河北省小麦品质相关基因的KASP标记检测

doi:10.16035/j.issn.1001-7283.2020.04.009

摘要/Abstract

摘要：

为了加速小麦品质改良,利用高通量KASP标记检测1970年以来河北省审定的小麦品种153份,这些功能标记包括检测1RS/1BL和1RS/1AL易位系、高分子量麦谷蛋白亚基、籽粒硬度、提高籽粒蛋白含量和促进直链淀粉合成,以及与籽粒品质颜色相关基因的KASP标记,共计22个。结果表明,1RS/1BL和1RS/1AL易位系占比分别是43.14%和9.15%;5个标记检测高分子量麦谷蛋白亚基,Glu-A1位点Glu-Ax1和Ax2*亚基占比分别是39.22%和11.76%,Glu-B1位点Bx7OE亚基占比1.96%,Glu-D1位点1Dx5+1Dy10亚基占比13.07%。3个标记检测小麦籽粒硬度基因,Pina-D1b、Pinb-D1b和Pinb-B2b等位变异,占比分别是5.88%、70.59%和35.95%;没有检测到与提高籽粒蛋白含量和促进直链淀粉合成有关的基因Gpc-B1和Wx-B1的优异等位变异;检测了10个与籽粒品质颜色有关的基因Ppo-A1、Ppo-D1、Psy-A1、Psy-B1、Psy-D1/Sr25、Zds-A1、Lox-B1、TaLyc-B1、TaPds-B1和TaPod-A1,优异等位变异占比分别是69.93%、7.19%、27.45%、9.15%、100.00%、15.03%、75.82%、71.90%、25.49%和25.49%,其中Ppo-D1位点的优异等位变异呈逐年下降的趋势。综上所述,KASP标记可高效检测小麦品质相关基因的优异等位变异,在河北省小麦品质改良中有很好的应用前景。

关键词: 小麦, KASP标记, 品质

Abstract:

To accelerate wheat quality improvement, 153 wheat varieties of Hebei Province since 1970s were analyzed using the high-throughput KASP markers. These functional markers included the detection of 1RS/1BL and 1RS/1AL translocation lines, high-molecular-weight glutenin subunits, grain hardness, gene related to grain protein content and amylose synthesis, and grain color. The results showed that the translocation lines of 1RS/1BL and 1RS/1AL accounted for 43.14% and 9.15% respectively. Glu-Ax1 and Ax2* subunits accounted for 39.22% and 11.76% respectively at Glu-A1 locus; Bx7OE subunits accounted for 1.96% at Glu-B1 locus, 1Dx5+1Dy10 subunits accounted for 13.07% at Glu-D1 locus. Three markers were used to detect the hardness genes of wheat grain, and allelic variations Pina-D1b, Pinb-D1b and Pinb-B2b accounted for 5.88%, 70.59%, and 35.95% respectively. No favorable allelic variations were detected in Gpc-B1 and Wx-B1, which were related to increasing grain protein content and amylose synthesis, respectively. Ten genes, Ppo-A1, Ppo-D1, Psy-A1, Psy-B1, Psy-D1/Sr25, Zds-A1, Lox-B1, TaLyc-B1, TaPds-B1 and TaPod-A1 related to grain quality color were also detected and the proportion of favourable alleles were 69.93%, 7.19%, 27.45%, 9.15%, 100.00%, 15.03%, 75.82%, 71.90%, 25.49% and 25.49%, respectively. The favorable allele variation of Ppo-D1 locus showed a decreasing trend year by year. KASP markers can detect favorable allele of wheat quality-related genes effectively, which has a good application prospect in wheat quality improvement in Hebei Province.

Key words: Wheat, KASP markers, Quality

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图/表 4

表1

153份供试品种名称

序号 Number	品种 Variety	序号 Number	品种 Variety	序号 Number	品种 Variety	序号 Number	品种 Variety
1	冀麦1号Jimai 1	31	津丰一号Jinfeng 1	61	石新733 Shixin 733	91	科农199 Kenong 199
2	冀麦2号Jimai 2	32	泰山1号Taishan 1	62	邯4589 Han 4589	92	金麦一号Jinmai 1
3	冀麦3号Jimai 3	33	泰山5号Taishan 5	63	冀5385 Ji 5385	93	藁优9908 Gaoyou 9908
4	冀麦4号Jimai 4	34	冀麦30号Jimai 30	64	科农9204 Kenong 9204	94	邯00-7086 Han 00-7086
5	冀麦5号Jimai 5	35	冀麦31号Jimai 31	65	石家庄9号Shijiazhuang 9	95	衡6599 Heng 6599
6	冀麦6号Jimai 6	36	冀麦33号Jimai 33	66	藁优9409 Gaoyou 9409	96	邯麦11号Hanmai 11
7	冀麦7号Jimai 7	37	冀麦36号Jimai 36	67	衡7228 Heng 7228	97	冀7369 Ji 7369
8	冀麦8号Jimai 8	38	冀麦37号Jimai 37	68	冀5579 Ji 5579	98	冀5265 Ji 5265
9	冀麦9号Jimai 9	39	冀麦38号Jimai 38	69	石家庄10号Shijiazhuang 10	99	永麦1号Yongmai 1
10	冀麦10号Jimai 10	40	冀麦42号Jimai 42	70	石新539 Shixin 539	100	金麦54 Jinmai 54
11	冀麦11号Jimai 11	41	衡4041 Heng 4041	71	晶白麦1号Jingbaimai 1	101	石优17号Shiyou 17
12	冀麦13号Jimai 13	42	河农326 Henong 326	72	白硬冬2号Baiyingdong 2	102	河农825 Henong 825
13	冀麦14号Jimai 14	43	河农972 Henong 972	73	藁优9415 Gaoyou 9415	103	石新616 Shixin 616
14	冀麦15号Jimai 15	44	25993	74	衡4338 Heng 4338	104	衡4399 Heng 4399
15	冀麦16号Jimai 16	45	石5093 Shi 5093	75	河农822 Henong 822	105	邢麦6号Xingmai 6
16	冀麦17号Jimai 17	46	中麦9号Zhongmai 9	76	衡观35 Hengguan 35	106	石麦18号Shimai 18
17	冀麦18号Jimai 18	47	邯4564 Han 4564	77	石麦12号Shimai 12	107	河农6049 Henong 6049
18	冀麦19号Jimai 19	48	河农85-9 Henong 85-9	78	石麦14号Shimai 14	108	冀6358 Ji 6358
19	冀麦20号Jimai 20	49	5099	79	衡5229 Heng 5229	109	藁优2018 Gaoyou 2018
20	冀麦21号Jimai 21	50	8901-11	80	NC 2号NC 2	110	邯麦12号Hanmai 12
21	冀麦22号Jimai 22	51	河农341 Henong 341	81	良星99 Liangxing 99	111	衡0628 Heng 0628
22	冀麦23号Jimai 23	52	邯5316 Han 5316	82	科农213 Kenong 213	112	石新811 Shixin 811
23	冀麦24号Jimai 24	53	梁麦2号Liangmai 2	83	师栾02-1 Shiluan 02-1	113	河农58-3 Henong 58-3
24	冀麦25号Jimai 25	54	沧核030 Canghe 030	84	冀丰703 Jifeng 703	114	石优20号Shiyou 20
25	冀麦26号Jimai 26	55	石4185 Shi 4185	85	石麦16号Shimai 16	115	河农9206 Henong 9206
26	冀麦27号Jimai 27	56	高优503 Gaoyou 503	86	石麦15号Shimai 15	116	衡136 Heng 136
27	冀麦28号Jimai 28	57	石家庄8号Shijiazhuang 8	87	石新828 Shixin 828	117	邯麦13 Hanmai 13
28	冀麦29号Jimai 29	58	邯优3475 Hanyou 3475	88	科农1093 Kenong 1093	118	金禾9123 Jinhe 9123
29	冀麦5418 Jimai 5418	59	衡95观26 Heng 95 guan 26	89	藁优9618 Gaoyou 9618	119	石麦19 Shimai 19
30	衡水6404 Hengshui 6404	60	邯6172 Han 6172	90	河农4198 Henong 4198	120	河农5290 Henong 5290
序号 Number	品种 Variety	序号 Number	品种 Variety	序号 Number	品种 Variety	序号 Number	品种 Variety
121	邯麦14 Hanmai 14	130	河农7069 Henong 7069	138	冀麦120 Jimai 120	146	科农2011 Kenong 2011
122	婴泊700 Yingbo 700	131	冀麦518 Jimai 518	139	中麦8号Zhongmai 8	147	邯农1412 Hannong 1412
123	衡4444 Heng 4444	132	藁优5766 Gaoyou 5766	140	衡科6021 Hengke 6021	148	石农086 Shinong 086
124	邢麦7号Xingmai 7	133	轮选103 Lunxuan 103	141	中信麦99 Zhongxinmai 99	149	石麦26-1 Shimai 26-1
125	农大399 Nongda 399	134	衡S29 Heng S29	142	邯生730 Hansheng 730	150	石麦26-2 Shimai 26-2
126	石新633 Shixin 633	135	石麦24 Shimai 24	143	石麦25 Shimai 25	151	石麦25 Shimai 25
127	石麦22 Shimai 22	136	科农2009 Kenong 2009	144	邯麦17 Hanmai 17	152	石麦28 Shimai 28
128	科农1006 Kenong 1006	137	藁优5218 Gaoyou 5218	145	邯麦15 Hanmai 15	153	石麦29 Shimai 29
129	冀麦585 Jimai 585

表1

图1

表2

品质相关基因KASP标记在河北省小麦品种中的分布

性状 Trait	优异等位变异 Favourable allele	含优异等位变异品种编号 Number of varieties with favourable allele	含杂合位点品种编号 Number of varieties with heterozygous locus
黑麦易位系 Rye translocation line	1RS/1BL	10、16~18、24~26、34、36、39、41~48、52、53、55、57、59、60、62、64、68、70、74~77、79~81、84~88、92~94、97、100、101、106、107、111、114、115、117、119、121、123、124、 127~129、134、138、140、142、145、146、152
	1RS/1AL	19、23、35、64、69、72、74、82、84、87、89、104、109、118	33、37、54、56、63、95、101、113、119、134
高分子量谷蛋白亚基 High molecular weight glutenin subunits	Glu-Ax1	2、3、5、8、9、10、12、13、18、21、22、25、27、28、30、34、36~39、42、43、48、51、57、59、62、64、69、74、76、77、84、86、87、95、97、103、106、112、117~119、121、124、 127、128、130、131、133、135、136、139、141、143、144、 147、148、151、153
	Glu-Ax2*	4、6、15、16、20、31~33、35、41、45、47、58、68、75、85、90、111
	Bx7OE	5、32、95
	1Dx5+1Dy10	36、49、50、66、73、79、83、87、89、91、98、103~105、107、 122、125、126、132、137
籽粒硬度 Kernel hardness	Pina-D1b	50、73、79、83、98、103、122、126、132	56、90、96、137
籽粒硬度 Kernel hardness	Pinb-D1b	3、4、6、8、10、11、13、15~17、19、20、22~25、28、30、31、37~39、41、44~47、49、51~53、55、57~61、63、64、66、68~ 72、74~76、78、80~82、84~89、91~95、97、99、100、102、104~ 118、120、121、123~125、127、129、133~136、138~144、146~ 153	29、48、90、101、126、128
	Pinb-B2b	1、2、4、8、11~13、18、31~33、35、37、43、44、50、53、59、66、68、69、72~74、77、79、82~84、91、93、98、102、104、107、109、116、122、124~126、128、132、133、135、136、139、141、143、144、147、148、150、151、153	38、48、112、149
色泽 Color	Ppo-A1b	2~10、12~17、19~24、26、27、31、32、34、36~38、40、43、44、46、50~53、55、56、60、62、63、66、69、70、72、73、75~80、82、83、85~87、89、91~94、96、98、100、103、104、106~111、114~118、121、122、125、127~148、150、151、153	1、11、18、25、28~30、33、35、39、41、42、45、47~49、54、57~59、61、64、65、67、68、71、74、81、84、88、90、95、97、99、101、102、105、112、113、119、120、123、124、126、149、152
	Ppo-D1a	2、3、8、12、22、26、40、54、62、77、109
	Psy-A1b	7、14、17、20、23、26、29、33、39、41、45、47、54、55、57、59、61、69、70、72、75、80、82、86、92、93、96、97、102、111、115~117、119、123、126~128、132、134、137、145、
	Psy-B1a或Psy-B1b	19、25、28、52、60、94、99、100、111、114、120、130、140、145
	TaZds-A1a	2、5、14、27、32、35、40、45、49、50、66、72、73、79、82、 83、89、90、103、106、122、132、137	13、29、58、63、67、68、96、112
	Lox-B1b	1~25、27~33、35~38、40~49、51~56、58、60、61、63~65、67~ 71、74、76、80、81、84、87、88、90~96、99~105、109~116、119、120、123、125、133~136、138~153
	TaLyc-B1a	2、4~9、11、12、14、15、18、20、23、25~27、30、31、34、36、38、40、41、43~45、47、48、50、51~57、59~61、64~ 66、69~73、79~83、86、88~90、92~96、98~103、106~111、113~118、120~123、125~130、132~148、151~153	3、29、37、39、49、58、67、76、78、112
	TaPds-B1b	19、26、31、33、35、37、39、42、51、55、64、70、75、80、81、85、86、88、92、93、97、104、106、108、115~118、123、127、129、130、135、138、143、146、151~153	29、49、54、65、119、139、149
	TaPod-A1b	1、7、8、11、12、19、26、34、35、40、49、58、62、64、67、73、83、87、91、92、99、103、104、106、110、112、120~ 122、128、132、135、137、138、143、146、147、150、151	29、32、33、44、48、53、65、79、90、95、96、109、118、125、133、136、139、141、144、148、149

表2

表3

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性状Trait	优异单倍型 Favourable haplotype	1970-1979		1980-1989		1990-1999		2000-2009		2010-2018
性状Trait	优异单倍型 Favourable haplotype	数目 Number	频率 Frequency (%)	数目 Number	频率 Frequency (%)	数目 Number	频率 Frequency (%)	数目 Number	频率 Frequency (%)	数目 Number	频率 Frequency (%)
黑麦易位系 Rye translocation line	1RS/1BL	0	0.00	7	29.17	14	60.87	31	50.00	14	40.00
黑麦易位系 Rye translocation line	1RS/1AL	0	0.00	2	8.33	1	4.35	11	17.74	0	0.00
高分子量谷蛋白亚基 High molecular weight glutenin subunits	Glu-Ax1	5	55.56	10	41.67	9	39.13	18	29.03	18	51.43
	Glu-Ax2*	2	22.22	6	25.00	4	17.39	6	9.68	0	0.00
	Bx7OE	1	11.11	1	4.17	0	0.00	1	1.61	0	0.00
	Bx13	0	0.00	0	0.00	0	0.00	0	0.00	0	0.00
	1Dx5+1Dy10	0	0.00	0	0.00	3	13.04	12	19.35	5	14.29
籽粒硬度 Kernel hardness	Pina-D1b	0	0.00	0	0.00	1	4.35	5	8.06	3	8.57
籽粒硬度 Kernel hardness	Pinb-D1b	4	44.44	15	62.50	13	56.52	50	80.65	26	74.29
	Pinb-B2b	4	44.44	7	29.17	6	26.09	20	32.26	18	51.43
色泽 Color	Ppo-A1b	8	88.89	17	70.83	14	60.87	40	64.52	28	80.00
色泽 Color	Ppo-D1a	3	33.33	3	12.50	2	8.70	3	4.84	0	0.00
	Psy-A1b	1	11.11	7	29.17	6	26.09	19	30.65	9	25.71
	Psy-B1a或Psy-B1b	0	0.00	3	12.50	1	4.35	6	9.68	4	11.43
	Psy-D1a	9	100.00	24	100.00	23	100.00	62	100.00	35	100.00
	TaZds-A1a	2	22.22	3	12.50	5	21.74	10	16.13	3	8.57
	Lox-B1a	9	100.00	23	95.83	20	86.96	40	64.52	24	68.57
	TaLyc-B1b	7	77.78	12	50.00	17	73.91	44	70.97	30	85.71
	TaPds-B1b	0	0.00	4	16.67	6	26.09	18	29.03	11	31.43
	TaPod-A1b	3	33.33	4	16.67	4	17.39	15	24.19	13	37.14