谷子苗期耐低氮相关性状的QTL分析

[目的]分析谷子(Setaria italica L.)耐低氮性状相关的QTL,为耐低氮基因的精细定位、克隆及功能研究奠定基础,同时,也为揭示谷子耐低氮遗传机理和培育耐低氮谷子品种提供技术支撑.[方法]以耐低氮品种豫谷28 和低氮敏感品种七叶黄为亲本构建的包含120 个家系的重组自交系(RIL)群体为试验材料,在谷子苗期进行低氮和正常氮处理,并对处理21 d 的水培幼苗的苗长、主根长、根干质量、苗干质量、总干质量、叶绿素相对含量、植株含氮量7 个性状进行分析.同时,采用复合区间作图法(composite interval mapping,CIM)对耐低氮相关性状进行QTL 定位与分析,并对QTL 置信区间内的候选基因进行预测.[结果]在低氮和正常氮水平下,RIL 群体的耐低氮相关性状均表现为连续正态分布,且呈双向超亲分离现象,符合典型的数量性状遗传特点,适于QTL 分析.相关分析表明,苗长与主根长、根干质量、苗干质量、总干质量、叶绿素相对含量呈极显著正相关,主根长与植株含氮量呈显著负相关.共定位到低氮和正常氮水平下与苗长、主根长、根干质量、苗干质量、总干质量、叶绿素相对含量及植株含氮量相关的34 个QTL,分布于第1-9 染色体,单个QTL 表型贡献率为5.15％—52.42％.其中,2 种氮水平下共同定位到10 个QTL,低氮和正常氮单一环境下分别定位到11 和13 个QTL.15 个为主效QTL,qRDW3、qMRL1.1、qMRL1.2、qSL5和qSPAD1 5 个主效QTL 在2 种氮水平下均被定位到.共检测到5 个QTL重叠区,聚集了2 种氮水平下多个性状的QTL,通过基因预测与功能注释,筛选出5 个QTL 置信区间内6 个与氮代谢相关的候选基因,表明氮同化、吸收和利用相关基因极有可能控制了这些基因的表达.[结论]34 个QTL 分别聚集于9 条染色体上的16 个QTL 簇,基于基因注释,共筛选了6 个与谷子氮代谢相关的候选基因,表明不同性状参与到了共同遗传机制,并可通过分子标记辅助选择进行耐低氮有利等位基因的聚合育种.