近日，国际学术期刊The Crop Journal在线发表了我室作物优异种质创新团队（小麦育种）完成的研究论文“Fine mapping and validation of a stable QTL for thousand-kernel weight in wheat (Triticum aestivum L.)”。该研究以科农9204和京411重组自交系（KJ-RIL）群体及其剩余杂合体家系为研究材料，对KJ-RIL群体中粒重相关的QTL进行鉴定，并对粒重主效稳定QTL QTkw-2D进行精细定位和候选基因预测。研究结果可为QTkw-2D候选基因的功能验证、分子机制解析及育种利用奠定了基础。

小麦是世界上重要的粮食作物之一，为人类提供约20%的能量。提高产量潜力一直是国内外小麦育种的主要目标。产量是一个复杂的数量性状，由产量三要素亩穗数、每穗粒数和千粒重构成，其中千粒重（TKW）具有更高的遗传力，是提高小麦产量潜力的最稳定因素。因此，挖掘粒重相关的优良位点是提高小麦产量潜力的有效途径。

研究者利用660K SNP芯片构建的高密度遗传连锁图分别鉴定到24、26和25个与TKW、粒长（KL）和粒宽（KW）相关QTL，其中QTkw-2A、QKl-3B.2、QKw-5B和QKw-6B.2 为主效QTL, QTkw-4A、QTkw-4B、QTkw-7A.2和QKl-2A.2为稳定QTL（图1），QTkw-2D和QKl-1B.2为主效稳定QTL。QTkw-2D被定位于2D染色体长臂Xcfd233 和Xme7em26区间内（120.9–129.2 cM），来自科农9204的等位基因提高千粒重1.47g。通过开发的SSR标记和物理位置明确的SNP标记构建2D染色体高密度遗传图谱，将qTkw-2D进一步缩小至5.57 cM（100.73–106.30 cM）区间（图2）。通过开发置信区间内KASP标记，从次级群体中筛选到7种不同类型的近等基因系（NILs），将qTkw-2D靶区间精细定位至2.52 Mb物理区段内（图3）。基于双亲靶区段内序列和基因表达差异、NILs间基因表达差异，获得qTkw-2D候选基因TraesCS2D02G460300.1（TraesKN2D01HG49350）（图4）。上述结果为QTkw-2D候选基因的功能验证、分子机制解析及育种利用奠定了基础。

图1 KJ-RIL群体中与千粒重（蓝色）、粒长（红色）和粒宽（绿色）相关的主效或稳定QTL

图2 QTkw-2D精细作图

中国科学院遗传与发育生物学研究所农业资源研究中心博士研究生孟得媛和Aamana Batool为该文第一作者，中国科学院遗传发育所农业资源研究中心李俊明研究员、鲁东大学崔法教授和作物优异种质创新团队宋利强副教授为共同通讯者。该研究得到国家自然科学基金（32272056, U22A6009, 31671673, 31871612）和河北省自然科学基金（C2019503066和C2021205013）等项目的资助。

文章链接：https://doi.org/10.1016/j.cj.2023.03.007