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• 遗传育种·种质资源·生物技术 • 上一篇    下一篇

国审4个漯麦品种重要性状功能基因KASP检测与分析

曹燕燕1(), 李雷雷1, 葛昌斌1(), 黄杰1, 周璐琪2, 王君1, 杨森要1, 廖平安1()   

  1. 1漯河市农业科学院,462300,河南漯河
    2河南大成种业有限公司,450000,河南郑州
  • 收稿日期:2024-03-20 修回日期:2024-07-22 出版日期:2024-10-15 发布日期:2024-10-16
  • 通讯作者: 葛昌斌,主要从事小麦新品种选育与应用研究,E-mail:gcb78@163.com;廖平安,主要从事小麦新品种选育与应用研究,E-mail:liaopingan@126.com
  • 作者简介:曹燕燕,主要从事小麦新品种选育和栽培技术研究,E-mail:caoyan314@126.com
  • 基金资助:
    财政部和农业农村部:国家现代农业产业技术体系(CARS-03);河南省农业良种联合攻关—高产多抗优质小麦新品种选育与应用(2022010101)

KASP Detection and Analysis of Functional Genes of Important Traits in Four National-Approved Luomai Varieties

Cao Yanyan1(), Li Leilei1, Ge Changbin1(), Huang Jie1, Zhou Luqi2, Wang Jun1, Yang Senyao1, Liao Ping’an1()   

  1. 1Luohe Academy of Agricultural Sciences, Luohe 462300, Henan, China
    2Henan Dacheng Seed Industry Co., Ltd., Zhengzhou 450000, Henan, China
  • Received:2024-03-20 Revised:2024-07-22 Online:2024-10-15 Published:2024-10-16

摘要:

利用KASP标记对4个国审小麦品种(漯麦163、漯麦47、漯麦49和漯麦36)的重要性状(包括光周期、粒重、品质、穗发芽、抗旱抗病等)功能基因的组成进行分子检测。结果表明,4个小麦品种均含有矮秆基因Rht-D1b、熟期株高相关等位变异TaPRR73-A1TaPRR73-B1、光周期敏感等位基因Ppd-A1b和光周期迟钝等位基因Ppd-D1a、高千粒重等位变异TaGS5-Ala、高粒数优异变异基因Hap-7A-3、优质亚基基因Ax1/Ax2*、高脂肪氧化酶活性等位变异Lox-B1a、抗穗发芽基因Rio Blanco typeTaSdr-B1a、木质素含量高的优异等位基因COMT-3Ba,均占比100%。硬质基因型Pinb-D1b、高分子量麦谷蛋白亚基(5+10)、抗条锈病基因Yr78和抗叶锈病基因Lr16在4个品种中的利用程度较高。未检出高千粒重等位基因Hap-A、穗粒数优异等位变异基因TaMoc-7A、籽粒硬度基因Pina-D1b/NullPinb-B2b、抗旱基因1-fehw3、抗白粉病基因Pm21、抗叶锈病基因Lr46Lr48。该研究明确了4个漯麦品种的重要性状功能基因,为品种有效利用提供了重要的参考依据。

关键词: 小麦, 功能基因, KASP检测, 分析

Abstract:

Four national-approved wheat varieties (Luomai 163, Luomai 47, Luomai 49, and Luomai 36) were examined for the presence of key functional genes, such as photoperiod, grain weight, quality, spike sprouting, drought and disease resistance by using KASP marker detection. The results showed that, the four wheat varieties contained dwarfing gene Rht-D1b, allelic variants TaPRR73-A1 and TaPRR73-B1 related to plant height at maturity, photoperiod sensitive allele Ppd-A1b, photoperiod insensitive allele Ppd-Dla, high 1000-grain weight allele TaGS5-Ala, high grain number excellent variant Hap-7A-3, high quality subunit gene Ax1/Ax2* related to quality, high lipoxygenase activity allele Lox-B1a, anti-sprouting gene Rio Blanco type and TaSdr-B1a, and high lignin content excellent allele COMT-3Ba, all accounting for 100%. The utilization of hard genotype Pinb-D1b, high molecular weight glutenin subunit (5+10), stripe rust resistance gene Yr78 and leaf rust resistance gene Lr16 were higher in the four cultivars. High 1000-grain weight allele Hap-A, good allele variant of grain number per spike TaMoc-7A, grain hardness gene Pina-D1b/Null, Pinb-B2b, drought resistance gene 1-fehw3, powdery mildew resistance gene Pm21, and leaf rust resistance gene Lr46 and Lr48 were not detected. The findings of four significant characteristic functional genes of wheat varieties offered crucial reference information for the practical use of upcoming varieties.

Key words: Wheat, Functional gene, KASP detection, Analysis

表1

参试品种名称、育成年份及系谱

品种Cultivar 育成年份Year of release 系谱Pedigree
漯麦163 Luomai 163 2018鄂审/2020国审 漯麦6010/弗罗里达
漯麦36 Luomai 36 2022国审 郑麦7698/漯麦6010
漯麦49 Luomai 49 2022国审 漯麦6010/郑麦9023
漯麦47 Luomai 47 2021鄂审/2023国审 漯麦6010/一粒葡

表2

相关基因及标记详细信息

类型
Type
性状
Characteristic
遗传效应
Genetic effect
基因
Gene
标记
Marker
等位变异
Allelic variation
表型
Phenotype
适应性相关性状
Adaptive-related trait
株高 主效 Rht-B1 Rht-B1_SNP Rht-B1a 野生型
Rht-B1b 矮秆型
株高 主效 Rht-D1 Rht-D1_SNP Rht-D1a 野生型
Rht-D1b 矮秆型
株高 主效 Rht8 Rht8 Rht8+ 含矮秆基因
Rht8- 不含矮秆基因
株高、熟期 微效 TaPRR73-A1 PRR73A1-9IND Hap-I 晚熟,矮
Hap-II 早熟,高
株高、熟期 微效 TaPRR73-B1 PRR73B1-4558 Hap-I 早熟,高
Hap-II 晚熟,矮
光周期 主效 Ppd-A1 GS105-1117_InDel Ppd-A1a 光周期迟钝
Ppd-A1b 光周期敏感
光周期 主效 Ppd-B1 TaPpdBJ001 Ppd-B1a 光周期迟钝
Ppd-B1b 光周期敏感
光周期 主效 Ppd-D1 TaPpdDJ001 Ppd-D1a 光周期迟钝
Ppd-D1b 光周期敏感
主效 AWN Absence AWN+ 有芒
Presence AWN- 无芒
产量相关性状
Yield-related trait
千粒重 微效 Sus1-7A Sus1-7A-1185_SNP Hap-I 低千粒重
Hap-II 高千粒重
千粒重 微效 TaGASR7-A1 TaGASR H1C 高千粒重
H1G 低千粒重
千粒重 微效 TaSus2-2A Sus2-2A-20SNP Hap-A 高千粒重
Hap-G 低千粒重
粒重 微效 TaGS5 GS5_SNP TaGS5-Ala 大粒,粒重高
TaGS5-Alb 小粒,粒重低
穗粒数 微效 TEF-7A TEF7A-1-bp_IND Hap-7A-3 粒数较多
Hap-7A-1/2 粒数较少
穗粒数 微效 TaMoc-7A TaMoc-7A_2433 Hap-H 粒数较多
Hap-L 粒数较少
品质相关性状
Quality-related trait
籽粒硬度 主效 Pina-D1 Pina-D1 Pina-D1a 软质
Pina-D1b/Null 硬质
籽粒硬度 主效 Pinb-D1 Pinb-D1 Pinb-D1a 软质
Pinb-D1b 硬质
籽粒硬度 微效 Pinb2-V Pinb2-Bv2 Pinb-B2a 软质
Pinb-B2b 硬质
面筋强度 主效 Glu-D1 Glu-D1_SNP 2+12 弱筋
5+10 强筋
面筋强度 主效 Glu-A1 Glu-A1-13 AxNull 弱筋
Ax1/Ax2* 强筋
籽粒蛋白质含量 微效 Gpc GPC_DUC Gpc-B1- 含量正常
Gpc-B1+ 含量增加
籽粒蛋白质含量 微效 NAM-6A NAM-6A_SNP1 T/A1c/A1d 含量正常
G/A1a/A1b 含量增加
黄色素含量 主效 Psy-D1 Psy1Da-g Psy-D1a 含量低
Psy-D1g 含量高
黄色素含量 微效 Zds-A1 ZDS-A1_SNP Zds-A1a 含量高
Zds-A1b 含量低
黄色素含量 微效 TaPds-B1 PDS-B1_SNP TaPds-B1a 含量高
TaPds-B1b 含量低
过氧化物酶表达量 微效 Pod-A1 Pod-A1 TaPod-A1a 酶含量低
TaPod-A1b 酶含量高
脂肪氧化酶表达量 主效 Lox-B1 Lox-B1 Lox-B1b 酶含量低
Lox-B1a 酶含量高
可溶性糖含量 微效 SST-4D SST-4D-1093 TaSST-D1a 糖含量高
TaSST-D1b 糖含量低
抗逆相关性状
Resistance-related trait
抗旱 主效 TaDreb-B1 TaDreb_SNP TaDreb-B1a 抗旱
TaDreb-B1b 不抗旱
抗旱 主效 1-fehw3 1-FEH-6B Kauz type 不抗旱
Westonia type 抗旱
穗发芽 主效 TaPHS1 PHS1-646 NW97S186 type 感穗发芽
Rio Blanco type 抗穗发芽
穗发芽 微效 Sdr-B1 Sdr-B1 TaSdr-B1b 感穗发芽
TaSdr-B1a 抗穗发芽
木质素含量 微效 COMT-3B COMT3B_882_SNP COMT-3Ba 木质素含量高
COMT-3Bb 木质素含量低
抗白粉病 主效 Pm21 Pm21_SNP Pm21- 感病
Pm21+ 抗病
抗赤霉病 主效 Fhb1 Fhb1_KSU Fhb1- 感病
Fhb1+ 抗病
抗条锈病 微效 Yr78 IWA7257 Yr78- 感病
Yr78+ 抗病
抗叶锈病 微效 Lr46 Lr46_JF2-2A Lr46- 感病
Lr46+ 抗病
抗叶锈病 微效 Lr16 kwm847 Lr16- 感病
Lr16+ 抗病
抗叶锈病 微效 Lr16 kwm849 Lr16- 感病
Lr16+ 抗病
抗叶锈病 微效 Lr48 IWB70147 Lr48- 感病
Lr48+ 抗病

图1

部分功能标记KASP分析的品种聚类图 a、b、c为不同KASP标记的基因分型图;蓝色、红色、绿色和粉色圆点分别代表带有FAM荧光集团的等位基因、带有HEX荧光集团的等位基因、杂合基因型和未知基因型。

表3

适应性相关基因的KASP检测结果

基因
Gene
等位变异
Allelic variation
表型
Phenotype
漯麦163
Luomai 163
漯麦47
Luomai 47
漯麦49
Luomai 49
漯麦36
Luomai 36
Rht-B1 Rht-B1a 野生型 Rht-B1a Rht-B1a Rht-B1a Rht-B1a
Rht-B1b 矮秆型
Rht-D1 Rht-D1a 野生型 Rht-D1b Rht-D1b Rht-D1b Rht-D1b
Rht-D1b 矮秆型
Rht8 Rht8+ 含矮秆基因 Rht8- Rht8- Rht8- Rht8+
Rht8- 不含矮秆基因
TaPRR73-A1 Hap-I 晚熟,矮 Hap-II Hap-II Hap-II Hap-II
Hap-II 早熟,高
TaPRR73-B1 Hap-I 早熟,高 Hap-II Hap-II Hap-II Hap-II
Hap-II 晚熟,矮
Ppd-A1 Ppd-A1a 光周期迟钝 Ppd-A1b Ppd-A1b Ppd-A1b Ppd-A1b
Ppd-A1b 光周期敏感
Ppd-B1 Ppd-B1a 光周期迟钝 Ppd-B1a Ppd-B1b Ppd-B1b Ppd-B1b
Ppd-B1b 光周期敏感
Ppd-D1 Ppd-D1a 光周期迟钝 Ppd-D1a Ppd-D1a Ppd-D1a Ppd-D1a
Ppd-D1b 光周期敏感
AWN AWN+ 有芒 AWN+ AWN+ AWN+ AWN+
AWN- 无芒

表4

粒重相关基因的KASP检测结果

基因
Gene
等位变异
Allelic variation
表型
Phenotype
漯麦163
Luomai 163
漯麦47
Luomai 47
漯麦49
Luomai 49
漯麦36
Luomai 36
Sus1-7A Hap-I 低千粒重 Hap-I Hap-I Hap-I Hap-II
Hap-II 高千粒重
TaGASR7-A1 H1C 高千粒重 H1G H1G H1G H1C
H1G 低千粒重
TaSus2-2A Hap-A 高千粒重 Hap-G Hap-G Hap-G Hap-G
Hap-G 低千粒重
TaGS5 TaGS5-Ala 大粒,粒重高 TaGS5-Ala TaGS5-Ala TaGS5-Ala TaGS5-Ala
TaGS5-Alb 小粒,粒重低
TEF-7A Hap-7A-3 粒数较多 Hap-7A-3 Hap-7A-3 Hap-7A-3 Hap-7A-3
Hap-7A-1/2 粒数较少
TaMoc-7A Hap-H 粒数较多 Hap-L Hap-L Hap-L Hap-L
Hap-L 粒数较少

表5

品质相关基因的KASP检测结果

基因
Gene
等位变异
Allelic variation
表型
Phenotype
漯麦163
Luomai 163
漯麦47
Luomai 47
漯麦49
Luomai 49
漯麦36
Luomai 36
Pina-D1 Pina-D1a 软质 Pina-D1a Pina-D1a Pina-D1a Pina-D1a
Pina-D1b/Null 硬质
Pinb-D1 Pinb-D1a 软质 Pinb-D1b Pinb-D1b Pinb-D1b Pinb-D1a
Pinb-D1b 硬质
Pinb2-V Pinb-B2a 软质 Pinb-B2a Pinb-B2a Pinb-B2a Pinb-B2a
Pinb-B2b 硬质
Glu-D1 2+12 弱筋 5+10 2+12 2+12 5+10
5+10 强筋
Glu-A1 AxNull 弱筋 Ax1/Ax2* Ax1/Ax2* Ax1/Ax2* Ax1/Ax2*
Ax1/Ax2* 强筋
Gpc Gpc-B1- 籽粒蛋白质含量正常 Gpc-B1+ Gpc-B1- Gpc-B1- Gpc-B1-
Gpc-B1+ 籽粒蛋白质含量增加
NAM-6A A1c/A1d 籽粒蛋白质含量正常 A1c/A1d A1c/A1d A1c/A1d A1c/A1d
A1a/A1b 籽粒蛋白质含量增加
Psy-D1 Psy-D1a 黄色素含量低 Psy-D1g Psy-D1g Psy-D1g Psy-D1g
Psy-D1g 黄色素含量高
Zds-A1 Zds-A1a 黄色素含量高 Zds-A1a Zds-A1a Zds-A1a Zds-A1a
Zds-A1b 黄色素含量低
TaPds-B1 TaPds-B1a 黄色素含量高 TaPds-B1a TaPds-B1a TaPds-B1b TaPds-B1a
TaPds-B1b 黄色素含量低
Pod-A1 TaPod-A1a 过氧化物酶含量低 TaPod-A1a TaPod-A1a TaPod-A1a TaPod-A1b
TaPod-A1b 过氧化物酶含量高
Lox-B1 Lox-B1b 脂肪氧化酶含量低 Lox-B1a Lox-B1a Lox-B1a Lox-B1a
Lox-B1a 脂肪氧化酶含量高
SST-4D TaSST-D1a 可溶性糖含量高 TaSST-D1b TaSST-D1b TaSST-D1b TaSST-D1a
TaSST-D1b 可溶性糖含量低

表6

抗逆抗病相关基因的KASP检测结果

基因
Gene
等位变异
Allelic variation
表型
Phenotype
漯麦163
Luomai 163
漯麦47
Luomai 47
漯麦49
Luomai 49
漯麦36
Luomai 36
TaDreb-B1 TaDreb-B1a 抗旱 TaDreb-B1b TaDreb-B1b TaDreb-B1b TaDreb-B1a
TaDreb-B1b 不抗旱
1-fehw3 Kauz type 不抗旱 Kauz type Kauz type Kauz type Kauz type
Westonia type 抗旱
TaPHS1 NW97S186 type 感穗发芽 Rio Blanco type Rio Blanco type Rio Blanco type Rio Blanco type
Rio Blanco type 抗穗发芽
Sdr-B1 TaSdr-B1b 感穗发芽 TaSdr-B1a TaSdr-B1a TaSdr-B1a TaSdr-B1a
TaSdr-B1a 抗穗发芽
COMT-3B COMT-3Ba 木质素含量高 COMT-3Ba COMT-3Ba COMT-3Ba COMT-3Ba
COMT-3Bb 木质素含量低
Pm21 Pm21- 感病 Pm21- Pm21- Pm21- Pm21-
Pm21+ 抗病
Fhb1 Fhb1- 感病 Fhb1- Fhb1+ Fhb1- Fhb1-
Fhb1+ 抗病
Yr78 Yr78- 感病 Yr78+ Yr78+ Yr78+ Yr78-
Yr78+ 抗病
Lr46 Lr46- 感病 Lr46- Lr46- Lr46- Lr46-
Lr46+ 抗病
Lr16/kwm847 Lr16- 感病 N Lr16+ Lr16+ Lr16-
Lr16+ 抗病
Lr16/kwm849 Lr16- 感病 N Lr16+ Lr16+ Lr16-
Lr16+ 抗病
Lr48 Lr48- 感病 Lr48- Lr48- Lr48- Lr48-
Lr48+ 抗病
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