李云丽, 刁邓超, 刘雅睿, 孙玉晨, 孟祥宇, 邬陈芳, 汪妤, 吴建辉, 李春莲, 曾庆东, 韩德俊, 郑炜君
【目的】 小麦是中国乃至世界最重要的口粮之一,随着全球性的气候变化,高温成为限制小麦安全生产的主要逆境因素。筛选、鉴定优异耐热种质资源、挖掘耐热候选基因,可以丰富我国小麦耐热性遗传基础,为培育小麦耐热品种提供先决条件,保证国家粮食生产安全。【方法】 以331份小麦种质组成的自然群体为材料,采用人工气候箱模拟高温的方法,通过调查不同处理时长下小麦幼苗的存活率,以耐热级数为指标,评价其耐热性。结合55K SNP芯片基因型分析结果,通过全基因组关联分析(genome-wide association study,GWAS)方法,发掘耐热性相关的遗传位点。结合小麦热胁迫下根、叶等多组织的表达量数据,筛选耐热性相关基因,最后,以极耐热种质西农889和热敏感种质中国春为材料,利用qPCR方法对候选基因进行验证。【结果】 高温胁迫下,不同小麦的存活率存在极端差异,极耐热、中等耐热、中等热敏感、极热敏感的种质资源分别是110、104、110和7份,占比为33.23%、31.42%、33.23%和2.12%,鉴定获得西农889、郑麦7698、中麦895、周麦18和丰产3号等耐热种质资源;通过全基因组关联分析,共检测到293个与12 h存活率、耐热级数显著关联的SNP位点,表型变异解释率为4.40%—12.46%,其中,与12 h存活率相关的位点200个,与耐热级数相关位点257个,定位到的相同耐热相关位点164个;基于显著关联的SNP标记,共预测到313个耐热相关基因。根据基因注释信息,以及热胁迫下的表达量数据,筛选出23个耐热候选基因,对差异表达的候选基因进行qPCR验证,鉴定到20个关键耐热候选基因。【结论】 鉴定了331份小麦种质的苗期耐热性,建立了一种45 ℃高温下测定不同处理时长的幼苗存活率鉴定小麦耐热性的快速方法,筛选出38份耐热种质。共检测到293个与小麦苗期耐热性显著关联的位点,筛选出TraesCS1A02G355900、TraesCS1A02G389500、TraesCS5A02G550700、TraesCS5D02G557100、TraesCS6D02G402500和TraesCS7A02G232500等关键候选基因。