國(guó)審小麥品種漯麥40重要功能基因的KASP標(biāo)記檢測(cè)與分析

小麥?zhǔn)侨蚍N植面積最大的糧食作物之一，也是我國(guó)第三大糧食作物，作為全世界三分之一以上人口的重要口糧，小麥的持續(xù)增產(chǎn)和穩(wěn)產(chǎn)關(guān)系到我國(guó)的糧食安全和社會(huì)穩(wěn)定。黃淮麥區(qū)生產(chǎn)條件最適宜小麥生長(zhǎng)，是我國(guó)小麥主產(chǎn)區(qū)之一，小麥年播種面積和產(chǎn)量約占我國(guó)小麥播種總面積和產(chǎn)量的58% 和 67%^[1] ，麥區(qū)的生產(chǎn)狀況對(duì)我國(guó)小麥生產(chǎn)發(fā)揮重要作用，直接影響我國(guó)的小麥生產(chǎn)形勢(shì)，而品種對(duì)小麥的增產(chǎn)增收有巨大的影響作用。

漯麥40是根據(jù)育種目標(biāo)以徐麥7049為母本、國(guó)審品種淮麥18為父本，采用有性雜交和系譜法選育的小麥品種，2022年通過(guò)國(guó)家審定（國(guó)審麥20220075）。漯麥40的母本徐麥7049聚合了優(yōu)質(zhì)亞基 Null/7+8/5+I0^[2] 、含抗白粉病基因 （pm2，pmI2，pmI7，pmI6/pm30 ）、抗葉銹病基因Lr26-Sr3I-Yr9^[3] ，具有遺傳多樣性[4]的特點(diǎn)。父本淮麥18聚合了優(yōu)質(zhì)亞基 I/7+8/5+I0^[2] ，具有高抗白粉病和抗寒抗倒5、遺傳多樣性4的特征。漯麥40聚合了2個(gè)親本的優(yōu)異基因，在生產(chǎn)中表現(xiàn)出冬季抗寒、株型緊湊、高產(chǎn)穩(wěn)產(chǎn)、綜合抗病、抗逆等優(yōu)點(diǎn)[6]。

小麥品種產(chǎn)量、品質(zhì)、抗性等性狀的遺傳是由多個(gè)基因構(gòu)成的復(fù)雜調(diào)控網(wǎng)絡(luò)控制的。高通量測(cè)序技術(shù)的發(fā)展及大量作物參考基因組序列的組裝完成加快了作物基因分型的研究進(jìn)程[7]。而競(jìng)爭(zhēng)性等位基因特異性PCR（kompetitiveallele-specificPCR，KASP）技術(shù)由于其高通量、低成本和可操作性強(qiáng)等優(yōu)點(diǎn)而在農(nóng)作物性狀遺傳和改良研究領(lǐng)域備受關(guān)注，現(xiàn)已發(fā)展成為全球基準(zhǔn)技術(shù)[8]。在小麥方面，KASP技術(shù)多用于與小麥抗病性、品質(zhì)和抗非生物脅迫相關(guān)的基因方面的研究。李瑋等利用KASP標(biāo)記對(duì)94份育種親本進(jìn)行了分子檢測(cè)；鄒景偉等利用高通量的KASP標(biāo)記技術(shù)對(duì)120份小麥品種（系）株高、抗葉銹病、抗條銹病、抗赤霉病、抗穗發(fā)芽和加工品質(zhì)等性狀相關(guān)的基因進(jìn)行了檢測(cè)[10]；袁謙等對(duì)國(guó)審小麥品種漯麥18重要功能基因進(jìn)行了KASP標(biāo)記檢測(cè)[1]；閆金龍等運(yùn)用高通量KASP分型標(biāo)記技術(shù)對(duì)國(guó)審小麥新品種長(zhǎng)6990的全基因進(jìn)行了檢測(cè)[12]。本研究通過(guò)對(duì)國(guó)審小麥品種漯麥40的適應(yīng)性、品質(zhì)、抗逆性和抗病性等多個(gè)重要性狀的基因進(jìn)行KASP檢測(cè)與分析，明確其含有的優(yōu)良基因，以期為進(jìn)一步應(yīng)用和改良提供數(shù)據(jù)支撐。

1材料與方法

1.1 試驗(yàn)材料

供試材料來(lái)自選育的小麥品種漯麥40。

1.2 試驗(yàn)方法

1.2.1DNA提取2023年10月在試驗(yàn)基地，挑選10粒飽滿、無(wú)破損的漯麥40試驗(yàn)種子置于培養(yǎng)皿中，室溫保濕培養(yǎng)，萌發(fā)7d后取幼苗葉片，采用CTAB（十六烷基三甲基溴化銨）法提取基因組DNA[13]

1.2.2KASP標(biāo)記檢測(cè)供試材料的KASP標(biāo)記檢測(cè)工作委托中國(guó)農(nóng)業(yè)科學(xué)院作物科學(xué)研究所何中虎研究員課題組進(jìn)行。KASP反應(yīng)體系、反應(yīng)程序、基因引物等均參考Rasheed等的研究[14]。KASP標(biāo)記檢測(cè)性狀包括9個(gè)適應(yīng)性相關(guān)性狀、6個(gè)產(chǎn)量相關(guān)性狀、13個(gè)品質(zhì)相關(guān)性狀以及12個(gè)抗逆抗病性相關(guān)性狀，共40個(gè)功能標(biāo)記，

2 結(jié)果與分析

2.1適應(yīng)性相關(guān)基因的KASP檢測(cè)結(jié)果

為了解漯麥40廣適性特點(diǎn)，檢測(cè)了適應(yīng)性相關(guān)性狀基因包括株高 （Rht-BI，Rht-DI，Rhtamp; 、株高和熟期（TaPRR73－AI、TaPRR73－BI）、光周期（Ppd-AI，Ppd-BI，Ppd-DI） 、、芒 （AWN）4 個(gè)性狀9個(gè)基因的基因型，檢測(cè)結(jié)果（表1）表明，漯麥40含有主效株高的矮稈型基因 Rht-DIb，Rht 8 以及野生型基因 Rht-BIa ；含有與株高、熟期有關(guān)的基因Hap-II ；具有2個(gè)光周期敏感等位基因型 AIb，Ppd-BIb，1 個(gè)光周期遲鈍等位基因型Ppd-DIa 。

2.2籽粒性狀相關(guān)基因的KASP檢測(cè)結(jié)果

籽粒性狀影響小麥最終產(chǎn)量。本研究利用6個(gè)標(biāo)記對(duì)漯麥40的粒重、粒數(shù)相關(guān)的2個(gè)性狀6個(gè)基因的基因型進(jìn)行檢測(cè)。結(jié)果（表2）表明，漯麥40聚合了 TaGSS-Ala 和 Hap-7A-3 共2個(gè)基因的優(yōu)異等位基因位點(diǎn)，2個(gè)位點(diǎn)的聚合有效增加了漯麥40的粒重和粒數(shù)，保證了產(chǎn)量三因素的協(xié)調(diào)，使其在生產(chǎn)中具有良好的豐產(chǎn)性

2.3品質(zhì)相關(guān)基因的KASP檢測(cè)結(jié)果

品質(zhì)相關(guān)基因檢測(cè)結(jié)果（表3）表明，漯麥40含1個(gè)硬質(zhì)優(yōu)異等位基因，為 Pinb-DIb ;在高分子量麥谷蛋白亞基 Glu-Al 和 Glu-Dl 位點(diǎn)共測(cè)出3種

類型蛋白亞基基因， Glu-Al 位點(diǎn)為稀有亞基基因AxI/Ax2^* ， Glu-DI 位點(diǎn)檢測(cè)出 5+l0 優(yōu)質(zhì)亞基；6

個(gè)與面粉色澤有關(guān)的基因中，漯麥40含有高黃色素含量的基因 ，高活

性脂肪氧化酶基因 Lox-BIa 和高含量可溶性糖基因 TaSST-DIa 。這些優(yōu)質(zhì)基因可以提高籽粒品質(zhì)，增加面粉口感。

2.4抗逆抗病性相關(guān)基因的KASP檢測(cè)結(jié)果

TaDreb-B1和1-fehw3是與抗旱有關(guān)的重要基因，對(duì)小麥的高千粒重影響也較大，漯麥40含TaDreb-B1基因的 TaDreb-BIa 抗旱單倍型和1-fehw3基因的Westoniatype耐旱單倍型。TaPHS_646基因分型結(jié)果表明，漯麥40為T(mén)aPHS1基因的RioBlancotype抗穗發(fā)芽單倍型； TaSdr-BI 基因分型結(jié)果表明漯麥40為 TaSdr-BI 基因的 TaSdr-BIa 抗穗發(fā)芽單倍型。在抗病性方面，漯麥40檢測(cè)出含抗條銹病基因 。Fhb1是小麥赤霉病抗性的主效基因，在供試材料中沒(méi)有攜帶赤霉病抗性基因?？拱追鄄』?Pm2I 以及抗葉銹病基因 Lr46，LrI6 、Lr48 在供試材料中均沒(méi)有檢測(cè)到抗性等位基因。

3討論與結(jié)論

株高對(duì)小麥產(chǎn)量影響較大，也是小麥品種后代選擇中的重要指標(biāo)，應(yīng)用矮稈基因降低株高是現(xiàn)代小麥育種的重要手段。袁謙等對(duì)國(guó)審小麥品種漯麥18株高基因檢測(cè)結(jié)果顯示，漯麥18含有1個(gè)矮稈基因型 Rht-DIb^[11] ;趙永濤等對(duì)豫麥158及其硬質(zhì)變異系豫麥158-42進(jìn)行KASP標(biāo)記檢測(cè)，豫麥158及其硬質(zhì)變異系豫麥158-42均含有株高主效基因 Rht-Dlb^[15] ；張中州等對(duì)漯河地區(qū)培育的13份品種（系）進(jìn)行株高KASP標(biāo)記檢測(cè)，結(jié)果表明，Rht-DIb 基因是漯河地區(qū)選育小麥品種（系）的主要矮稈基因[16]；張德強(qiáng)等對(duì)黃淮麥區(qū)中矮稈基因Rht-BIb，Rht-DIb 和Rht8進(jìn)行檢測(cè)，結(jié)果表明其分布頻率分別為28.68% 56.59%和68.10%[17] O本研究中對(duì)漯麥40株高相關(guān)基因進(jìn)行檢測(cè)，漯麥40含有2個(gè)矮稈基因的優(yōu)異等位基因 Rht-DIb 和Rht8，與上述研究結(jié)果基本一致。千粒重和籽粒大小是影響小麥產(chǎn)量的重要影響因素。張德強(qiáng)等研究發(fā)現(xiàn)含有矮稈基因Rht8的材料能夠顯著增加穗粒數(shù)[17]。本研究中含有矮稈基因Rht8的漯麥40含有2個(gè)高粒重微效等位基因 TaGS5-Ala 和 Hap -7A-3。其中 Hap-7A-3 是控制小麥穗粒數(shù)的優(yōu)異等位基因，與張德強(qiáng)等研究結(jié)果1相符。本研究更進(jìn)一步證實(shí)了 Rht-DIb 是漯河地區(qū)選育小麥品種（系）的主要矮稈基因，同時(shí)矮稈基因Rht8雖降稈效應(yīng)較弱，但能顯著增加穗粒數(shù)[17]，在未來(lái)矮稈基因的選擇利用中應(yīng)更加重視利用。

面制食品是我國(guó)大部分人的重要口糧，其口感、外形、色澤等受籽粒硬度、面筋強(qiáng)度、小麥蛋白質(zhì)含量、面粉色澤、品質(zhì)性狀的綜合影響[18]。籽粒硬度對(duì)小麥面粉顆粒大小、出粉率、淀粉破損率和加工品質(zhì)有重要影響;高分子質(zhì)量麥谷蛋白亞基（HMW-GS）是決定小麥面筋特性的重要因素，由位于小麥第一同源染色體上的 Glu-AI，Glu-BI 和Glu-DI 位點(diǎn)的基因編碼， ^{，AxI，Ax2*}、7+8 和 5+l0 等亞基是公認(rèn)的優(yōu)質(zhì)亞基，而 Ax2^* 亞基是稀有優(yōu)質(zhì)亞基，在我國(guó)普通小麥品種中分布較少[19]。胡文靜等研究發(fā)現(xiàn)，淮麥18（漯麥40父本）含軟質(zhì)基因Pina-DIa^[20] ，揚(yáng)州市育成小麥品種（系）以軟質(zhì)類型基因組合為主，這可能也是漯麥40僅含1個(gè)硬質(zhì)基因 （Pinb-DIb） 和2個(gè)軟質(zhì)基因（ Pina-DIa+ Pinb-B2a） 的原因。郝浩楠對(duì)我國(guó)294份核心種質(zhì)小麥材料品質(zhì)進(jìn)行分析發(fā)現(xiàn) Ax2^* 基因的頻率為3.68% [21]。本研究供試材料漯麥40 同時(shí)含有 AxI/ Ax2^* 和 5+I0 優(yōu)質(zhì)亞基，也是筆者所在單位近年來(lái)一直重視小麥品質(zhì)改良以及強(qiáng)筋小麥育種的結(jié)果，漯麥40也可作為品質(zhì)改良育種的親本資源進(jìn)行重點(diǎn)利用。 Psy，Pds 和Zds作為小麥籽粒黃色素合成過(guò)程中的關(guān)鍵酶，其活性影響面粉的色澤。漯麥40含高黃色素含量的基因 Psy-DIg，Zds-AIa 和TaPds-BIa ，營(yíng)養(yǎng)價(jià)值更加突出，可用于營(yíng)養(yǎng)健康功能性制品，隨著人們對(duì)食品美觀的要求逐漸提高，提高面條、饅頭和餃子等傳統(tǒng)面食的亮度和白度，在以后的育種中也要注意低黃色素含量基因在育種中的應(yīng)用。高脂肪氧化酶活性可以提高面粉及其制品的白度[22]，漯麥40含高活性脂肪氧化酶基因 Lox-BIa ，可以彌補(bǔ)因高黃色素含量基因造成的面粉色澤問(wèn)題，提高面粉及其制品的白度。

干旱對(duì)小麥產(chǎn)量和品質(zhì)的形成影響嚴(yán)重；穗發(fā)芽不僅造成小麥籽粒產(chǎn)量和利用價(jià)值降低，而且對(duì)品質(zhì)有嚴(yán)重副作用，甚至造成嚴(yán)重的經(jīng)濟(jì)損失；因此選育和推廣抗逆小麥品種是保障國(guó)家糧食安全、促進(jìn)小麥生產(chǎn)持續(xù)穩(wěn)定發(fā)展的有效途徑之一。王震等研究發(fā)現(xiàn)，長(zhǎng)江中下游抗穗發(fā)芽品種（系）最多，黃淮麥區(qū)抗穗發(fā)芽品種（系）相對(duì)較少[23]。漯麥40同時(shí)聚合抗旱性和穗發(fā)芽抗性相關(guān)4個(gè)優(yōu)異等位基因（TaDreb-Bla/Westoniatype/RioBlancotype/TaSdr-B1a），說(shuō)明漯麥40可以作為抗旱性和抗穗發(fā)芽的親本加以利用，也是黃淮麥區(qū)小麥抗逆育種的捷徑。漯麥40含抗條銹病基因Yr78，表明對(duì)條銹病抗性較好，但不含赤霉病等病害的抗性基因，在今后的小麥育種中要注重抗赤霉病等病害的基因聚合育種，提高品種抗病性。

漯麥40是集高產(chǎn)、穩(wěn)產(chǎn)、廣適于一體的小麥品種，基因檢測(cè)結(jié)果顯示其含有多個(gè)有利基因，是一個(gè)生產(chǎn)中適于推廣應(yīng)用的好品種，也是一個(gè)育種應(yīng)用的優(yōu)異材料。

參考文獻(xiàn)：

[1]楊艷紅.黃淮麥區(qū)主推小麥品種遺傳多樣性研究及粗山羊草在小麥改良中的應(yīng)用[D]．泰安：山東農(nóng)業(yè)大學(xué)，2018.

[2]楊子博，顧正中，周羊梅，等.江蘇淮北地區(qū)小麥品種資源高分子量谷蛋白亞基的組成分析[J].西南農(nóng)業(yè)學(xué)報(bào)，2015，28（4）：1465-1469.

[3]彭振英，崔海燕，李娜娜，等.小麥品種抗病相關(guān)分子標(biāo)記檢測(cè)研究[J]．山東農(nóng)業(yè)科學(xué)，2017，49（2）：1-9.

[4]楊子博，顧正中，周羊梅，等.江蘇淮北地區(qū)小麥品種資源遺傳多樣性的SSR分析[J].麥類作物學(xué)報(bào)，2014，34（5）：628-634.

[5]顧正中，孫蘇陽(yáng)，夏中華，等.淮麥18號(hào)的選育及特征特性[J].江蘇農(nóng)業(yè)科學(xué)，2000，28（4）：21-26.

[6]曹燕燕，葛昌斌，黃杰，等.小麥新品種漯麥40豐產(chǎn)性、穩(wěn)產(chǎn)性、抗逆性、適應(yīng)性分析[J].天津農(nóng)業(yè)科學(xué)，2023，29（7）：29-32.

[7]趙越，孫宇峰，徐磊，等.KASP標(biāo)記技術(shù)在作物基因定位中的應(yīng)用進(jìn)展[J].北方園藝，2023（19）：122-127.

[8]楊青青，唐家琪，張昌泉，等．KASP標(biāo)記技術(shù)在主要農(nóng)作物中的應(yīng)用及展望[J].生物技術(shù)通報(bào)，2022，38（4）：58-71.

[9]李瑋，宋國(guó)琦，商航，等.94份小麥育種親本的功能基因分子檢測(cè)[J].山東農(nóng)業(yè)科學(xué)，2021，53（5）：58-63.

[10]鄒景偉，賈萬(wàn)利，李立鑫，等.120份小麥品種（系）重要性狀功能基因的KASP檢測(cè)[J]．分子植物育種，2019，17（12）：3945-3959.

[11]袁謙，張鋒，張中州，等．國(guó)審小麥品種漯麥18重要功能基因的KASP標(biāo)記檢測(cè)[J].江蘇農(nóng)業(yè)科學(xué)，2021，49（24）：56-59.

[12]閆金龍，張俊靈，張東旭，等．基于KASP標(biāo)記的國(guó)審小麥新品種長(zhǎng)6990優(yōu)異基因解析[J].種子，2022，41（12）：27-34.

[13]Rogers S O，Bendich A J. Extraction of DNA from milligramamountsoffresh，herbariumandmummifiedplanttissuesJ].PlantMolecularBiology，1985，5（2）：69-76

[19]ZhangDL，HeTT，LiangHH，etal.Flourqualityandrelatedmolecularcharacterizationofhighmolecularweightgluteninsubunitgenes fromwild emmerwheat accession TD-256[J].Journal ofAgriculturalandFoodChemistry，2016，64（24）：5128-5136.

[20]胡文靜，吳宏亞，董亞超，等.江蘇省小麥品種（系）硬度基因分布特點(diǎn)解析[J]．揚(yáng)州大學(xué)學(xué)報(bào)（農(nóng)業(yè)與生命科學(xué)版），2020，41（6）：28-33.

[21]郝浩楠.中國(guó)部分普通小麥核心種質(zhì)HMW-GS的特點(diǎn)及其與若干品質(zhì)性狀的關(guān)聯(lián)分析[D]．武漢：華中農(nóng)業(yè)大學(xué)，2019.

[22]李春鑫，趙明忠，韓留鵬，等.黃淮麥區(qū)41個(gè)小麥品種（系）品質(zhì)相關(guān)基因的分子檢測(cè)[J]．河南農(nóng)業(yè)科學(xué)，2022，51（2）：18-27.

[23]王震，李金秀，張彬，等.不同生態(tài)區(qū)小麥品種的穗發(fā)芽抗性評(píng)價(jià)［J]．應(yīng)用生態(tài)學(xué)報(bào)，2020，31（12）：4161-4170.