南方农业学报JournalofSouthernAgriculture2020，51（09）：2071-20819期2095-1191；ISSNCODENNNXAABhttp://www.nfnyxb.com·2071·DOI：10.3969/j.issn.2095-1191.2020.09.003贵州小麦品种（系）粒重相关基因TaCwi-A1、
TaSus2-2B和TaGW2-6A等位变异类型鉴定
杨雪敏，李鲁华，任明见，徐如宏*
（贵州大学农学院/国家小麦改良中心贵州分中心，贵阳
550025）
摘要：【目的】鉴定贵州小麦品种（系）中粒重相关基因TaCwi-A1、TaSus2-2B和TaGW2-6A的等位变异类型，筛选含高粒重基因型的小麦品种（系），为贵州小麦粒重的遗传改良和高粒重品种选育提供参考。【方法】以252份小麦品种（系）为材料，分别利用TaCwi-A1、TaSus2-2B和TaGW2-6A基因的分子标记（CWI22/CWI21、TaSus2-1/TaSus2-2和Hap-6A-P1/Hap-6A-P2）引物进行PCR扩增，利用毛细管电泳检测扩增产物，鉴定分析这3个基因的等位变异类型及分布频率，并结合籽粒性状测定结果，筛选含高粒重基因变异类型的小麦种质。【结果】252份小麦种质材料的粒重平均值为39.87g，其中，有56份材料属于大粒种质（>45.00g），仅有13份检测到等位变异；173份材料属于中粒种质（30.00~45.00g），有24份检测到等位变异；23份材料属于小粒种质（<30.00g），均未检测到等位变异。252份小麦材料中，含有TaCwi-A1、TaSus2-2B和TaGW2-6A基因等位变异的材料37份，占供试材料总数的14.7%，其中TaCwi-A1基因等位变异类型材料12份（包括TaCwi-A1a变异类型8份，TaCwi-A1b变异类型4份），占供试材料总数的4.8%；TaSus2-2B基因等位变异类型材料16份（包括TaSus2-2BH变异类型材料2份，TaSus2-2BL变异类型材料14份），占供试材料总数的6.4%；TaGW2-6A基因等位变异类型材料10份（包括Hap-6A-A变异类型4份，Hap-6A-G变异类型6份），占供试材料总数的4.0%；等位变异组合类型仅有1份材料（惠光2-2-2），为TaCwi-A1b/HAP-6A-A，占供试材料总数的0.4%。平均粒重最高的变异类型为TaCwi-A1b，其次是HAP-6A-G变异类型。对于平均粒重，TaCwi-A1b变异类型显著高于TaCwi-A1a变异类型（P<0.05，下同），Hap-6A-G变异类型显著高于Hap-6A-A变异类型，TaSus2-2BH变异类型也高于TaSus2-2BL变异类型，但差异不显著（P>0.05）。【结论】从贵州小麦品种（系）检测到的粒重基因等位变异整体较少，表明贵州小麦种质遗传多样性较低，高粒重品种的选育工作开展不够，今后应重视小麦粒重基因等位变异综合效应研究。鉴定出含有TaCwi-A1、TaSus2-2B和TaGW2-6A基因等位变异类型、粒重>45.00g的品种（系）13份，可应用于贵州小麦粒重的遗传改良和高粒重品种选育。
关键词：小麦；粒重；基因；等位变异；分子标记；毛细管电泳；鉴定中图分类号：S512.103.53
文献标志码：A
文章编号：2095-1191（2020）09-2071-11
IdentificationandanalysisofallelevariationtypesofkernelweightrelatedgenesTaCwi-A1，TaSus2-2BandTaGW2-6Aof
Guizhouwheatvarieties（lines）
YANGXue-min，LILu-hua，RENMing-jian，XURu-hong*
（CollegeofAgriculture，GuizhouUniversity/GuizhouBranchofNationalWheatImprovementCenter，
Guiyang550025，China）
Abstract：【Objective】TheallelevariationtypesofkernelweightrelatedgenesTaCwi-A1，TaSus2-2BandTaGW2-6A
inGuizhouwheatvarieties（lines）wereidentified，andwheatvarieties（lines）containinghighkernelweightgenotypeswerescreenedtoprovidereferenceforgeneticimprovementofGuizhouwheatkernelweightandbreedingofhighkernelweightvarieties.【Method】With252wheatvarieties（orlines）asthematerials，usingmolecularmarkerofgenesTaCwi-A1，TaSus2-2BandTaGW2-6A（CWI22/CWI21，TaSus2-1/TaSus2-2andHap-6A-P1/Hap-6A-P2）primersforPCRampli-fication，amplificationproductsweredetectedusingcapillaryelectrophoresis，allelevariationtypesanddistributionofthethreegeneswereidentified，combinedwiththemeasuringresultsofgraintraits，wheatgermplasmwithhighkernel收稿日期：2020-01-08基金项目：国家重点研发计划“七大农作物育种”重点专项（2017YFD0100900）；贵州大学引进人才科研项目（贵大人基合字〔2017〕
49）
作者简介：*为通讯作者，徐如宏（1970-），教授，主要从事作物遗传育种研究工作，E-mail：xrhgz@163.com。杨雪敏（1994-），研究
方向为小麦遗传育种，E-mail：1605949618@qq.com
·2072·南方农业学报51卷weightmutationtypeswerescreened.【Result】Theaveragegrainweightof252wheatgermplasmmaterialswas39.87g.
Amongthem，56materialsbelongedtolargekernelgermplasms（>45.00g），andonly13ofthemdetectedallelevariation.Amongthe173mediumkernelmaterials（30.00-45.00g），allelevariationwasdetectedin24.Therest23materialsbe-longedtosmallkernelgermplasm（<30.00g），andnoallelevariationwasdetected.Amongthe252wheatmaterials，37containedallelicvariationofTaCwi-A1，TaSus2-2BandTaGW2-6Agenes，accountingfor14.7%ofthetotaltestedmate-rials.Amongthem，12containedallelevariationofTacWI-A1gene（including8ofTaCwi-A1aand4ofTaCwi-A1b），accou-ntingfor4.8%ofthetotaltestedmaterials.Therewere16allelematerialsofTaSus2-2Bgene（including2allelematerialsofTaSus2-2BHand14allelematerialsofTaSus2-2BL），accountingfor6.4%ofthetotalnumberoftestedmaterials.Therewere10allelevariationtypesofTAGW2-6A（including4HAP-6A-Avariationtypesand6HAP-6A-Gvariationtypes），accou-ntingfor4.0%ofthetotalnumberofmaterialstested.Therewasonlyoneallelevariationcombinationtypeofmaterial（Huigang2-2-2），whichwasTacwi-A1b/HAP-6A-A，accountingfor0.4%ofthetotalnumberofmaterialstested.Thevaria-tiontypewiththehighestmeankernelweightwasTACwi-A1b，thesecondtypewasHAP-6A-Gvariation.Foraveragegrainweight，thevariationtypeofTacwi-A1bwassignificantlyhigherthanthatofTacwi-A1a（P<0.05，thesameasbe-low），thevariationtypeofHAP-6A-GwassignificantlyhigherthanthatofHAP-6A-A，andthevariationtypeofTaSus2-2BHwasalsohigherthanthatofTaSus2-2BL，butthedifferencewasnotsignificant（P>0.05）.【Conclusion】TheallelevariationdiversityofgrainweightgenesdetectedfromGuizhouwheatvarieties（lines）isrelativelylow，indicatingthatthegeneticdiversityofGuizhouwheatgermplasmislow，andthebreedingofhigh-kernel-weightvarietiesisnotenough.Inthefuture，moreattentionshouldbepaidtothecomprehensiveeffectsoftheallelevariationofwheatweight.Thirteenvarie-ties（lines）containingalleletypesofTaCwi-A1，TaSus2-2BandTaGW2-6Ageneswithgrainweightof>45.00gwereiden-tified，whichcanbeusedforgeneticimprovementofGuizhouwheatgrainweightandbreedingofhigh-kernel-weightvarie-ties.
Keywords：wheat；kernelweight；gene；allelevariation；molecularmarkers；capillaryelectrophoresis；identificationFoundationitem：NationalKeyResearchandDevelopmentPlan“SevenCropsBreeding”KeySpecialProject（2017YFD0100900）；IntroducingTalentsResearchProjectofGuizhouUniversity（GDRJHZ〔2017〕49）
0引言
【研究意义】小麦（TriticumaestivumL.）是重要的粮食作物，全球约40%的人口以其为主食（http：//faostat3.fao.org/home）。小麦高效生产才能实现全球粮食和营养安全（Hunteretal.，2017）。粒重是小麦产量的主要构成因素，当小麦粒重增加1g时，每公顷小麦产量可增加140~160kg，因此，粒重是小麦产量的重要影响因素，培育高粒重品种是小麦育种的重要目标（Tianetal.，2006；Dongetal.，2012）。贵州生态环境复杂，处于气候潮湿多雨的西南麦区，小麦粒重在不同年度间差异明显，且粒重是受多个微效基因控制的数量性状，仅靠表型选择聚合粒重优异等位基因较困难（刘永伟等，2017a）。借助分子标记技术，对影响粒重的相关基因进行分子标记辅助选择，可极大提高贵州小麦产量育种的效率。因此，利用粒重相关基因的功能标记对小麦性状改良及高产育种具有重要意义（司文洁等，2019）。【前人研究进展】关于小麦粒重相关基因的研究已被广泛报道，尤其以粒重相关基因TaCwi-A1、TaSus2-2B和TaGW2-6A的研究较多。韩利明等（2011）利用小麦粒重基因TaGW2-6A位点的CAPS分子标记检测来自21个国家的745份小麦种质材料，结果发现TaGW2-6A位点的CAPS分子标记能很好区分其等位变异类型Hap-6A-A和Hap-6A-G，可作为粒重辅助选
择的有效位点；Jiang等（2011）克隆得到小麦TaSus2
基因，并证明该基因与小麦产量性状相关联，其在胚乳发育过程中表达量较高；Su等（2011）通过同源克隆方法从小麦中获得水稻OsGW2基因的同源基因TaGW2，研究发现该基因对小麦粒重起负调控作用；Ma等（2012）也采用同源克隆方法获得小麦TaCwi-A1基因的全长cDNA，并对其进行QTL分析，证明其可解释粒重4.8%的表型差异；相吉山等（2014）、刘永伟等（2017b）研究发现，含有TaCwi-A1a基因的小麦粒重显著高于含有TaCwi-A1b基因的小麦粒重；刘永伟等（2017a）研究发现，TaGW2-6A、TaCwi-A1和Ta-Sus2-2B基因与产量相关，对小麦粒宽、粒重等重要产量性状均发挥调控作用，直接影响小麦的产量；时佳等（2018）、仝靖洋等（2018）利用TaGW2-6A、TaC-wi-A1和TaSus2-2B基因的分子标记研究其与小麦粒重的相关性，结果发现这些标记均能有效预测小麦粒重大小，可用于小麦粒重的分子辅助选择研究。【本研究切入点】目前有关利用分子标记鉴定贵州小麦TaCwi-A1、TaSus2-2B和TaGW2-6A基因等位变异类型的研究鲜见报道。【拟解决的关键问题】将分子标记和毛细管电泳检测技术相结合，对252份小麦品种（系）中TaCwi-A1、TaSus2-2B和TaGW2-6A基因等位变异类型进行鉴定，筛选含高粒重基因型的小麦种质，为小麦高粒重品种选育和分子辅助选择研究提供参考。
9期杨雪敏等：贵州小麦品种（系）粒重相关基因TaCwi-A1、TaSus2-2B和TaGW2-6A等位变异类型鉴定·2073·1材料与方法
1.1
试验材料
供试材料为252个小麦品种（系），分别来自贵州贵阳、兴义、毕节、安顺和惠水等地，其中部分材料由国家小麦改良中心贵州分中心选育，名称和来源见表1。主要试剂：DNF-910dsDNAKit/s试剂盒购自成都百乐科技有限公司；2×TaqPCRMasterMix反应试剂购自生工生物工程（上海）股份有限公司；DL2000DNAMarker购自贵州弥勒天根生物科技有限公司；905-33-DNA-0~500bpMthds试剂盒购于研诺逻辑集成电路设计有限公司；50×TAE溶液购自北京索莱宝科技有限公司。主要设备仪器：移液器（Eppendorf，德国）、GenovaNano分光光度计（Jen-way，英国）、T100TM_ThermalCyclerPCR仪（Bio-Rad，美国）、FragmentAnalyzer毛细管电泳系统（AATI，美国）、高速离心机（Thermo，美国）、水平电泳槽（DYCP-32B，北京六一仪器厂）、电泳仪（DYY-6C，北京六一生物技术有限公司）、电热恒温水浴锅（DK-98-Ⅱ，天津泰斯特仪器有限公司）、高速冷冻离心机（Thermo，美国）和摇床（GS-20，杭州米欧仪器有限公司）。1.2
试验方法
小麦籽粒性状测定
于2017─2018年将供
1.2.1
粒宽，每份材料的每一项指标均重复测量3次，计算
平均值。
1.2.2基因组DNA提取每份材料随机取10粒种子进行发芽，采用植物基因组DNA提取试剂盒提取其DNA，以分光光度计检测其浓度，并稀释至50ng/μL备用。
1.2.3分子标记检测利用前人已开发的分子标记检测TaCwi-A1、TaSus2-2B和TaGW2-6A基因的等位变异，所用分子标记引物的相关信息如表2所示，由生工生物工程（上海）股份有限公司合成。以上述提取的DNA为模板进行PCR扩增。反应体系20.0μL：10×PCRBuffer2.0μL，2.5mmol/LdNTPs0.4μL，25mmol/LMgCI21.6μL，10μmol/L正、反向引物各1.0μL，2.5U/μLTaqDNA聚合酶0.5μL，50ng/μLDNA模板2.0μL，用ddH2O补足至20.0μL。将反应体系置于T100PCR仪上进行PCR扩增。扩增程序：94℃预变性3min；94℃30s，退火温度和时间见表2，72℃1min，进行30个循环；72℃延伸10min。
Hap-6A-P1和Hap-6A-P2为CAPS分子标记，参照Su等（2011）的方法检测TaGW2-6A基因的这2个CAPS分子标记：用Hap-6A-P1引物进行第一轮PCR扩增，然后将第一轮扩增的PCR产物适当稀释后作为模板，用Hap-6A-P2引物进行第二轮PCR扩增。第二轮PCR扩增完毕后，用限制性内切酶TaqI酶切第二轮PCR扩增产物，PCR产物和酶切片段分别用毛细管电泳进行分离。
试小麦材料种植于国家小麦改良中心贵州分中心科研基地。成熟期，每份材料随机选取500粒左右的种子，用SC-G型多功能种子分析仪测量粒重、粒长和
表1供试小麦材料名称及来源地
Table1Nameandoriginoftestedwheatmaterials
编号No.1234567891011121314151617181920212223
名称Name163-11163-15163矮锈163惠水选-5163选-72010-2-6-22010矮抗紫-7-12012矮杆-1-128号-4B13-7HM-1R1R10-2R10-3R18-1-1R21-2R2-2R28-2-2R5-5-2R-7-1RX-1TP08-6-4TP08-6-6
来源地Origin
贵阳贵阳贵阳惠水贵阳贵阳贵阳贵阳贵阳贵阳贵阳贵阳贵阳贵阳贵阳贵阳贵阳贵阳贵阳贵阳贵阳贵阳贵阳
编号No.2425262728293031323334353637383940414243444546名称NameTP-16TP2-4选TP-3TP大粒-1TP大穗-1TP分大穗TP无芒-1TP选-15TP硬分3-1优TP硬粒分-3-1-9
X-16Y08选7矮紫-2矮紫大穗安09-4选单-1安2014-4安2015-5白硬冬1-10毕08-5毕2008-1毕2009-1丰优3号丰优48-5来源地Origin
贵阳贵阳贵阳贵阳贵阳贵阳贵阳贵阳贵阳贵阳贵阳贵阳贵阳贵阳安顺安顺安顺贵阳毕节毕节毕节兴义兴义编号No.4748495051525354555657585960616263646566676869名称Name丰优5号丰优7号丰优8号丰优8号大粒-2-2丰优8号无芒分-2
丰优99号贵28-3贵R矮贵绿麦贵麦12贵麦13贵麦13-21贵麦13选贵麦13选-4贵麦13选-7贵麦14贵麦15贵麦15-1贵麦15选-1贵麦15选2-3贵麦16贵麦16-4贵麦1号来源地Origin
兴义兴义兴义兴义兴义兴义贵阳贵阳贵阳贵阳贵阳贵阳贵阳贵阳贵阳贵阳贵阳贵阳贵阳贵阳贵阳贵阳贵阳
贵州小麦品种（系）粒重相关基因TaCwi-A1、TaSus2-2B和TaGW2-6A等位变异类型鉴定
