPt-2636 18.3 8.9* (E4)
wPt-1695 66.5 10.0* (E2)
6A
wPt-4270 — 9.4* (E1)
wPt-3130 39.6 12.7* (E1) 13.7* (E1)
wPt-4283 39.6 12.7* (E1) 13.7* (E1)
wPt-9990 39.6 12.7* (E1) 13.7* (E1)
wPt-730273 288.7 11.3
** (E1)
13.3** (E2)
wPt-1437 — 9.5* (E4)
wPt-6594 — 9.8
* (E1)
8.0* (E4)
wPt-6674 — 11.0* (E1) 12.7* (E1) 15.0* (E1) 14.0* (E1)
6B
wPt-9784 — 9.3* (E2) 8.5* (E2)
wPt-672044 134.6 10.1* (E2) 6D
wPt-664719 134.9 9.6* (E2)
7A wPt-5533 221.8 7.2* (E1)
wPt-665293 0 9.9* (E4)
wPt-3873 61.5
wPt-3833 65.8 11.8* (E3) 10.1* (E3) 11.0* (E3)
wPt-2305 66 10.0* (E3)
7B
wPt-5975 — 12.3* (E1) 12.5* (E4)
wPt-2565 1.3 6.0* (E4) 7D
wPt-663849 9.4 10.6* (E4)
“—”为未定位标记。当 P≤0.001时认为性状与标记关联, 标*的表型变异解释率(R2)的 P值介于 0.0001~0.0010之间, 标**的表型
变异解释率的 P值小于 0.0001。环境 E1~E5描述同表 1。
“—” indicates that this marker has no definite genetic distance. Markers with significant marker-trait associations are listed (P≤0.001),
and the phenotypic variation explained (R2) is marked with single asterisk (*) or double asterisks (**) which denotes the P-value ranging from
0.0001 to 0.0010 or smaller than 0.0001, respectively. E1 to E5 represent environments that are described in Table 1.


澥检测到与稀 值显著关联的标记 13个, 分布在
1A、1B、3A、3B、5B、6A 和 7D 染色体上。标记
wPt-1457 (5B, 74.9 cM)的 R2值最大, 为 11.3%。
与最终黏度显著关联的标记共 27个, 分布在 1B、
2A、2B、2D、3A、3B、5A、5D、6B和 7B染色体上。
其中 wPt-6687 (2A, 7.9 cM)的 R2值最大, 为 20.79%
(P≤0.0001), 其次是 wPt-1489 和 wPt-9402 (2B, 57.8
cM)其 R2值分别为 19.1%和 18.1% (P≤0.0001)。
共有 16个标记与回生值显著关联, 分布在 2A、
2B、2D、3B、6B和 7D染色体上。其中 wPt-9423 (2B,
57.8 cM)可在 2个环境中被检测到 , R2 值分别为
23.3%和 15.1% (P<0.0001)。
第 11期 于海霞等: 小麦淀粉糊化特性与 DArT标记的关联分析 2003



图 3 与 RVA参数显著相关的 DArT标记遗传连锁图谱
Fig. 3 Genetic linkage map for DArT markers significantly associated with PVA parameters

共有 15个标记与糊化温度显著关联, 涉及 1B、
1D、2A、4B、5B、6A、6B、6D和 7A染色体。wPt-9277
(2A, 53.0 cM)可在 3个环境下被检测到, 平均 R2值
10.2%; wPt-730273 (6B, 288.7 cM)可在 2个环境下
被检测到, 其 R2值高达 11.3%和 13.3% (P≤0.0001)。
对于与性状关联的未定位的标记, 如果发现它
们与已定位的标记存在着较强或完全的连锁不平衡,
且具有相同的 MTA, 则视它们为同一位点[28]。2A
上未定位标记 wPt-0553与 wPt-5498 (2A, 139.7 cM)
存在完全连锁不平衡(r2=1), 且 2个标记都与性状低
谷黏度、最终黏度和回生值关联, 推测它们可能属
于同一位点; 同理, 2D 上未定位标记 wPt-7825 和
wPt-7921与 wPt-1301 (2D, 7.7 cM), 3B上 wPt-0324
与 wPT-5072 (3B, 73.6 cM), 4B 上 wPt-5497 与
wPt-5334 (4B, 148.7 cM), 及 5B 上 wPt-0929 与
wPt-1951 (5B, 76.2 cM)都被推测为相同位点。1B
上 wPt-4343与 wPt-8616 (1B, 32.3 cM)存在完全连
锁不平衡(r2=1), 3A上 wPt-7340与 wPt-734141 (3A,
87.4 cM)存在较高的连锁不平衡 (r2=0.89), 7B 上
wPt-5975与 wPt-5892 (7B, 110.4 cM)存在较高的连
锁不平衡 (r2=0.84), 也可视为同一位点或邻近位
点。
综上, 检测到的关联位点较多, 表明在矮孟牛
群体中, RVA参数受多基因(位点)控制, 其遗传方式
比较复杂, 同一个标记位点与多个性状关联(表 3 和
图 3)。如 2A染色体上 wPt-6687与环境 1中的峰值
黏度、低谷黏度、最终黏度和回生值都关联 ;
wPt-9277 与 3 个环境下的糊化温度都关联 ; wPt-
5498与环境 1中的低谷黏度、最终黏度和回生值关
联。2B 染色体上 3 个标记(wPt-9402、wPt-1489 和
wPt-9423)和 2D 染色体上 3 个标记都与环境 1 中的
峰值黏度、低谷黏度和最终黏度等参数关联。7B染
色体上的 wPt-3833与环境 3中多个参数关联。这可
能是性状相关、基因多效性的遗传基础。
2004 作 物 学 报 第 38卷

3 讨论
RVA 参数是反映淀粉品质的主要指标之一, 对
食品品质及加工过程中工艺和设备参数的确定具有
重要的指导意义。本研究首次使用关联分析探究了
小麦淀粉糊化特性的遗传基础, 检测和确定的紧密
连锁的位点可以为通过分子标记辅助育种技术改善
小麦最终使用品质提供更多的理论指导。
淀粉糊化黏度与参与形成直链和支链淀粉的几
种重要的酶有直接关系, 其中结合淀粉合酶(Wx)是
最重要的酶, 它的作用是催化直链淀粉的合成[29]。
Clark等[30]和 Ainsworth等[31]把Wx蛋白的基因定位
在染色体 4A、7A和 7D上。本试验在这 3条染色体
澥上检测出峰值黏度、稀 值和糊化温度关联的位点,
这 3个参数可能与 Wx基因有关。可溶淀粉合酶(SS)
催化 α-1,4-D 糖苷键的形成, 延长支链淀粉的侧链;
Li 等[32]把控制此酶的基因定位在 1A 和 1D 上。本
试验在 1A和 1D 澥上检测到的控制稀 值和糊化温度
关联的位点可能与此酶有关。Bordes等[33]检测到与
RVA参数关联的一个 DArT标记 wPt-1911在本试验
中同样被检测到。
试验中不同环境间检测出的 QTL 存在不一致
的现象, 这可能是环境影响的结果, 这是多基因控
制的数量性状最突出的特点。而有些关联的位点在
多个环境均能被检测到, 这些标记位点可以认为是
比较稳定的, 如果其对性状的效应也较大, 相应的
标记可作为分子辅助育种的工具。如与糊化温度相
关联的标记 wPt-669498 (1D, 230.7 cM)、wPt-9277
(2A, 53.0 cM)、 wPt-730273 (6B, 288.7 cM)和
wPt-6594 (6B)都至少在 2 个环境中被检测到, 且对
表型变异的解释率平均值分别为 9.5%、10.2%、
12.3%和 8.9%; 与反弹值相关联的标记 wPt-9423
(2B, 57.8 cM)在 2 个环境中均被检测到, 且解释率
平均值为 19.2%。
不同品种间 RVA参数变异广泛, 有利于定位更
多 RVA参数关键区段。例如, 染色体 2A、2B和 2D
上的多个标记均显示与多个参数关联, 这些区段有
可能是 RVA参数相关基因的富集区, 有待于进一步
探究。尤其是 2B染色体上 57.8 cM处的 wPt-1489、
wPt-3561、wPt-9402和 wPt-9423都与峰值黏度、低
谷黏度、最终黏度和回生值等极显著关联, 且对性
状变异的解释率较其余标记都高, 应是以后研究的
重点。
本研究使用混合线性模型, 控制群体结构和亲
缘关系, 可以排除一些伪关联, 使结果更为可信[34],
可为小麦育种研究提供更多的信息。本研究检测出
的 QTL可用于分子标记辅助选择, 更有效地促进多
性状的聚合育种, 同时为精细定位和克隆重要相关
基因奠定基础。
4 结论
109份“矮孟牛”亲本及衍生系在多环境中 RVA
参数与 DArT 标记的关联分析中, 部分标记与前人
研究结果一致。在 2A、2B和 2D染色体上检测到与
多个 RVA 参数都关联的标记, 且效应值较大, 应重
点研究。
References
[1] Panozzo J F, McCormick K M. The Rapid Viscoity Analyser as a
method of testing for noodle quality in a wheat breeding program.
J Cereal Sci, 1993, 17: 25–32
[2] Liu J J, He Z H, Zhao Z D, Pena R T, Rajaram S. Wheat quality
traits and quality parameters of cooked dry white noodle.
Euphytica, 2003, 131: 147–154
[3] Yao D-N(姚大年), Li B-Y(李保云), Liang R-Q(梁荣奇), Liu
G-T(刘广田). Effects of wheat genotypes and environments to
starch properties and noodle quality. J China Agric Univ (中国农
业大学学报), 2000, 5(1): 63–68 (in Chinese with English ab-
stract)
[4] Li J-G(李继刚), Liang R-Q(梁荣奇), Zhang Y-R(张义荣), Li
B-Y(李保云), Liu G-T(刘广田). Production of waxy common
wheat and its starch properties. J Triticeae Crops (麦类作物学
报), 2001, 21(2): 10–13 (in Chinese with English abstract)
[5] Zhao H(赵华), Li L-H(李立会), Yang X-M(杨欣明), Li X-Q(李
秀全 ), Harold C. Study on physicochemical properties of
starches from wheat-Agropyron cristatum alien derivative lines. J
Qinghai Univ (青海大学学报), 2000, 18(4): 15–21 (in Chinese
with English abstract)
[6] Li T(李韬), Xu C-W(徐辰武), Hu Z-Q(胡治球), Li Y-L(李玉兰),
Sun C-S(孙长森), Gu S-L(顾世梁). RVA pasting properties of
wheat hybrid and the relations with their parents. J Triticeae
Crops (麦类作物学报), 2003, 23(1): 17–20 (in Chinese with
English abstract)
[7] Li T(李韬), Xu C-W(徐辰武), Hu Z-Q(胡治球), Sun C-S(孙长
森), Li G(李刚), Gu S-L(顾世梁). Genetic potentials of wheat
flour RVA pasting characteristics and cluster analysis. Life Sci
Res (生命科学研究), 2002, 6(4): 288–292 (in Chinese with Eng-
lish abstract)
第 11期 于海霞等: 小麦淀粉糊化特性与 DArT标记的关联分析 2005


[8] Udall J A, Souza E, Anderson J, Sorrells M E, Zemtra R S.
Quantitative trait loci for flour viscosity in winter wheat. Crop
Sci, 1999, 39: 238–242
[9] Kuchel H, Langridge P, Mosionek L, Williams K, Jefferies S P.
The genetic control of milling yield, dough rheology and baking
quality of wheat. Theor Appl Genet, 2006, 112: 1487–1495
[10] Batey I L, Hayden M J, Cai S, Sharp P J, Cornish G B, Morell M
K, Appels R. Genetic mapping of commercially significant starch
characterstics in wheat crosses. Aust J Agric Res, 2001, 52:
1287–1296
[11] Wu Y-P(吴云鹏), Zhang Y-L(张业伦), Xiao Y-G(肖永贵), Yan
J(阎俊), Zhang Y(张勇), Zhang X-K(张晓科), Zhang L-M(张利
民), Xia X-C(夏先春), He Z-H(何中虎). QTL mapping for im-
portant quality traits in common wheat. Sci Agric Sin (中国农业
科学), 2008, 41(2): 331–339 (in Chinese with English abstract)
[12] Flint-Garcia S A, Thornsberry J M, Buckler E S. Structure of
linkage disequilibrium in plants. Annu Rev Plant Biol, 2003, 54:
357–374
[13] Zhu C, Gore M, Buckler E S, Yu J. Status and prospects of asso-
ciation mapping in plants. Plant Genome, 2008, 1: 5–20
[14] Ingvarsson P K, Nathaniel R S. Association genetics of complex
traits in plants. New Phytol, 2011, 189: 909–922
[15] Huang X H, Wei X H, Sang T, Zhao Q, Feng Q, Zhao Y, Li C Y,
Zhu C Y, Lu T T, Zhang Z Z, Li M, Fan D L, Guo Y L, Wang A,
Wang L, Deng L W, Li W J, Lu Q, Weng Q J, Liu K Y, Huang T,
Zhou T Y, Jing Y F, Li W, Lin Z, Buckler E S, Qian Q, Zhang Q F,
Li J Y, Han B. Genome-wide association studies of 14 agronomic
traits in rice landraces. Nat Genet, 2010, 42: 961–967
[16] Breseghello F, Sorrells M E. Association mapping of kernel size
and milling quality in wheat (Triticum aestivum L.) cultivars.
Genetics, 2005, 172: 1165–1177
[17] Tian F, Bradbury P J, Brown P J, Hung H, Sun Q, Flint-Garcia S,
Rocheford T R, McMullen M D, Holland J B, Buckler E S. Ge-
nome-wide association study of leaf architecture in the maize
nested association mapping population. Nat Genet, 2011, 43:
159–162
[18] Maccaferri M, Sanguineti M C, Demontis A, El-Ahmed A, Moral
G, Maalouf F, Nachit M, Nerallah N, Ouabbou H, Rhouma S,
Royo C, Villegas N, Tuberosa R. Association mapping in durum
wheat grown across a broad range of water regimes. J Exp Bot,
2011, 62: 409–438
[19] Yu H-X(于海霞), Xiao J(肖静), Tian J-C(田纪春). Genetic dis-
section of milestone parent Aimengniu and its derivatives. Sci
Agric Sin (中国农业科学), 2012, 45(2): 199–207 (in Chinese
with English abstract)
[20] Akbari M, Wenzl P, Caig V, Carling J, Xia L, Yang S, Uszynski G,
Mohler V, Lehmensiek A, Kuchel H, Hoyden M J, Howes N,
Sharp P, Vaughan P, Rathmell B, Hutter E, Kilian A. Diversity
arrays technology (DArT) for high-throughput profiling of the
hexaploid wheat genome. Theor Appl Genet, 2006, 113:
1409–1420
[21] Semagn K, Bjørnstad A, Skinnes H, Marøy A G, Tarkegne Y,
William M. Distribution of DArT, AFLP and SSR markers in a
genetic linkage map of a double haploid hexaploid wheat popula-
tion. Genome, 2006, 49: 545–555
[22] Lillemo M, Asalf B, Singh R P, Huerta-Espino J, Chen X M, He
Z H, Biornstad A. The adult plant rust resistance loci Lr34/Yr18
and Lr46/Yr29 are important determinants of partial resistance to
powdery mildew in bread wheat line Saar. Theor Appl Genet,
2008, 116: 1155–1166
[23] Mantovani P, Maccaferri M, Sanguineti M C, Tuberosa R, Ca-
tizone I, Wenzl P, Thomson B, Carling J, Huttner E, De Am-
brogio E, Kilian A. An integrated DArT-SSR linkage map of du-
rum wheat. Mol Breed, 2008, 22: 629–648
[24] Wenzl P, Carling J, Kudrna D, Jaccoud D, Huttner E, Kleinhofs A,
Kilian A. Diversity Arrays Technology (DArT) for whole genome
profiling of barley. Proc Natl Acad Sci USA, 2004, 101:
9915–9920
[25] Paux E, Sourdille P, Salse J, Saintenac C, Choulet F, Leroy P,
Korol A, Michalak M, Kianian S, Spielmeyer W, Lagudan E,
Somers D, Kilian A, Alaux M, Vautrin S, Berges H, Eversole K,
Appels R, Safar J, Simkova H, Dolezel J, Bernard M, Feuillet C.
A physical map of the 1-Gigabase bread wheat chromosome 3B.
Science, 2008, 322: 101–104
[26] Voorrips R E. MapChart, software for the graphical presentation
of linkage maps and QTLs. J Hered, 2002, 93: 77–78
[27] Pritchard J K, Stephens M, Donnelly P. Inference of population
structure from multilocus genotype data. Genetics, 2000, 155:
945–959
[28] Comadran J, Thomas W T B, van Eeuwijk F A, Caccarelli S,
Grando S, Stanca A M, Pecchioni N, Rostoks N, Ramsay L,
MacKenzie K, Cardle L, Bhat P R, Roose M L, Svensson J T,
Stein N, Varhney R K, Marshall D F, Graner A, Close T J, Waugh
R. Recent history of artificial outcrossing facilitates whole-ge-
nome association mapping in elite inbred crop varieties. Proc
Natl Acad Sci USA, 2006, 103: 18656–18661
[29] Rahman S, Li Z, Batey I, Cochrane M P, Appels R, Morell M.
Genetic alteration of starch functionality in wheat. J Cereal Sci,
2000, 31: 91–110
[30] Clark J R, Robertson M, Anisworth C C. Nucleotide sequence of
2006 作 物 学 报 第 38卷

a wheat (Triticum aestivum L.) cDNA clone encoding the wary
protein. Plant Mol Biol, 1991, 16: 1099–1101
[31] Ainsworth C, Tarvis M, Clark J. Isolation and analysis of cDNA
clone encoding the small subunit of ADP-glucose pyrophos-
phorylase from wheat. Plant Mol Biol, 1993, 23: 23–33
[32] Li Z Y, Mouille G, Kosar-Hashemi B, Rahman S, Clarke B, Gale
K R, Appels R, Morell M K. The structure and expression of
wheat starch synthase III gene. Motif in the expressed gene de-
fine the line age of the starch starch synthase III gene family.
Plant Physiol, 2000, 123: 612–624
[33] Bordes J, Ravel C, Gouis J L, Lapierre A, Charmet G, Balfourier
F. Use of a global wheat core collection for association analysis
of flour and dough quality traits. J Cereal Sci, 2011, 54: 137–147
[34] Yu J, Pressoir G, Briggs W H, Bi I V, Yamasaki M, Doebley J,
McMullen M D, Gaut B S, Nielsen D M, Holland J B, Kresovich
S, Buckler E S. A unified mixed-model method for association
mapping that accounts for multiple levels of relatedness. Nat
Genet, 2006, 38: 203–208

附表 本研究使用的 109份材料
Appendix The 109 entries used in this study
序号
Line
名称
Name
序号
Line
名称
Name
序号
Line
名称
Name
序号
Line
名称
Name
序号
Line
名称
Name
1 山农 60182
Shannong 60182
23 山农 3295
Shannong 3295
45 潍阴 84137
Weiyin 84137
67 鲁农 85(5)135
Lunong 85(5)135
89 矮孟牛 III型
Aimengniu III
2 鲁麦 23
Lumai 23
24 宁麦资 22
Ningmaizi 22
46 潍 60182
Wei 60182
68 鲁农 85(5)066
Lunong 85(5)066
90 矮孟牛 IV型
Aimengniu IV
3 鲁麦 11
Lumai 11
25 宁麦资 27
Ningmaizi 27
47 潍 60366
Wei 60366
69 鲁农 54368
Lunong 54368
91 矮孟牛 V型
Aimengniu V
4 山农 742006
Shannong 742006
26 宁麦资 28
Ningmaizi 28
48 周麦 9号
Zhoumai 9
70 鲁农 54369
Lunong 54369
92 矮孟牛 VII型
Aimengniu VII
5 山农 3373
Shannong 3373
27 郑资 8778-0-2
Zhengzi 8778-0-2
49 埠 84111
Bu 84111
71 莱农 8621
Lainong 8621
93 周麦 18
Zhoumai 18
6 山农 1881
Shannong 1881
28 郑资 8778-0-3
Zhengzi 8778-0-3
50 涡 85
Wo 85
72 鲁源 90品系 4
Luyuan 90-Pinxi 4
94 萧农 8506-1
Xiaonong 8506-1
7 豫麦 34
Yumai 34
29 郑资 8778-1-1
Zhengzi 8778-1-1
51 京核 91-P39
Jinghe 91-P39
73 驻 84053
Zhu84053
95 郑资 8780-2-5
Zhengzi 8780-2-5
8 山农 414680
Shannong 414680
30 山农 114653
Shannong 114653
52 京核 91-7086
Jinghe 91-7086
74 泰 834497
Tai 834497
96 萧农 4248
Xiaonong 4248
9 山农 411843
Shannong 411843
31 山农 114753
Shannong 114753
53 冀辐 8503
Jifu 8503
75 山农优麦 2号
Shannongyoumai 2
97 临远 84-6013
Linyuan 84-6013
10 山农 514095
Shannong 514095
32 山农 113047
Shannong 113047
54 冀辐 8506
Jifu 8506
76 山农优麦 3号
Shannongyoumai 3
98 临远 84-50240
Linyuan 84-50240
11 山农 560472
Shannong 560472
33 山农 114427
Shannong 114427
55 冀辐射 85012
Jifushe 85012
77 泰山 23
Taishan 23
99 西植 8222-2-82
Xizhi 8222-2-82
12 山农 514038
Shannong 514038
34 山农 215953
Shannong 215953
56 泰 836214
Tai 836214
78 济南 02
Jinan 02
100 济源小佛手
Jiyuanxiaofoshou
13 山农 513714
Shannong 513714
35 山农 311334
Shannong 311334
57 泰 918933
Tai 918933
79 周麦 13
Zhoumai 13
101 跃进 5号
Yuejin 5
14 山农 561149
Shannong 561149
36 山农 435001
Shannong 435001
58 泰 918954
Tai 918954
80 菏麦 13
Hemai 13
102 碧玛 6号
Bima 6
15 山农 560193
Shannong 560193
37 山农 521248
Shannong 521248
59 泰 910989
Tai 910989
81 徐州 24
Xuzhou 24
103 Fife
16 山农 512946
Shannong 512946
38 山农 721511
Shannong 721511
60 轮早 1号
Lunzao 1
82 金铎 1号
Jinduo 1
104 Frassineto
17 山农 560281
Shannong 560281
39 山农 722063
Shannong 722063
61 轮早 3号
Lunzao 3
83 小偃 22
Xiaoyan 22
105 Gentil rosso
18 山农 513250
Shannong 513250
40 山农 722309
Shannong 722309
62 济宁 844437
Jining 844437
84 矮丰 3号
Aifeng 3
106 Marquis
19 山农 560244
Shannong 560244
41 山农 863410
Shannong 863410
63 济宁 864872
Jining 864872
85 孟县 201
Mengxian 201
107 Biyumai
20 山农 560648
Shannong 560648
42 山农 113367
Shannong 113367
64 济宁 87初 20
Jining 87-Chu 20
86 牛朱特
Neuzucht
108 Wilhelmina
21 山农 664
Shannong 664
43 镇 8903
Zhen 8903
65 济宁 876046
Jining 876046
87 矮孟牛 I型
Aimengniu I
109 Squarehead Extra
22 山农 1135
Shannong 1135
44 镇 8906
Zhen 8906
66 济宁 844433
Jining 844433
88 矮孟牛 II型
Aimengniu II