宁春4号与河东乌麦杂交F2：5家系的籽粒品质性状及其QTL分析

王掌军，许娜丽，王新华，马冬花，杨杰，李清峰，刘彩霞，刘凤楼，亢玲，张双喜

摘要：【目的】分析寧春4号与河东乌麦间杂交F2：5家系的籽粒品质性状及其重要QTL，为宁夏小麦品质性状的遗传改良提供优异资源。【方法】以主要籽粒品质性状差异较大的宁春4号与河东乌麦及其杂交的248个F2：5家系为材料，利用方差分析、相关分析、聚类分析和复合区间作图等方法对12个籽粒品质性状及其重要QTL进行研究。【结果】12个籽粒品质性状在F2：5家系中均出现明显分离，其中，水分含量、吸水率、沉降值、稳定时间和硬度指数的群体平均值均超过高亲亲本，超高亲比例为59.27%～92.74%;粗蛋白含量、湿面筋含量、出粉率和形成时间的群体平均值介于双亲之间，超中亲比例为42.34%～50.81%，超高亲比例为12.50%～27.42%;降落值、拉伸面积和容重的群体平均值均低于低亲亲本，超中亲比例为1.61%～33.87%，超高亲比例为1.61%～31.05%。基于籽粒品质性状的测定结果，在欧氏距离为13时，可将248个家系分为六大类群，其中，类群Ⅱ平均湿面筋含量（32.16%）和降落值（363.55 s）最高，类群Ⅲ平均粗蛋白含量（14.89%）、吸水率（62.88%）、拉伸面积（152.28 cm2）、容重（779.20 g/L）、形成时间（4.15 min）和硬度指数（69.93）均居首位，类群Ⅴ平均水分含量最低（11.68%）、稳定时间最长（13.16 min），类群Ⅵ平均出粉率（68.86%）和沉降值（41.31 mL）最高。利用69个SSR分子标记构成的39个区间共检测到68个籽粒品质性状QTL，其中，与水分含量、粗蛋白含量、湿面筋含量、出粉率、吸水率、降落值、沉降值、拉伸面积、容重、稳定时间、形成时间和硬度指数相关的QTL数量分别有5、2、4、9、2、12、4、4、1、9、9和7个，分布在1A～7A、1B、2B、3B、6B、1D、2D、3D、6D和7D共16条染色体上，LOD值最大为3.03，表型贡献率为3.17%～43.81%，加性效应为-14.8275～15.3442，同时，1A、2A、4A、7A、2B、3B、6B、1D、2D、3D、6D和7D染色体上检测到多个籽粒品质性状QTL，表明这12条染色体存在QTL富集区。【结论】小麦的大部分品质性状属于多基因控制的数量性状，宁春4号与河东乌麦间杂交F2：5家系中出现了较多超亲类型，其中类群Ⅲ为籽粒品质性状的最优类群。检测到的68个籽粒品质性状QTL可选择性地用于小麦品质性状的遗传改良。

关键词： 小麦;杂交后代;家系;品质性状;分子标记;QTL

中图分类号： S512.103.53                            文献标志码： A 文章编号：2095-1191（2021）09-2391-13

Analysis of grain quality traits and their QTL using F2：5 pedigrees derived from Ningchun No.4 × Hedong black wheat

WANG Zhang-jun1， XU Na-li1， WANG Xin-hua1， MA Dong-hua1， YANG Jie1，

LI Qing-feng1， LIU Cai-xia1， LIU Feng-lou1， KANG Ling2， ZHANG Shuang-xi2*

（1Agricultural College， Ningxia University，Yinchuan  750021， China; 2Institute of Crop Sciences， Ningxia Academy

of Agricultural-Forestry Sciences， Yinchuan  750001， China）

Abstract：【Objective】Quality traits and their important QTLs of F2：5 pedigrees derived from the cross between Ning-chun No.4 and Hedong black wheat were analyzed. It would provide good resources for quality traits improvement of wheat in Ningxia. 【Method】Ningchun No.4，Hedong black wheat and 248 F2：5 pedigrees derived from the cross between above two parents were as materials. By means of variance analysis，correlation analysis，cluster analysis and composite interval mapping method，twelve grain quality traits and their important QTLs were studied. 【Result】The distribution of twelve quality traits in F2：5 pedigrees were obviously separated，the average values of moisture content，water absorption rate，sedimentation value，stabilization time and hardness index were all over the high parents，the proportions of ultra-high parents were 59.27%-92.74%. The average values of crude protein content，wet gluten content，flour yield rate and formation time were between those of high parent and low parent，the proportions of over mid-parent were 42.34%-50.81%，and the proportions of over high-parent were 12.50%-27.42%. The average values of falling number，extension area and volume weight were all below the low parents，the proportions of over mid-parent were 1.61%-33.87%，and the proportions of over high parent were 1.61%-31.05%. Based on the measured results of grain quality traits，248 pedigrees were divided into six clusters at Euclidean distance being 13. Group Ⅱ had the highest average wet gluten content（32.16%） and falling number（363.55 s）. Group Ⅲ was the first place in crude protein content（14.89%），water absorption rate（62.88%），extension area（152.28 cm2），volume weight（779.20 g/L），formation time（4.15 min） and hardness index（69.93）. Group Ⅴ had the lowest moisture content（11.68%） and the longest stabilization time（13.16 min）. Group Ⅵ had the highest flour yield rate（68.86%） and sedimentation value（41.31 mL）. Sixty-eight quality trait QTLs were detected in thirty-nine intervals constituted by sixty-nine SSR molecular markers. Among them，QTLs of moisture content，crude protein content，wet gluten content，flour yield rate，water absorption rate，falling number，sedimentation value，extension area，volume weight，stabilization time，formation time and hardness index were 5，2，4，9，2，12，4，4，1，9，9 and 7，respectively. They were distri-buted in 16 chromosomes including 1A-7A，1B，2B，3B，6B，1D，2D，3D，6D and 7D. Their maximum LOD score was 3.03，the contribution rates to phenotype were 3.17%-43.81%，and additive effects were –14.8275 –15.3442. Multiple QTLs of grain quality traits were detected in chromosomes 1A，2A，4A，7A，2B，3B，6B，1D，2D，3D，6D and 7D. The results showed that QTL enrichment regions of quality traits existed in the 12 chromosomes. 【Conclusion】Most of the quality traits belong to quantitative traits controlled by multiple genes in wheat. There are many over parent types in F2：5 pedigrees derived from the cross between Ningchun No.4 and Hedong black wheat. Group Ⅲ belongs to the best excellent group of grain quality traits. Sixty-eight detected QTLs may be used for the genetic improvement of grain quality traits in wheat.

Key words： wheat; hybrid progeny; pedigree; quality trait; molecular markers; QTL

Foundation item： National Natural Science Foundation of China（32160452）; Ningxia Natural Science Foundation （NZ17126，2021AAC03069）; Ningxia Agricultural Breeding Foundation Project（2018NYYZ02）

0 引言

【研究意义】小麦是世界上最重要的粮食作物之一，而我国是世界上最大的小麦生产国和消费国（田中伟等，2016;王掌军等，2019b）。随着生活水平的提高，人们对小麦品质要求日益升高，但目前国内现有的小麦研究仍以提高产量为主要目标，对其品质研究较缺乏（何中虎等，2002）。虽然近年来关于小麦品质性状的研究日益增多，但主要集中在品质性状及杂种优势和配合力分析（张明等，2006）。目前国内小麦籽粒蛋白质含量平均达13.94%，与国外面包小麦基本接近，但湿面筋含量为30.4%，沉淀指数为32.1 mL，稳定时间为5.8 min，相对美国硬红冬小麦较低;在品质类型上，强筋、弱筋小麦比例在减少，中筋小麦比例在增加，筋型呈现“两头小、中间大”，加工方面表现并不突出，小麦总体品质为中等水平（胡学旭等，2016）。由此可见，加强小麦品质研究，提高面筋强度，改善加工品质，对增强中国小麦在国际市场中的竞争力具有重要意义。【前人研究进展】小麦品质是一个极其复杂的综合概念，包括形态品质、加工品质、营养品质等许多性状，而蛋白质作为小麦籽粒品质代表性性状，对小麦品质影响较大（薛香等，2011），其中，蛋白质含量是小麦营养品质最重要的一项指标，而面筋含量、沉降值、流变学特性等影响小麦加工品质（李炜炜和陆启玉，2008）。因此，对小麦品质进行改良，不仅要提高籽粒蛋白质含量，也要改善小麦加工品质（刘广田和李保云，2000）。同时，蛋白质和淀粉的特性是影响小麦面包、面条和馒头等食品加工品质的重要性状，其中，沉降值、面筋指数、面团流变学特性等品质指标主要受基因型影响，被作为重要参数用于分析和评价小麦品质（何中虎等，2006;宋健民等，2008;姜小苓等，2013）。研究表明，面筋指数、形成时间和稳定时间是小麦品质形成的主要因素（孙彩玲等，2014）;沉降值可反映面筋蛋白的含量和质量（何中虎等，2011）;籽粒硬度是国内外小麦市场分级和定价的重要依据，严重影响润麦加水量、出粉率、破损淀粉粒数量和面粉颗粒度大小，并最终决定磨粉品质和食品加工品质，是小麦品质性状中最重要的指标之一（Morris et al.，1999;吴宏亚等，2014）。小麦品质性状QTL定位为其分子标记辅助育种提供了分子遗传基础，国内外学者已在不同遗传背景下对小麦籽粒品质性状QTL进行检测及定位研究。Huang等（2006）在7B和4D染色体上检测到与籽粒蛋白质含量有关的QTL，可分别解释表型变异的12.6%和32.7%;同时在1B、2D、5D染色体上检测到与沉降值有关的QTL，可分别解释表型变异的14.9%、14.2%和8.8%。李红民（2012）检测到一个控制小麦籽粒硬度的主效QTL，表型变异贡献率为32%。Heo和Sherman（2013）在小麦3B和5B染色体上检测到2个与籽粒蛋白质含量有关的QTL，加性效应分别为-0.17和-0.19，且在1B和5A染色体上检测到2个与籽粒硬度有关的QTL，加性效应分别为1.75和1.44。余曼丽等（2014）检测到10个与粗蛋白和淀粉含量有关的QTL，分别位于1A、1B、4B和6A染色体上，单个QTL可解释表型变异的3.64%～12.19%;1BL染色体上检测到1个控制籽粒粗蛋白含量新的微效QTL，对表型的贡献率为3.64%。解树斌（2016）检测到33个与籽粒蛋白质含量相关的QTL，分布在1A、1B、4A、4B和6A染色体上，单个QTL可解释表型变异的6.69%～15.52%;24个与稳定时间相关的QTL，分布在1A、1B、4A、4B和6A染色体上，单个QTL可解释表型变异的3.43～35.54%;10个与沉降值相关的QTL，分布在1A、1D、2A、5D和7D染色体上，单个QTL可解释表型变异的7.23～10.71%。郭利建等（2016）检测到11个与粗蛋白含量相关的QTL，分布于1A、3A、5A、6A、2B和4B染色体上，可解释表型变异的0.69%～2.48%;12个与湿面筋含量相关的QTL，分布于1A、3A、5A、6A、2B、3B和4B染色体上，可解释表型变异的0.58%～2.37%;3个与沉降值相关的QTL，分布于3A、1B和3B染色体上，可解释表型变异的2.72%～11.31%。黄梦豪等（2019）两年间共检测到2个与蛋白质含量相关的QTL，位于2A和5A染色体上，可解释表型变异的6.94%～12.55%;1个与湿面筋含量相关的QTL，位于5A染色体上，可解释表型变异的8.39%～12.96%;5个与沉降值相关的QTL，位于2A、5A和7D染色体上，可解释表型变异的4.75%～20.15%，其中5A染色体上存在这些品质性状的QTL富集区。王掌军等（2019a）检测到8个与品质性状相关的QTL（1个含水量QTL、2个蛋白质含量QTL、1个面筋含量QTL、2个籽粒硬度QTL、2个沉降值QTL），布于5A、1B、5B、7B和5D等5條染色体，表型贡献率为3%～5%。【本研究切入点】虽然国内外关于小麦品质性状QTL的研究报道较多，但在育种上有利用价值的品质性状QTL有待筛选及利用，目前可用于分子标记辅助育种的标记极少。针对宁夏小麦绿色优质高效品种选育存在的短板和产业提质增效的瓶颈，本课题组前期对宁春4号与河东乌麦的遗传性状及其F2代主要品质性状进行了研究（刘妍等，2017;王掌军等，2019a），但未对宁春4号与河东乌麦杂交组合群体籽粒品质性状及其重要QTL进行系统研究。【拟解决的关键问题】对宁春4号与河东乌麦杂交后代的248个F2：5家系进行籽粒品质性状及其QTL分析，为宁夏小麦品质性状的遗传改良提供育种的中间材料和QTL。

1 材料与方法

1. 1 试验材料

供试材料为宁春4号、河东乌麦及二者杂交所得F2：5家系，由宁夏大学小麦育种课题组提供。主要试剂：Taq DNA聚合酶和dNTPs购自康为世纪（北京）生物科技有限公司;SDS、丙烯酰胺（C3H5NO）和甲叉双丙烯酰胺（C7H10N2O2）购自国安生物科技（西安）有限公司;标记合成及其他生化试剂均购自生工生物工程（上海）股份有限公司。主要设备仪器：近红外分析仪（DA7200型，瑞典）、ChemiDoc XRS+凝胶成像系统（Bio-Rad，美国）、微量核酸蛋白检测仪（ND-2000型，美国）、PTC-200 PCR仪（Bio-Rad，美国）。

1. 2 组配杂交组合

以主要籽粒品质性状差异较大的宁春4号（♀）与河东乌麦（♂）进行杂交得到F1代，根据F2代分离表现选择248个单株，通过单穗传获得F2：5家系，其中，F3代在云南省元谋县南繁基地加代繁殖获得，其余世代均种植于宁夏大学教学实验农场。

1. 3 小麦籽粒品质性状测定

利用瑞典波通DA7200型近红外分析仪测定籽粒水分含量、粗蛋白含量、湿面筋含量、形成时间、降落值、出粉率、吸水率、容重、硬度指数、稳定时间、拉伸面积和沉降值，共12个品质性状。每个家系单个样本分别取30 g小麦籽粒，3次重复，品质性状测试在国家小麦改良中心西北分中心（银川）进行。

1. 4 SSR分子标记扩增

SSR分子标记引物序列参照刘妍等（2017）的文献报道，由生工生物工程（上海）股份有限公司合成。小麦叶片基因组DNA提取采用SDS法（Yang et al.，2006）。PCR反应体系和扩增程序参照王掌军等（2019a）的方法，扩增产物用8%聚丙烯酰胺凝胶电泳检测，经银染后观察拍照，并统计条带。

1. 5 统计分析

采用Excel 2013对籽粒品质性状和分子标记扩增条带进行统计分析。利用Origin 8.0对各品质性状的频率分布作图。利用SPSS 25.0进行方差分析和相关分析，并以非加权配对平均法（UPGMA）进行聚类分析。根据电泳结果，建立SSR标记数据库：将F2：5家系与母本相同的带型记为B，与父本相同的带型记为A，杂合带型记为H，缺失带型记为-。采用QTL iciMapping 3.0分析原始数据，划分连锁群，计算各标记间的连锁遗传距离，并利用Mapchart 2.2绘制连锁遗传图谱。利用ICIM-ADD复合区间作图法对小麦籽粒品质性状相关的QTL进行检测及区间作图（概率值P<0.05）。利用Parameters计算出籽粒品质性状QTL定位的LOD值，同时计算每个QTL对表型变异的贡献率和加性效应。QTL命名方法为：q+目标性状英文大写字母缩写+所在染色体，如在6A染色体上，与水分含量相关的QTL位点命名为qMC6A。

2 结果与分析

2. 1 宁春4号与河东乌麦杂交F2：5家系籽粒品质性状变异分析结果

由图1可知，12个籽粒品质性状在F2：5家系中均出现较大分离，分布范围均呈连续正态分布，符合多基因控制的数量性状遗传特点，并出现许多具有超亲性状的家系。对F2：5家系籽粒品质性状进行变异性分析，结果（表1）表明，水分含量、吸水率、沉降值、稳定时间和硬度指数的群体平均值均超過高亲亲本，粗蛋白含量、湿面筋含量、出粉率和形成时间的群体平均值介于双亲之间，降落值、拉伸面积和容重的群体平均值均低于低亲亲本。其中，水分含量、粗蛋白含量、湿面筋含量、出粉率、吸水率、降落值、沉降值、拉伸面积、容重、稳定时间、形成时间和硬度指数的超中亲比例分别达95.16%、50.81%、50.00%、42.34%、76.61%、1.61%、80.65%、33.87%、18.15%、77.82%、45.97%和72.58%，超高亲比例分别达92.74%、21.77%、22.98%、12.50%、74.60%、1.61%、64.11%、31.05%、14.52%、59.27%、27.42%和71.77%。可见，F2：5家系籽粒品质性状出现许多超亲类型。12个籽粒品质性状的变异系数表现为形成时间（20.43%）>拉伸面积（12.19%）>稳定时间（10.64%）>降落值（3.78%）>沉降值（3.76%）>硬度指数（1.58%）>吸水率（1.51%）>湿面筋含量（1.29%）>粗蛋白含量（1.04%）>水分含量（0.84%）>出粉率（0.45%）=容重（0.45%），平均变异系数为4.83%。综上所述，F2：5家系籽粒品质性状变异较大。

2. 2 宁春4号与河东乌麦杂交F2：5家系籽粒品质性状的聚类分析结果

基于12个籽粒品质性状对F2：5家系进行聚类分析，在欧氏距离为13时，248个家系被分为六大类群（图2），其中，类群Ⅰ～Ⅵ分别包括的家系数为31、34、56、54、61和12个。同时，对六大类群包括家系的籽粒品质性状进行统计分析，结果（表2）表明，水分含量表现为Ⅵ>Ⅳ>Ⅰ>Ⅱ>Ⅲ>Ⅴ，粗蛋白含量为Ⅲ>Ⅱ>Ⅴ>Ⅵ>Ⅰ>Ⅳ，湿面筋含量为Ⅱ>Ⅲ>Ⅴ>Ⅰ>Ⅵ>Ⅳ，出粉率为Ⅵ>Ⅴ>Ⅰ>Ⅱ>Ⅲ>Ⅳ，吸水率和拉伸面积均为Ⅲ>Ⅵ>Ⅱ>Ⅴ>Ⅰ>Ⅳ，降落值为Ⅱ>Ⅰ>Ⅳ>Ⅲ>Ⅴ>Ⅵ，沉降值为Ⅵ>Ⅴ>Ⅲ>Ⅱ>Ⅰ>Ⅳ，容重为Ⅲ>Ⅴ>Ⅳ>Ⅰ>Ⅱ>Ⅵ，稳定时间为Ⅴ>Ⅵ>Ⅲ>Ⅱ>Ⅰ>Ⅳ，形成时间为Ⅲ>Ⅱ>Ⅰ>Ⅴ>Ⅳ>Ⅵ，硬度指数为Ⅲ>Ⅱ>Ⅴ>Ⅰ>Ⅵ>Ⅳ。总体上，类群Ⅱ的平均湿面筋含量（32.16%）、降落值（363.55 s）均最高;类群Ⅲ的平均粗蛋白含量（14.89%）、吸水率（62.88%）、拉伸面积（152.28 cm2）、容重（779.20 g/L）、形成时间（4.15 min）和硬度指数（69.93）均居首位;类群Ⅴ的平均水分含量最低（11.68%）、稳定时间最长（13.16 min），类群Ⅵ的平均出粉率（68.86%）和沉降值（41.31 mL）最高。综上所述，类群Ⅱ、Ⅲ、Ⅴ和Ⅵ的部分籽粒品质性状表现优异，尤其是类群Ⅲ为籽粒品质性状的最优类群。

2. 3 宁春4号与河东乌麦杂交F2：5家系籽粒品质性状的相关性分析结果

对F2：5家系的12个籽粒品质性状进行相关性分析，结果如表3所示。大部分籽粒品质性状间呈极显著正相关（P<0.01），相关系数排序为粗蛋白含量与湿面筋含量>沉降值与稳定时间>粗蛋白含量与沉降值>湿面筋含量与沉降值=吸水率与硬度指数>湿面筋含量与形成时间>粗蛋白含量与稳定时间>粗蛋白含量与形成时间>湿面筋含量与稳定时间>稳定时间与形成时间>沉降值与形成时间>吸水率与沉降值>形成时间与硬度指数>吸水率与稳定时间>沉降值与硬度指数>湿面筋含量与吸水率=拉伸面积与稳定时间>湿面筋含量与硬度指数>吸水率与形成时间>稳定时间与硬度指数>沉降值与拉伸面积>吸水率与拉伸面积=容重与形成时间>粗蛋白含量与吸水率>粗蛋白含量与硬度指数>水分含量与出粉率=拉伸面积与形成时间>湿面筋含量与拉伸面积>粗蛋白含量与拉伸面积=出粉率与容重>拉伸面积与硬度指数>出粉率与硬度指数>容重与稳定时间=容重与硬度指数>粗蛋白含量與容重>出粉率与吸水率>水分含量与降落值>湿面筋含量与容重=出粉率与拉伸面积=降落值与形成时间;沉降值与容重呈显著正相关（P<0.05），表明这些性状对小麦籽粒品质贡献均较大。

2. 4 宁春4号与河东乌麦杂交F2：5家系籽粒品质性状QTL定位结果

利用在宁春4号与河东乌麦间稳定扩增的197个SSR分子标记对F2：5家系进行检测，结果如表4所示。其中，由69个SSR分子标记所构成的39个区间共检测到68个QTL，LOD最大值为3.03，表型贡献率为3.17%～43.81%，加性效应为-14.8275～15.3442，分布在1A、2A、3A、4A、5A、6A、7A、1B、2B、3B、6B、1D、2D、3D、6D和7D 16染色体上，这16条染色体的连锁遗传图谱共包括162个SSR分子标记，覆盖长度为1900.95 cM，标记间平均距离为11.73 cM（图3）。其中，与水分含量相关的QTL 5个，分布在6A、6B、1D、2D和3D染色体上，LOD最大值为1.99，表型贡献率为4.44%～7.28%，加性效应为-0.0932～0.0620;与粗蛋白含量相关的QTL 2个，分布在1A和4A染色体上，LOD最大值为2.86，表型贡献率为5.98%和6.64%，加性效应为0.2784和0.3451;与湿面筋含量相关的QTL 4个，分布在1A、7A、1B和2B染色体上，LOD最大值为2.64，表型贡献率为4.81%～5.54%，加性效应为0.6285～0.7993;与出粉率相关的QTL 9个，分布在4A、5A、7A、3B、6B、1D、2D和3D染色体上，LOD最大值为3.03，表型贡献率为3.17%～43.81%，加性效应为-2.3020～0.4971;吸水率QTL 2个，分布在2D和3D染色体上，LOD值均为1.55，表型贡献率分别为19.06%和19.04%，加性效应分别为-1.2782和-1.2776;与降落值相关的QTL 12个，分布在1A、2A、7A、1B、2B、3B和7D染色体上，LOD最大值为2.87，表型贡献率为3.38%～16.58%，加性效应为6.7721～15.3442;与沉降值相关的QTL 4个，分布在1A、2D和6D染色体上，LOD最大值为2.63，表型贡献率为4.40%～29.57%，加性效应为-2.8320～3.4934;与拉伸面积相关的QTL 4个，分布在1A、4A、6B和2D染色体上，LOD最大值为1.64，表型贡献率为5.66%～17.67%，加性效应为 -14.8275～14.2603;容重QTL 1个，分布在3B染色体上，LOD值为1.52，表型贡献率均为9.89%，加性效应均为4.3680;与稳定时间相关的QTL 9个，分布在1A、6B、1D、2D、3D、6D、7D染色体上，LOD最大值为2.45，表型贡献率为4.33%～26.39%，加性效应为 -2.4325～1.7456;与形成时间相关的QTL 9个，分布在1A、2A、3A、7A、1B、6B、1D、2D、3D染色体上，LOD最大值为2.31，表型贡献率为3.50%～10.67%，加性效应为-0.2644～0.2745;与硬度指数相关的QTL 7个，分布在7A、1B、2B、2D染色体上，LOD最大值为1.85，表型贡献率为3.47%～16.96%，加性效应为0.8627～1.9326。可见，1A染色体检测到粗蛋白含量、湿面筋含量、降落值、沉降值、拉伸面积、稳定时间和形成时间QTL;2A染色体上检测到降落值和形成时间QTL;4A染色体上检测到粗蛋白含量、出粉率和拉伸面积QTL;7A染色体上检测到湿面筋含量、出粉率、降落值、形成时间和硬度指数QTL;1B染色体上检测到湿面筋含量、降落值、形成时间和硬度指数QTL;2B染色体上检测到与湿面筋含量、降落值和硬度指数QTL;3B染色体上检测到出粉率、降落值和容重QTL;6B染色体上检测到水分含量、出粉率、拉伸面积、稳定时间和形成时间QTL;1D染色体上检测到水分含量、出粉率、稳定时间和形成时间QTL;2D染色体可检测到水分含量、出粉率、吸水率、沉降值、拉伸面积、稳定时间、形成时间和硬度指数QTL;3D染色体上检测到水分含量、出粉率、吸水率、稳定时间和形成时间QTL;6D和7D染色体上均能检测到沉降值和稳定时间QTL，说明这13条染色体存在不同籽粒品质性状的QTL富集区。

3 讨论

在20世纪80年代以前，我国的小麦育种工作只重视产量的提高，在培育高产、抗病、早熟品种上，取得了很大成绩，但忽视了籽粒品质的改良。随着我国国民经济的发展，人民对面粉食品的需求不断提高，农业生产上急需品质优良的小麦品种（盖钧镒，2016）。小麦品质是复杂性状，不仅受遗传控制，也受环境影响（伍玲等，2020）。因此，通过对品质性状的遗传组成和品质参数进行综合分析，有助于科学评价小麦籽粒品质和最终用途。本研究对宁春4号与河东乌麦杂交F2：5家系籽粒品质性状进行变异分析，结果显示，形成时间、拉伸面积和稳定时间的变异系数较大，分别为20.43%、12.19%和10.64%;出粉率和容重的变异系数最小，均为0.45%，其余7个籽粒品质性状的变异系数为0.84%～3.78%，说明形成时间、拉伸面积和稳定时间的遗传基础较丰富，改良空间较大，而出粉率和容重的遗传基础较狭窄，改良空间最小。上述结论与丁明亮等（2020）、杭雅文等（2020）的研究结论基本一致，但姜朋等（2015）、柴永峰等（2017）研究发现籽粒蛋白质含量和湿面筋含量的变异系数较大，结论存在差异的原因可能与供试材料和测定项目的不同有关。此外，粗蛋白质含量和稳定时间分别是蛋白质的数量和质量指标，而湿面筋含量与蛋白质的数量和质量均相关（伍玲等，2020）。前人研究表明，籽粒蛋白质含量与湿面筋含量、沉降值和稳定时间呈显著（或极显著）正相关;湿面筋含量与吸水率和沉降值呈显著（或极显著）正相关;稳定时间与形成时间呈显著（或极显著）正相关（杨学举等，2001;朱明哲等，2012;王化敦等，2017;杭雅文等，2020）。本研究则发现，粗蛋白含量与湿面筋含量、吸水率、沉降值、拉伸面积、容重、稳定时间、形成时间和硬度指数呈极显著正相关，湿面筋含量与吸水率、沉降值、拉伸面积、容重、稳定时间、形成时间和硬度指数呈极显著正相关，稳定时间与形成时间和硬度指数呈极显著正相关，说明这些性状对小麦蛋白质的数量和质量贡献较大;而常文锁等（1990）研究认为小麦籽粒硬度指数（研磨时间法）与蛋白质含量呈极显著负相关，与本研究结果存在差异的原因可能是对籽粒硬度的测试方法不同所致。

小麦的许多品质性状属于多基因控制的数量性状，分子标记发掘和QTL定位技术的发展为数量性状的分子检测提供有效的方法，也是小麦品质分子改良的基础。目前，涉及小麦籽粒水分含量、蛋白质含量及组分、淀粉含量、湿面筋含量、沉降值、粉质参数、沉淀值、降落值、淀粉糊化特性和籽粒硬度等性状QTL研究已有许多报道。研究发现，水分含量QTL分布在7B染色体上（王掌军等，2019a），蛋白质含量QTL分布在1A、2A、3A、4A、5A、6A、7A、1B、2B、3B、4B、6B、7B、1D、2D、4D、5D、6D和7D等染色体上（Joppa et al.，1997;孙海艳等，2008;李红民，2012;Matthieu et al.，2013;余曼丽等，2014;解树斌，2016;郭利建等，2016;王掌军等，2019a），湿面筋含量QTL分布在1A、3A、4A、5A、6A、7A、1B、2B、3B、4B、5B、6B、7B、1D和7D等染色体上（李红民，2012;Li et al.，2012;Elfeki et al.，2013;郭利建等，2016;王掌军等，2019a），沉降值QTL分布在1A、3A、6A、1B、2B、3B、4B、5B、5D和6D等染色体上（李红民，2012;郭利建等，2016;解树斌，2016），降落值QTL分布在1A、2A、1B、1D、5D和7D等染色体上（解树斌，2016;王掌军等，2019a），稳定时间QTL分布在1A、4A、5A、6A、7A、1B、2B、3B、4B、5B、7B、1D、4D和7D等染色体上（李君，2011;解树斌，2016），硬度指数QTL分布在5A、5B和7D染色体上（李红民，2012;王掌军等，2019a）。但在育种中有利用价值的优良品质性状相关QTL有待挖掘和应用。本研究检测到与水分含量、粗蛋白含量、湿面筋含量、出粉率、吸水率、降落值、沉降值、拉伸面积、容重、稳定时间、形成时间和硬度指数相关的QTL数量分别有5、2、4、9、2、12、4、4、1、9、9和7個，其中大部分QTL已被明确定位，表明这些QTL控制籽粒品质性状。同时，1A、2A、4A、7A、1B、2B、3B、6B、1D、2D、3D、6D和7D染色体上存在不同籽粒品质性状QTL富集区，可能是存在“一因多效”现象。值得注意的是本研究检测到9个与出粉率相关的QTL，单个贡献率为3.17%～43.81%，其中，qFY4A、qFY5A、qFY7A和qFY3B-2的单个贡献率较高，分别为30.21%、34.92%、43.81%和22.89%，平均贡献率为32.96%，说明控制出粉率的多个QTL间存在复杂的互作模式。另外，本研究检测到68个QTL，LOD值较低，为1.51～3.03，影响QTL的可信度，今后亟待对这些QTL的真实性、遗传效应和表型贡献率进一步深入研究。在今后研究中应重点关注与前人研究结果不同的QTL，包括分布在3D染色体上吸水率QTL，7A、2B和3B染色体上降落值QTL，3B染色体上容重QTL，6B、2D、3D和6D染色体上稳定时间QTL，7A、1B、2B和2D染色体上硬度指数QTL，以及不同籽粒品质性状QTL富集区，以期发掘小麦籽粒品质性状QTL新位点，为小麦分子标记辅助选择育种提供重要的基因资源。

4 结论

小麦的大部分品质性状属于多基因控制的数量性状，F2：5家系中出现较多超亲类型，类群Ⅲ为籽粒品质性状的最优类群，检测到的68个QTL可有选择性地用于小麦籽粒品质性状的遗传改良。

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（責任编辑 陈 燕）