文献类型： 中文期刊

作者： 陈佳静 ¹ ; 毛馨缘 ¹ ; 王新杰 ¹ ; 李清峰 ¹ ; 刘彩霞 ¹ ; 张雪婷 ¹ ; 赵补全 ¹ ; 亢玲 ¹ ; 李前荣 ¹ ; 王掌军 ¹ ;

作者机构： 1.宁夏大学农学院;宁夏农林科学院农作物研究所

关键词： 小麦;家系;粗蛋白含量;湿面筋含量;沉降值;转录组

期刊名称： 南方农业学报

ISSN： 2095-1191

年卷期： 2023 年 12 期

页码： 3475-3487

收录情况： 北大核心 ; CSCD

摘要： 【目的】对宁春4号和河东乌麦杂交、自交F_(6:7)家系进行籽粒蛋白质性状及候选基因分析，以期挖掘与籽粒蛋白质性状相关的基因，为小麦籽粒蛋白质性状遗传改良提供理论参考。【方法】以蛋白质性状差异较大的2个亲本（宁春4号和河东乌麦）及其杂交、自交的551个F_(6:7)家系为材料，对小麦籽粒蛋白质性状（粗蛋白含量、湿面筋含量和沉降值）进行方差分析、相关分析及聚类分析，通过高、低值株系转录组测序，对差异表达基因（DEGs）进行功能注释及信号通路富集分析，并鉴定籽粒蛋白质性状相关基因。【结果】籽粒蛋白质相关性状在F_(6:7)家系中均出现明显分离，分布均呈连续正态分布。粗蛋白含量、湿面筋含量和沉降值的平均值分别为15.64%、33.31%和39.06 mL，介于双亲该性状值之间，其中，超中亲比例为29.04%～77.31%，超高亲比例为7.08%～39.56%；变异系数排序为沉降值（10.99%）>湿面筋含量（6.07%）>粗蛋白含量（5.70%），且三者间呈极显著正相关（P<0.001）。551个F_(6:7)家系被聚为四大类群（Ⅰ～Ⅳ），分别包括148、125、171和107个家系，其中，类群Ⅳ的平均粗蛋白含量（16.87%）、湿面筋含量（35.96%）和沉降值（45.02 mL）均最高，为优异类群。根据高、低值株系的转录组测序数据，从中筛选出4368个DEGs，其中，970个为上调表达，3398个为下调表达。GO功能注释结果显示，小麦籽粒蛋白质性状差异表达主要发生在细胞区域，涉及细胞膜结构和细胞器等组分，同时也发生在细胞连接等部位，通过调节结合、催化等分子功能，引起细胞过程、代谢过程、胁迫反应和应激反应为主的生物过程协同变化。KEGG信号通路富集结果显示，DEGs显著富集到9条代谢通路（P<0.05），其中筛选出4条与小麦籽粒蛋白质性状密切相关的代谢通路及其DEGs,10个DEGs与组氨酸代谢、21个与淀粉和蔗糖代谢、8个与酪氨酸代谢、8个与丙氨酸和天冬氨酸及谷氨酸代谢相关，其中有7个DEGs上调表达。实时荧光定量PCR验证结果与转录组测序结果基本一致。【结论】小麦籽粒蛋白质性状属多基因控制的数量性状遗传，F_(6:7)家系出现许多超亲类型，其中沉降值具有较大改良潜力。类群Ⅳ为籽粒蛋白质性状优异类群，可用于蛋白质性状优异品种的育种实践。基于富集功能分析筛选出组氨酸代谢、淀粉和蔗糖代谢、酪氨酸代谢、丙氨酸和天冬氨酸及谷氨酸代谢4条通路与小麦籽粒蛋白质性状调控机制有关，并鉴定出7个与籽粒蛋白质性状相关的候选基因。