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分蘗角度是谷類作物中理想株型的重要組成部分。相比水稻而言，小麥中關(guān)于分蘗角度的遺傳基礎(chǔ)研究十分有限。本研究利用小麥55K SNP芯片對(duì)20828與SY95-71雜交創(chuàng)制的含有126個(gè)株系的重組自交系群體進(jìn)行基因分型(Liu et al. 2020)，結(jié)合多達(dá)7個(gè)不同環(huán)境的表型值，遺傳鑒定該重組自交系群體(2SY)的分蘗角度QTL位點(diǎn)（圖1）。 
圖1 雙親及部分株系的表型 注：a為20828；b為SY95-71；c為部分群體株系 1. 表型分析 親本20828與SY95-71的分蘗角度在部分環(huán)境中不顯著，但2SY群體中表型差異顯著，并且分蘗角度的表型值呈連續(xù)分布趨勢(shì)（圖2）。各性狀所有生態(tài)點(diǎn)之間的相關(guān)性都達(dá)到顯著水平。20828、SY95-71和2SY群體的表型值范圍分別為12.13 - 33.88°、23.90 - 38.78°和7.33 - 68.90°。
圖2 表型分布直方圖 2.QTL鑒定與驗(yàn)證 在2B和5D染色體上共檢測(cè)到3個(gè)分蘗角度相關(guān)的QTL，其中QTa.sau-2B-769為主效且穩(wěn)定表達(dá)的QTL，其能解釋18.1 – 51.1%的表型變異。該QTL被定位于染色體臂2BL上標(biāo)記AX-111457622 (768.6 Mb)和AX-109521596 (722.1 Mb)之間的3.2 cM區(qū)間內(nèi)（圖3）。對(duì)親本20828和SY95-71進(jìn)行660K SNP芯片分型，利用SNP數(shù)據(jù)成功開(kāi)發(fā)出與主效QTL QTa.sau-2B-769緊密連鎖的KASP標(biāo)記KASP-AX-108792274。用該標(biāo)記對(duì)QTa.sau-2B-769在3個(gè)不同的遺傳群體中進(jìn)行驗(yàn)證，t檢驗(yàn)結(jié)果表明含有該QTL增效等位基因的株系比不含該等位基因的株系的分蘗角度增加9.62％至24.92％，平均達(dá)到17.27％（圖4）。
圖3 主效QTL的物理圖譜 
圖4 不同遺傳群體下 QTa.sau-2B-769的驗(yàn)證 3.QTa.sau-2B-769對(duì)其他農(nóng)藝性狀的影響 利用KASP-AX-108792274將2SY群體劃為分別含有SY95-71（63個(gè)）和20828（62個(gè)）等位基因的兩個(gè)組。稀播條件下，兩組的小穗數(shù)、開(kāi)花期、株高、千粒重、有效分蘗數(shù)和旗葉角度(Tu et al. 2021)均無(wú)顯著差異（P > 0.05），表明QTa.sau-2B-769可能不受其他農(nóng)藝性狀影響 (圖5)。群體播種條件下，小穗數(shù)、開(kāi)花期、株高、千粒重、有效分蘗數(shù)和旗葉角度等性狀是否與該分蘗角度位點(diǎn)相關(guān)，尚待進(jìn)一步檢測(cè)。
圖5 QTa.sau-2B-769與其他農(nóng)藝性狀的相關(guān)性分析 注：TA，分蘗角度；SNS，小穗數(shù)；AD，開(kāi)花期；PH，株高；TKW，千粒重；ETN，有效分蘗數(shù)；FLANG，旗葉角度。 4.候選基因預(yù)測(cè) 比較基因組學(xué)分析發(fā)現(xiàn)QTa.sau-2B-769所在區(qū)間在中國(guó)春和野生二粒小麥對(duì)應(yīng)的物理區(qū)間內(nèi)有一些可能與分蘗角度調(diào)控相關(guān)的基因，如：擬南芥同源基因TraesCS2B01G583800編碼一個(gè)MYB轉(zhuǎn)錄因子，與磺酸抑制因子1協(xié)同調(diào)控油菜素內(nèi)酯誘導(dǎo)的基因表達(dá)，從而進(jìn)一步調(diào)控分蘗角度。而我們?cè)?0828和SY95-71中對(duì)該基因進(jìn)行啟動(dòng)子（2876bp）和基因組序列（1575bp）進(jìn)行克隆測(cè)序時(shí)未發(fā)現(xiàn)序列差異。另外，公共數(shù)據(jù)庫(kù)的表達(dá)模式分析顯示TraesCS2B01G583800在分蘗節(jié)上表達(dá)不顯著。以上結(jié)果表明該基因可能不是QTa.sau-2B-769的候選基因（圖6）。TraesCS2B01G583800是否具有擬南芥類似的調(diào)控分枝的功能，待進(jìn)一步分析。
圖6 基因TraesCS2B01G583800的序列比對(duì)和表達(dá)模式分析 5.QTa.sau-2B-769的表達(dá)可能獨(dú)立于春化作用 利用各性狀的BLUP值進(jìn)行相關(guān)性分析，發(fā)現(xiàn)分蘗角度與小穗數(shù)、開(kāi)花期、株高、千粒重和有效分蘗數(shù)間均無(wú)顯著相關(guān)性（P > 0.05），但是其與旗葉角度呈顯著正相關(guān)性（圖7）。而QTa.sau-2B-769也不影響小穗數(shù)、開(kāi)花期、株高、千粒重和有效分蘗數(shù)等性狀（圖5）。在QTa.sau-2B -769的定位區(qū)間內(nèi)我們未檢測(cè)到與小穗數(shù)、開(kāi)花期、株高、千粒重和有效分蘗數(shù)相關(guān)的QTL。以上結(jié)果表明，QTa.sau-2B-769不是一個(gè)多效位點(diǎn)，且在2SY群體中的表達(dá)不受開(kāi)花期和株高的影響。此前有報(bào)道稱，在早期生長(zhǎng)階段，小麥的分蘗角度主要與春化、矮化和光周期基因相關(guān)。本研究中，QTa.sau-2B -769是在成熟期被鑒定到的，且在該位點(diǎn)區(qū)間內(nèi)并沒(méi)有已知的春化基因存在。因此其可能與春化作用無(wú)關(guān)。另外，株高基因Rht4（784.3 Mb）和光照周期基因Ppd2（293.7 Mb）位于2B染色體上，但它們離QTa.sau-2B-769較遠(yuǎn)，進(jìn)一步確認(rèn)QTa.sau-2B-769可能在分蘗期發(fā)揮著與其他分蘗角度基因不同的調(diào)控作用。
圖7 分蘗角度與其他農(nóng)藝性狀間的相關(guān)性 注：TA，分蘗角度；SNS，小穗數(shù)；AD，開(kāi)花期；PH，株高；TKW，千粒重；ETN，有效分蘗數(shù)；FLANG，旗葉角度。 6.總結(jié) 本文鑒定一個(gè)新的、主效且穩(wěn)定表達(dá)的分蘗角度QTL，并在3個(gè)不同遺傳群體中對(duì)其遺傳效應(yīng)進(jìn)行了驗(yàn)證。在QTa.sau-2B-769物理區(qū)間內(nèi)發(fā)現(xiàn)一個(gè)與分蘗角度相關(guān)的擬南芥直系同源基因TraesCS2B01G583800，進(jìn)一步分離其啟動(dòng)子和全基因組序列，結(jié)果表明TraesCS2B01G583800可能不是QTa.sau-2B-769的候選基因，其是否參與分蘗調(diào)控尚待進(jìn)一步研究。另外，與其他農(nóng)藝性狀的相關(guān)性分析表明QTa.sau-2B-769的表達(dá)可能與春化作用無(wú)關(guān)。本研究結(jié)果對(duì)精細(xì)定位和圖位克隆該主效位點(diǎn)，并進(jìn)一步解析分蘗調(diào)控機(jī)制奠定了基礎(chǔ)。該結(jié)果于近日發(fā)表在The Crop Journal雜志（https://www./science/article/pii/S2214514121000659）。本研究得到了國(guó)家自然科學(xué)基金、四川省科技廳國(guó)際科技合作交流項(xiàng)目、四川省科技廳應(yīng)用基礎(chǔ)研究項(xiàng)目和四川農(nóng)業(yè)大學(xué)'雙支計(jì)劃’的資助。參考文獻(xiàn)： Liu J, Tang H, Qu X, Liu H, Li C, Tu Y, Li S, Habib A, Mu Y, Dai S, Deng M, Jiang Q, Liu Y, Chen G, Wang J, Chen G, Li W, Jiang Y, Wei Y, Lan X, Zheng Y, Ma J (2020) A novel, major, and validated QTL for the effective tiller number located on chromosome arm 1BL in bread wheat. Plant Mol Biol 104:173-185Tu Y, Liu H, Liu J, Tang H, Mu Y, Deng M, Jiang Q, Liu Y, Chen G, Wang J, Qi P, Pu Z, Chen G, Peng Y, Jiang Y, Xu Q, Kang H, Lan X, Wei Y, Zheng Y, Ma J (2021) QTL mapping and validation of bread wheat flag leaf morphology across multiple environments in different genetic backgrounds. Theor Appl Genet 134:261-278
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