苦荞(Fagopyrum tataricum)是我国重要的杂粮作物之一,根据果壳类型的不同分为薄壳型和厚壳型,其果壳类型不同导致脱壳效率和出米率不同。粒重是影响苦荞产量和品质的重要因素。因此,定位苦荞薄壳基因和粒重QTLs(quantitative trait loci),挖掘其候选基因和紧密连锁的分子标记,有助于苦荞薄壳遗传机理的解析和高产优质苦荞品种的选育。本研究以薄壳基因和千粒重主效QTL qGK1/q TGW1.2为目标,开展了与薄壳紧密连锁的SSR(simple sequence repeats)标记的发掘、候选基因分析和精细定位研究工作。具体研究成果如下:(1)在qGK1/q TGW1.2的初级定位区间Ft1:5,690,284 bp～7,065,602 bp内共扫描到286个SSRs,成功合成了186对SSR引物,其中5对具有多态性的SSR标记与重组自交系(recombinant inbred lines,RILs)群体的果壳类型形态学标记(a7GK)连锁分析表明,SSR标记Ftg GKssr-149和Ftg GKssr-175与果壳类型连锁最紧密。多态性SSR标记与32个苦荞品种(系)果壳率、千粒重和粒型性状的关联分析表明,标记Ftg GKssr-147、Ftg GKssr-149和Ftg GKssr-175与果壳率、千粒重和粒长显著或极显著关联。(2)在Ft1:5,690,284 bp～7,065,602 bp区间共有199个注释基因,其中有15个基因与已报道的控制植物粒重或粒型的10个基因(AGB1、BRI1、DASH、GSK2、IKU2、SMG2/Os MKKK10、ANT、LP1、MADS1和CYP78A9)同源;q RT-PCR分析表明,在RILs群体双亲“小米荞”和“晋荞麦2号”间存在无义SNPs/Indels变异的14个基因中Ft Pin G0001418200.01、Ft Pin G0001418500.01、Ft Pin G0001428300.01和Ft Pin G0001423200.01等4个基因在双亲籽粒不同发育时期相对表达量都存在显著或极显著差异,暗示其在调控苦荞籽粒大小中起重要作用,其中Ft Pin G0001423200.01与拟南芥和水稻中报道的粒重基因BRI1同源,将其命名为FtBRI1。(3)分别在“小米荞”和“晋荞麦2号”中克隆了FtBRI1基因,序列分析发现,该基因在“小米荞”和“晋荞麦2号”中全长分别为2,576 bp和2,573 bp,AZD9291 IC50CDS序列分别长1,920 bp和1,917 bp,编码639个和638个氨基酸,均仅含Neuroscience Equipment一个外显子。“小米荞”相较于“晋荞麦2号”在1,903 bp处存在3个碱基GAA的插入,导致在第635个氨基酸后多了一个谷氨酸。生物信息学分析表明,FtBRI1蛋白在双亲间差异位点不在保守结构域内,因此推测基因表达量的差异可能是引起双亲粒重差异的主要原因。氨基酸序列多重比对和进化关系分析表明:FtBRI1蛋白与拟南芥BRI1蛋白的亲缘关系最近,与小麦和玉米的BRI1亲缘关系较远;成功构建了过表达载体p BI121-FtBRI1,为进一步研究其功能建立了实验基础。(4)在Ft1:5,690,284 bp～7,065,602 bp区间加密了8个SNP标记。基于果壳表型和SNP标记基因型在该区间筛选出5个剩余杂合体(residual heterozygous lines,RHL)单株,对衍生的5个RHL-F_2群体进行基因分型,结合果壳类型的表型,将薄壳基因定位到6,754,575 bp～6,938,819 bp之间,目标区间由1.3 Mb缩短到184 Kb。5个RHL-F_2群体的千粒重和粒型性状均呈连续性数量性状分布,基因型与表型的相关性分析表明,薄壳基因精细定位区间对千粒重、粒长和粒宽也有显著影响,且和薄壳基因一样主要受显性效应控制。该区间内共有20个注释基因,其中Ft PiLBH589分子式n G0002494500.01在双亲中存在2个SNPs变异位点;Ft Pin G0002495300.01(MADS1)、Ft Pin G0002493300.01(LP1)、Ft Pin G0002493000.01(IKU2)、Ft Pin G0002492500.01(GSK2)、Ft Pin G0002492200.01(BRI1)、Ft Pin G0002491900.01(SMG2/Os MKKK10)和Ft Pin G0002491700.01(IKU2)等7个基因与6个植物粒重/粒型相关基因同源。这8个基因是控制苦荞薄壳和籽粒发育的关键基因。