打印小麦（Triticum aestivum L.）产量是由多基因控制的复杂性状，主要由产量三要素，即千粒重、穗粒数和单位面积有效穗数构成。其中千粒重主要由小麦的籽粒大小决定。鉴定、验证和克隆小麦籽粒大小和重量相关的数量性状位点（QTL）或基因对于解析产量形成的遗传机制以及高产小麦品种的分子设计具有重要意义。
本研究利用籽粒长和籽粒重具有显著差异的自育小麦品种品种科成麦1号与高产小麦品种川麦42杂交构建DH群体。基于小麦55K SNP芯片构建的高密度遗传图谱和多个环境的表型数据，共鉴定到6个环境稳定的控制籽粒大小和重量的主效QTL，QGw.cib-4B.2、QGl.cib-4A、QGl.cib-5A.1、QGl.cib-6A、QTgw.cib-4B和QTgw.cib-5A，解释了5.65-34.06%的表型变异。除QGl.cib-4A之外，其余主效QTL均能在不同遗传背景中得到验证。3个籽粒长主效QTL和2个千粒重主效QTL存在显著的加性效应，可通过多基因叠加的方法用于产量性状遗传改良。
与前人研究结果比较表明，QGl.cib-5A.1和QGl.cib-6A可能是新的籽粒长QTL位点。QGw.cib-4B.2和QTgw.cib-4B共定位于4B染色体长臂。进一步条件QTL分析以及效应分析结果显示，该位点主要通过增加籽粒宽来提高籽粒重，而对籽粒长没有影响，这与该位点附近已报道的籽粒相关QTL不同。这是一个新的位点或者与已知基因位点等位还值得进一步探究。
本研究鉴定到的主效QTL和开发的KASP分子标记，将有助于利用分子手段优化粒型，进而提高小麦产量。此外，利用基因表达模式、基因注释、直系同源分析和序列差异分析，对QGw.cib-4B.2/QTgw.cib-4B的候选基因进行了预测，为后续该位点的精细定位、基因克隆和深入的功能研究奠定了坚实的基础。
以上研究结果以“Genetic dissection of quantitative trait loci for grain size and weight by high-resolution genetic mapping in bread wheat (Triticum aestivum L.)”为题于2021年10月13日在线发表于农林科学一区Top期刊Theoretical and Applied Genetics上。中国科学院成都生物研究所和四川农业大学联合培养博士生李涛为论文第一作者，中国科学院成都生物研究所龙海副研究员和四川农业大学魏育明教授为共同通讯作者。四川省农业科学院作物所杨武云研究员团队为本研究提供了帮助。感谢中国农科院作科所高丽锋老师提供了55K芯片数据，感谢小麦研究联盟多组学网站(WheatOmics)整合的研究工具为本研究引物设计和数据分析提供了便利。该研究得到中国科学院战略先导专项（XDA08020205）、四川省主要粮油作物分子育种平台项目（2021YFYZ0027）、国家重点研发项目（2016YFD0100102）、四川省麦类作物育种攻关项目（2021YFYZ0002）以及四川省科技厅重点研发项目（2020YFSY0049）的资助。
图1 川麦42、科成麦1号及定位群体中部分代表系的籽粒形态
图2 鉴定到的籽粒宽、籽粒长和千粒重的主效QTL以及千粒重的条件QTL分析
图3 主效QTL在定位群体对相应性状的影响
图4 主效QTL在定位群体对穗粒数的影响
图5 定位群体中三个籽粒长和两个千粒重主效QTL的加性效应分析
图6 不同遗传背景下验证主效QTL