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小麦占全球总谷物产量的30%左右,是人类营养素的主要来源之一,其品质与产量对人类的健康与生存具有重要作用。然而,主粮作物中微量营养素含量低或生物有效性利用度差,导致营养缺乏的问题越来越多地影响了人类的健康。同时,现代小麦品种的遗传基础狭窄成为培育“优质-高产”并举型小麦新品种的主要障碍。因此,种质资源的挖掘与利用是“优质-高产”育种目标能否实现的基础与关键。野生二粒小麦是栽培小麦的四倍体祖先种,具有大籽粒、高蛋白、高Fe/Zn含量、抗逆、抗病等优良特性,是普通小麦改良极其宝贵的种质资源。因而,将野生二粒小麦中的优良特性基因导入普通小麦对培育小麦“优质-高产”品种具有重要意义。随着基因组学和生物信息学的快速发展,基于连锁不平衡为基础的全基因组关联分析为挖掘控制营养品质性状和主要农艺性状的关键基因位点提供了新途径。本研究首先对野生二粒小麦D1及其渗入系163份材料以及野生二粒小麦D97及其渗入系86份材料构成的两个研究群体的4个营养品质及6个主要农艺性状进行了四个环境下的表型鉴定;其次利用覆盖全基因组的24022个DArT标记,对衍生自野生二粒小麦D1和D97的两个普通小麦渗入系群体的营养品质及农艺性状进行遗传结构解析,挖掘其所具有的籽粒高蛋白质含量、高微量营养素（铁、锌、锰）含量,以及优异农艺性状的显著关联标记及相关候选基因,进而探讨野生二粒小麦在普通小麦背景下对营养品质及产量的遗传改良潜能。为野生二粒小麦在“高产-优质”小麦育种中的有效性应用奠定良好的理论与物质基础。主要研究结果如下:1.野生二粒小麦渗入系群体的蛋白质含量（GPC）表型鉴定:野生二粒小麦渗入系群体的GPC变幅为11.97-19.73%,其均值范围为14.39-14.73%,在所有测试环境中都大于14%,达到了强筋小麦蛋白的指标,显著高于其弱筋亲本CN16（12.00-12.90%）,并且和千粒重（TKW）之间不存在显著的负相关。这表明野生二粒小麦所具有的高GPC特性通过远缘杂交后进一步传递给渗入系（普通六倍体小麦）,在普通小麦背景下对GPC的改良效果显著,不但没有对千粒重造成负面影响,甚至有些材料的TKW超过了亲本CN16（46.80 g）,达到了GPC和TKW同时改良的效果。2.野生二粒小麦渗入系群体的籽粒铁、锌、锰微量元素含量（GFeC、GZnC、GMnC）表型鉴定:野生二粒小麦渗入系群体的GFeC和GZnC的均值范围分别为80.90-109.68 mg/kg和55.99-68.75 mg/kg,在所有环境中都显著高于亲本CN16（38.15-49.20 mg/kg,36.67-41.64 mg/kg）,而GMnC的均值（30.36-39.42 mg/kg）虽高于CN16（23.43-27.03 mg/kg）,但差异性不显著。可见,与GMnC相比,野生二粒小麦在普通小麦背景下对GFeC和GZnC的改良效果更为显著。相关性分析结果表明,野生二粒小麦渗入系群体中三个微量营养素含量与TKW之间不存在显著的负相关。这表明野生二粒小麦的高GFeC、GZnC特性能够导入普通小麦,并且能够在普通小麦背景下进一步传递和表达,从而使籽粒微量营养素含量和产量同时得到改良。3.野生二粒小麦渗入系群体6个主要农艺性状的表型鉴定:总体上,渗入系群体的株高和亲本野生二粒小麦相比显著降低,大多数处于中杆（90-100 cm）和中高杆（100-110 cm）水平,并且与分蘖数和千粒重呈显著正相关。渗入系群体的分蘖数、小穗数和千粒重都基本达到了亲本普通小麦CN16的水平,千粒重均值在45 g以上,甚至大部分材料的千粒重都超过亲本CN16（46.80 g）。野生二粒小麦渗入系群体的抽穗期和开花期与亲本CN16的差异不显著。4.野生二粒小麦渗入系的群体结构和连锁不平衡（LD）分析:D1渗入系群体主要被分为三个亚群,D97渗入系群体主要分为两个亚群;LD分析结果表明不同染色体之间LD程度差异较大,不同基因组的LD衰减距离也各不相同,总体而言,D基因组的衰减距离大于A、B基因组。全基因组的连锁不平衡衰减距离在渗入系群体中约为12 c M。5.野生二粒小麦渗入系群体GPC的全基因组关联分析:基于一般线性模型（GLM）和混合线性模型（MLM）的一致性结果,在野生二粒小麦渗入系群体中共检测到27个与GPC相关的重要MTA,其中位于1B、2B、3B、4A、6A、6B和7B染色体上发现的18个MTA可能是源于野生二粒小麦赋予高GPC的新位点。根据这些MTA共推定40个与GPC相关的候选基因可能在赋予小麦籽粒高蛋白质含量中起重要作用。6.野生二粒小麦渗入系群体籽粒铁、锌、锰微量元素含量（GFeC、GZnC、GMnC）的全基因组关联分析:基于一般线性模型（GLM）和混合线性模型（MLM）的一致性结果,在野生二粒小麦渗入系群体中共检测到21个与GFeC、GZnC和GMnC相关的重要MTA,其中16个MTA未见报道。这些MTA对TKW没有负面影响,将有利于高微量营养素含量品种的开发。此外,野生二粒小麦渗入系群体中共推定44个与微量营养素相关的候选基因可能在谷物微量营养素含量方面具有潜在作用。7.野生二粒小麦渗入系群体6个主要农艺性状的全基因组关联分析:基于一般线性模型（GLM）和混合线性模型（MLM）的一致性结果,在野生二粒小麦渗入系群体中共检测到195个与株高、分蘖数、小穗数、抽穗期、开花期和千粒重相关的稳定MTA。其中,一些MTA与抽穗期和开花期同时相关,并且在2B和5B染色体上聚集成簇。此外,在野生二粒小麦渗入系群体中共推定了31个与农艺性状相关的候选基因。8.基于表型数据和全基因组关联分析的结果,在野生二粒小麦渗入系群体中筛选出24份集合高蛋白质、铁、锌、锰位点以及农艺性状表现优异的载体材料。这些载体材料有望作为蕴含野生二粒小麦优质和高产特性的普通小麦品种资源,为高产-优质小麦品种的选育奠定良好的基础。