小麦直立叶突变体MtHS29性状遗传分析与基因定位

【研究背景】叶枕作为禾本科植物特有的连接叶片和叶鞘的器官,决定叶片角度,影响光捕获,在高密度种植条件下是影响小麦产量Tamoxifen的重要性状。叶枕是一个高度可塑性的器官,它决定叶片的角度动态变化,并根据发育阶段和内部信号变化,从而优化光捕捉。TaSPL8是目前唯一成功克隆的控制小麦叶片形态的基因。虽然已鉴定出有关叶片大小和角度的多个QTL位点,但对它们的形态同源性或发育机制的相关研究知之甚少。【材料与方法】本研究以Mt HS29为实验材料,对突变体进行遗传分析与基因定位。通过F2代分离群体,利用BSR测序技术和遗传连锁分析,初步确定直立叶基因所在的染色体区段。通过加密分子标记,利用高世代F5群体,精细定位直立叶突变基因。【结果与分析】Mt HS29的田间表型出现在返青末期,随着生长时期表型逐渐加重。与野生型相比,突变体叶片不同程度的缺失叶枕、叶舌和叶耳,呈直立向上生长的状态,株型紧凑。突变体旗叶和倒二叶的变异最严重,出现叶枕区域的全部缺失。取野生型及突变体的倒二叶进行细胞学观察,发现倒二叶近轴面表皮到中央维管束之间和远轴面表皮到中央维管束之间的距离显著缩短,细胞层数减少。遗传分析表明该直立叶突变性状由单个显性基因控制,将直立叶突变基因初步定位在5A染色体。通过F2群体,利用标记chr5A-78和chr5A-80将该基因定位在75.11Mb;通过F3群体,利用加密标记将该区间缩小至21.16 Mb;通过F5群体,利用标记CT111和CT138将该基因定位在6.37 Mb的物理范围内。【结论】本研究发现新直立叶突变体,并将该基因定位于5A染色体6.37Mb。本研究为小麦株型育种提供了新的种质资源,为阐明小麦直立叶VE-822小鼠形成Plant biomass的分子调控机制提供一定理论依据。