小麦成熟期产量及钾效率相关性状的全基因组关联分析

  【目的】  探明不同钾供应条件下控制产量及钾效率相关性状的稳定的显著关联分子标记位点，为小麦产量及钾效率相关性状的遗传控制机理研究及相关基因的克隆提供参考。  【方法】  利用134个小麦品种 (系) 组成的群体为试验材料，设置正常供钾 (T1) 和不施钾 (T2) 两个处理，进行了2年田间试验 (E1、E2)。对小麦成熟期株高、穗长、穗粒数及钾吸收、利用效率等23个性状进行了表型鉴定，分别定义了同年同一处理和同一处理两年平均共6个环境平均值。采用GLM+Q一般线性模型和MLM+K+Q混合线性模型相结合的方法，利用群体差异SNP分子标记 (90K SNP芯片) 对小麦产量和钾效率相关性状进行全基因组关联分析。  【结果】  与正常钾处理相比，不施钾处理条件下籽粒钾利用效率显著升高，单株钾累积量、单株钾含量及总小穗数等性状显著降低。供试小麦各性状的群体变异系数为6.98%～350.38%，有14个性状的遗传力在50%以上，以株高的遗传力最高 (92.03%)。利用保留的7485个多态性好的群体差异 (SNP) 进行了全基因组关联分析，共检测到1420个分子标记位点与供试23个性状在P ≤ 0.001水平存在显著关联，分布在21条染色体上。有1097个 (77.25%) 分子标记位点仅在一个关联分析环境中被检测到；能在至少两个关联分析环境中被检测到的相对稳定分子标记位点有323个，其中113个位点与钾效率相关性状有关，Tdurum_contig26281_139、Kukri_c307_2053等分子标记位点可以提高钾吸收效率，Ex_c19038_571、BS00039148_51等分子标记位点能够提高钾利用效率。在至少4个关联分析环境中被检测到的位点有22个，分别与株高、千粒重、穗粒数等5个性状相关。与株高和千粒重显著关联的分子标记位点RFL_Contig4069_2628和BS00003632_51可同时在全部6个关联分析环境中检测到，平均贡献率为9.59%和13.66%，环境稳定性非常好，与株高的降低和千粒重的提高显著关联。  【结论】  不同钾供应水平下与产量及钾效率相关性状显著关联的分子标记位点存在显著差异，77.25%的分子标记位点仅在特定环境下被检测到。但也有22个显著关联分子标记位点 (涉及9个产量及钾效率相关性状) 在至少4个关联分析环境 (共6个环境) 下被检测到，形成高频表达分子标记位点。其中与株高和千粒重分别显著关联的两个分子标记位点在所有6个关联分析环境中均稳定被检测到，能显著降低株高和提高千粒重。这些分子标记位点的相关基因对相关性状的调控效应受钾处理环境影响小，具有较高的理论和应用价值，值得深入研究。     

大豆自然群体SSR标记遗传多样性及其与农艺性状的关联分析

分析大豆亲本材料的遗传多样性,发掘农艺性状关联位点的优异等位变异,为大豆杂交组合的配置及分子标记辅助育种提供依据。本试验利用59个SSR标记对90份大豆种质资源进行多态性扫描和遗传多样性分析。筛选出46个标记,应用STRUCTURE2.3.2软件进行群体结构遗传分析,利用Tassel2.1软件MLM模型对18个农艺性状进行关联分析,发掘优异等位变异。结果表明:(1)59个标记中50个标记具有多态性,共检测出154个等位变异;多态性信息值PIC分布范围为0.042~0.765,平均PIC=0.421;SSR标记位点的Shannon指数(H’)的分布范围为0.1066~1.6804,平均值为0.8241;遗传距离的变异范围为0.0307~1.4529,平均值0.7015。(2)供试材料分为4个亚群。发现7个与分枝数、百粒重、叶形、主茎节数、生育期和蛋白含量相关联的标记,表型变异的解释率为0.003~0.339。研究在各关联位点找到了Satt263-A279、Satt156-A203、Satt567-A112等表型效应明显的优异等位变异。为大豆育种优异基因的克隆提供科学依据。     

玉米主要株型性状与产量的全基因组关联分析

为了深入剖析玉米的株型性状和产量性状的遗传基础及其相关关系,本研究以204份玉米自交系作为关联群体,利用分布于玉米全基因组上的558 529个单核苷酸多态性标记(SNPs)对5个相关性状进行全基因组关联分析。结果表明,供试自交系各性状基本呈正态分布,且各性状间存在丰富的变异,变异系数在9.00%~50.00%之间;通过相关性分析和热图层次聚类分析株型和产量相关性状间彼此紧密关联;且由主成分分析筛选出总体方差累计贡献率达到71.667%的主成分2个;以P≤1×10^-5为显著阙值,利用Q+K模型对供试材料的5个相关性状进行全基因组关联分析,在株高、穗位高和单穗重间共检测到13个显著的SNP位点,分别分布于玉米的第3、第5、第6、第7号染色体上,而在总叶片数和穗上叶数间未检测到显著的SNP位点;在显著SNP上下游各50 kb范围共搜索到39个相关候选基因,其中有注释的基因12个,并对株高与穗位高最佳候选基因进行了预测。本研究通过对玉米株型及产量相关性状进行全基因组关联分析,为后期基因功能的验证与新功能的开发奠定了良好的基础。     

玉米脱镁叶绿酸氧化酶基因ZmPAO表达与叶绿素含量动态变化的关联分析

【目的】分析玉米脱镁叶绿酸氧化酶基因ZmPAO序列多态性,并挖掘该基因与玉米成熟后期穗位叶叶绿素组分含量相关的功能位点,为基于ZmPAO开发功能标记提供结构信息,有助于对玉米成熟后期叶绿素代谢遗传机制的理解。【方法】以141份具有广泛遗传变异的玉米自交系为试验材料组成关联群体,以2个环境7个时间点的叶绿素组分含量为表型数据,利用Tassel 5.0通过混合线性模型 (MLM,mixed linear model) 开展玉米脱镁叶绿酸氧化酶基因 (ZmPAO) 与成熟后不同时期叶绿素组分变化的相关变异位点的关联分析,并对性状的有效关联位点进行单倍型分析。【结果】在玉米生长后期大部分取样时间点的叶绿素组分含量变异较大,叶绿素a普遍低于叶绿素b的含量,最终总叶绿素 (叶绿素a与叶绿素b的和) 有下降趋势。结果共鉴定ZmPAO中19个有效功能位点,其中4个处于外显子区,1个位于UTR区域,其他均位于内含子区域;功能位点对叶绿素组分含量变异的表型解释率在3.89%～16.57%,总表型效应在5.24%～41.78%。来自第6个内含子的位点S3235对于Yang-chlb6有高达16.57%的表型解释率;第7外显子S3675分别解释了Yang-chla1和Yang-chlb1表型变异的12.16%和14.14%。性状显著单倍型中有利位点和关联分析的变异位点偏好相似。【结论】有效功能位点挖掘和性状单倍型分析表明,ZmPAO外显子发生了2个氨基酸变异,均由疏水氨基酸转化为亲水氨基酸,说明该基因可能通过蛋白结构的变异进行调控,但较多关联位点处于非编码区,说明该基因也受转录水平的调控。转录水平受环境影响较大,故导致该基因出现不同地点因播期和生育期的不同找到的关联位点并不一致,但有效变异位点的存在具有普遍性。     

小麦苗期钾效率相关性状的全基因组关联分析

【目的】深入探究小麦钾效率的遗传基础,定向培育钾高效小麦品种是缓解我国钾肥资源短缺的重要途径。本文拟对不同钾处理条件下小麦苗期钾效率相关性状进行鉴定,并进行差异分子标记关联分析,筛选与钾效率紧密关联的分子标记,为钾效率相关基因的克隆及其在育种中的应用奠定基础。【方法】本研究以不同小麦品种(134份)为试验材料,于2014年和2015年,在山东农业大学温室内进行了营养液培养试验。设置正常供钾和低钾水平两个处理,7cm高、7日龄的幼苗在黑暗中生长28天后收获。将幼苗分为地上部和根部,测定植株干重(生物量)、钾含量,计算植株钾累积量、根冠生物量比和钾累积量比和钾利用效率。分析低钾处理对生物量及钾效率相关性状的影响,并以该群体检测到的15230个差异SNP标记为基础,用TASSEL5.0软件中的GLM模型和MLM模型对钾效率相关性状数据进行标记.性状的关联分析,以确定小麦苗期钾效率稳定关联的分子标记位点。【结果】与正常钾处理相比,低钾处理下植株根、冠及全株钾含量及积累量均显著下降,而根冠生物量比、根冠和全株钾利用率均显著增加。关联分析共获得了1300个关联分子标记,其中1102个标记被定位在19条染色体上,这些分子标记绝大多数仅在特定环境条件下被检测到,三个环境下均可检测到的相对稳定的分子标记位点仅有3个,分别为Excalibur_c14273_1407、Ku_c11150_773、BS00094893_51。同时,试验筛选出4个性状簇集位点标记,这些位点同时与6~7个性状存在显著关联,分别为Excalibur_c8670_972、wsnp_Ex_c12887_20426781、wsnp_Ku_c13311_21255428、IACX5989。【结论】低钾处理对小麦苗期生长及钾效率相关性状遗传控制位点有显著影响,低钾处理下与生物量和钾效率相关性状显著关联的分子标记绝大多数在同一个钾处理环境中被检测到,因此不同钾处理环境下这些性状可能由截然不同的基因控制。试验检测到4个至少与6个性状同时显著关联的热点分子标记位点,这些位点与小麦苗期多个生物量及钾效率相关性状均存在显著关联,可能包含重要的基因信息,值得进一步深入研究。     

非洲栽培稻基因渗入系粒形和剑叶形态性状的QTL定位

非洲栽培稻作为重要的水稻种质资源,其基因渗入系可以为普通栽培稻的遗传背景提供新的有利基因,如果能将这些优良基因引入普通栽培稻中,可为水稻分子设计育种提供新的基因资源。本研究以非洲栽培稻基因渗入系YIL60与轮回亲本中9B(Z9B)杂交衍生的包含188个株系的F₂和F_2:3群体为材料,对粒形性状包括粒长、粒宽、籽粒长宽比、千粒重,剑叶形态性状包括剑叶长、剑叶宽进行数量性状点位(QTL)检测。结果共检测到16个QTL,包括2个粒长QTL、3个粒宽QTL、2个籽粒长宽比QTL、2个千粒重QTL、1个剑叶长QTL、6个剑叶宽QTL,分布于第1、第6、第7、第10和第11号染色体上,贡献率为2.25%~25.64%;有4个多效性QTL区间,有4个QTL qGW7-1、qFLL10、qFLW10、qTGW7在F₂和F_2:3群体中被重复检测到,其中在第7号染色体RM3859-RM3394区间检测到同时控制粒长、粒宽、籽粒长宽比和千粒重的QTL,贡献率最高达17.10%,是一个来源于非洲栽培稻的新粒形QTL。本研究为进一步开展粒形、剑叶形态性状基因的精细定位、克隆和分子标记辅助育种工作奠定了一定的理论基础。     

玉米自交系产量和品质相关性状与简单重复序列(SSR)的关联分析

为寻找并确定控制玉米产量、品质的基因组区域,本研究利用64对核心SSR(simple sequence repeats)标记对257份玉米(Zea maysL.)自交系构成的群体进行基因分型,分析群体连锁不平衡位点、群体结构,在此基础上,采用TASSEL软件的GLM(general linear mode)程序对株高、穗位、生育期、穗长、穗行数、百粒重、脂肪含量、蛋白质含量和淀粉含量共9个性状的表型数据与标记进行回归分析,确定标记对表型的解释率。结果表明:(1)在公共图谱上的SSR位点组合都有一定程度连锁不平衡(linkage disequilibrium,LD),P<0.01时,LD成对位点占总位点组合20.29%,D’>0.5成对位点比例为12.65%。(2)SSR数据遗传结构分析表明,群体可分为5个亚群。(3)共鉴定出26个标记位点与9个性状相关联,大多集中在4、6、7和10染色体上,其中第7染色体上标记最多,为5个。8个位点的变异分别与株高、穗位、生育期、穗长、穗行数和蛋白质含量等6个表型性状极显著相关(P<0.01),分别为umc1294作用于株高,对表型的解释率为7.2%;umc1741及phi116作用于穗位,对表型的解释率为11.37%和8.57%;phi328175及phi260485作用于生育期,对表型的解释率为4.74%和5.6%;umc1741作用于穗长,对表型的解释率为5.77%;umc1309作用于穗行数,对表型的解释率为6.68%;bnlg1450及bnlg1185作用于蛋白质含量,对表型的解释率为9.41%和9.81%;其他18个标记与9个性状显著相关(P<0.05)。与单个性状关联的标记数目为1～7个,解释率为4.74%～14.31%。与产量相关性状关联的位点(次)累计为30个,与品质相关性状关联的位点(次)累计为7个,位点数目上品质性状远少于产量性状。部分标记与多个性状关联,可能是性状相关或一因多效的遗传基础,一些标记同时与某性状关联,多数标记与定位于遗传图谱的QTL(quantitative trait loci)一致,也有互补性。研究结果表明,这些位点及其区域内存在很多与产量、品质等性状相关的QTL,对提高玉米产量、改善玉米品质可能起到重要作用。     

水旱稻根基粗、千粒重主效QTL近等基因系的构建及鉴评

近等基因系的选育是分子遗传图谱构建、数量性状基因定位及分子标记辅助育种的重要基础之一。本文利用分子标记辅助目标性状QTL前景选择及恢复轮回亲本基因组的背景选择，再结合表型选择获得了定位在水稻4号、6号染色体上根基粗、千粒重2个主效QTL的近等基因系。其中有9个系入选旱田根基粗主效QTL brt4.1的近等基因系，根基粗的表型值为1.07～1.16mm，较轮回亲本越富提高6.11％～15.18％，平均遗传背景恢复率达97.22％；千粒重主效QTL的近等基因系有11个系入选，千粒重的表型值为21.25～26.25g，较轮回亲本越富的增幅为7.05％～32.16％，平均遗传背景恢复率为95.97％。另外，本文还就分子标记辅助近等基因系选育中背景选择标记数的确定、基于QTL-NILs的基因克隆等进行了讨论。     

金针菇种质资源5个农艺性状与SSR标记的关联分析

金针菇(Flammulina velutipes)是一种重要的商业化栽培食用菌,为挖掘控制金针菇重要农艺性状的基因组区段,本研究以90份金针菇种质资源为实验材料,测定其原基期、菌柄直径、菌柄长度、菌盖直径和单瓶产量5个农艺性状,利用全基因组序列开发的95份多态简单重复序列(simple sequence repeat,SSR)标记对供试材料进行基因组扫描,在分析实验材料的群体结构和连锁不平衡基础上,采用一般线性模型方法对5个农艺性状进行关联分析。结果表明,各供试材料的5个农艺性状均有极显著差异。95份多态SSR标记共检测到582个等位变异,平均每个位点的等位变异数为6.13个。标记多态信息含量(polymorphism information content,PIC)变化范围为0.204~0.818,平均为0.542。群体遗传结构分析将供试材料分为8个亚群体,群体内SSR位点间存在较高的连锁不平衡(linkage disequilibrium,LD),不平衡程度D’值大于0.5的组合数占总组合数的33.01%。关联分析检测出28个标记与5个性状显著相关,其中原基期的关联标记有2个,菌柄直径的关联标记有12个,菌柄长度的关联标记有3个,菌盖直径的关联标记有9个,单瓶产量的关联标记有5个。关联SSR标记对表型变异解释率的变幅为5.11%~23.55%。研究表明,所选金针菇种质资源群体的遗传多样性以及连锁不平衡程度较高,适用于关联分析研究。本研究结果对金针菇核心种质资源库构建以及分子标记辅助育种具有参考价值。     

利用大白猪×民猪F2资源群体开展瘦肉量全基因组关联研究

高密度单核苷酸多态性(SNP)芯片的出现和基因分型技术平台的发展使在猪上开展全基因组关联分析(GWAS)研究成为现实。本研究以大白猪(Sus scrofa)×民猪(S.scrofa)F2设计资源群体为研究对象,采用Illumina公司猪SNP60K分型芯片技术,开展胴体瘦肉量(LMW)GWAS研究,寻找与瘦肉量相关的遗传变异。所有F2代个体在达到(240±7)d日龄时进行屠宰测定。对分型后的355头F2个体,采用基于混合模型及回归的快速全基因组关联及基因组控制法(GRAMMAR-GC)方法进行GWAS分析,结果获得14个在染色体水平与瘦肉量性状显著关联的SNP位点(P<9.63e-06,SSC1;P<2.37e-05,SSC2;P<1.56e-05,SSC14)。其中2个SNP位点ALGA0010777和ALGA0010788分别位于1号染色体上285030256和285276856bp处;10个SNP位点都位于猪2号染色体末端,可能与已发现的瘦肉量基因突变位点IGF2-intron3-G3072A紧密连锁;2个SNP位点ASGA0065444和ASGA0065455位于14号染色体上99627980和100078535bp处。本研究为猪的瘦肉量性状提供了显著关联SNP位点,预测了新的候选基因。初步阐释了中外猪种瘦肉量性状巨大差异的分子机制,为进一步开展分子育种工作提供了基础研究资料。     

Ground cover during fallow from wheat, sorghum and sunflower stubble under three tillage practices in Central Queensland

As part of a large scale study into the effect of soil-surface conditions and crop residues on runoff and soil loss, techniques to estimate cover were developed. The vertical projection of cover was measured from photographs of 9 treatments (3 crop species × 3 tillage practices), while stubble weight was estimated using a calibrated visual-rating technique. The techniques were then used to quantify the stubble resulting from different crops, grain yields, tillages and over time.

Projected cover post-harvest is a function of crop species and seasonal effects as expressed in grain yield, and was in the order wheat (90.3), sorghum (58.5) and sunflower (43.1). Projected cover was linearly related to grain yield. During the fallow, tillage had a large effect on decreasing projected cover, with change in projected cover during the fallow being in the order: zero tillage

Projected cover and stubble weight were related in the form: Projected Cover=m[1−e^{−stubble weight}], with the asymptote value, m, varying for each crop and ranging from 98.1 for wheat and 64.7 for sorghum to 49.3 for sunflowers. From the relationships of projected cover to grain yield or stubble weight and a knowledge of how it changes over time or owing to cultivation, a predictive equation was developed to determine projected cover at any stage in the fallow.     

Natural Variation and Genome‐Wide Association Study of Antioxidants in a Diverse Sorghum Collection

Consumption of polyphenol‐rich food is associated with decreased risk of oxidative stress‐related chronic diseases. Sorghum, a major food and feed cereal crop, has many polyphenol‐containing accessions with high antioxidant activity in the grain. However, many of these polyphenol‐containing accessions are not high‐yielding or food‐grade varieties. The natural variation in sorghum grain polyphenols can be used to develop high‐yielding, health‐promoting specialty food types through marker‐assisted breeding. To identify new antioxidant‐rich germplasm, we quantified antioxidant activity, total polyphenols, and condensed tannins in whole kernel flour in 266 accessions from the genetically and phenotypically diverse Sorghum Association Panel. Antioxidant activity, total polyphenols, and condensed tannins were in the ranges of 9.6–325.1 μmol of trolox equivalents (TE)/g, 0.8–18.8 g of gallic acid equivalents/kg, and 0–65.5 g of catechin equivalents/kg, respectively. Twenty‐three accessions were rich sources of antioxidant activity, with PI534144 (SC84; 325.1 μmol of TE/g) and PI534117 (SC991; 237.0 μmol of TE/g) possessing the highest values. To identify quantitative trait loci associated with sorghum grain antioxidant traits, we conducted a genome‐wide association study with 404,628 single nucleotide polymorphism markers. Many significant associations were identified, including two homologs of Arabidopsis (Arabidopsis thaliana) transparent testa (TT ) genes TT10 and TT4. This study provides information that can help breeders incorporate health‐promoting traits into elite breeding lines.     

不同株高类型杂交高粱产量、养分吸收及品质对氮肥的响应

  【目的】  生产中我国杂交高粱品种株型差异较大。研究不同株高类型高粱产量、品质和养分利用效率对氮肥的响应,为高粱优质高效生产提供理论依据。  【方法】  采用田间试验方法,供试作物为我国不同生态区具有代表性的不同年代育成的40个杂交高粱品种。根据株高将40个杂交高粱品种分为矮秆 (<1.3 m)、中秆 (1.3～1.6 m) 和高秆 (>1.6 m),每个品种均设置不施氮 (N0) 和施N 150 kg/hm2 (N150) 两个处理。高粱成熟期调查地上部生物量、产量及产量构成,分析高粱地上部氮磷钾养分吸收量、氮吸收与利用效率,测定籽粒淀粉、蛋白质及单宁含量。  【结果】  随株高增加,高粱地上部干物质累积量和籽粒产量明显增加,但对收获指数没有显著影响。施氮显著提高了中秆和高秆高粱品种的产量和穗粒数,但降低了千粒重,而施氮对矮秆品种的产量及其构成没有显著影响。同一氮处理条件下,高秆和中秆品种的籽粒产量、穗粒数及地上部氮累积量没有显著差异。高秆品种的磷、钾累积量最高,矮秆最低,施氮提高了3个株高品种的磷钾累积量,特别是矮秆品种的磷钾累积量。3个株高品种的氮吸收效率相当,为25.5%～30.4%,但高秆和中秆品种籽粒氮利用效率显著高于矮秆品种。株高与高粱籽粒淀粉含量呈正相关,与蛋白质含量呈负相关,与单宁含量无显著相关性。相同氮处理下,高秆和中秆品种籽粒淀粉、蛋白质和单宁含量相当。施氮降低了所有品种籽粒淀粉含量,提高了蛋白质含量,且对矮秆品种的影响大于中秆和高秆品种。  【结论】  不同株高类型杂交高粱品种的收获指数和氮吸收效率没有明显差别,高秆和中秆高粱品种具有较高的穗粒数、籽粒产量、淀粉含量及氮利用效率,中秆品种的氮磷钾养分需求量低于高秆品种。施氮降低了籽粒淀粉含量,提高了中秆和高秆品种的穗粒数进而提高产量,但矮秆高粱产量及其构成对氮不敏感。综合考虑产量、肥料利用效率和满足高粱机械化收获对株高的要求,建议生产中优先考虑株高为1.3～1.6 m的杂交高粱品种。     

Conventional- and no-tillage effects on upper root zone soil conditions

One major objective of tillage is to loosen a soil and, thereby, create an improved soil condition for water infiltration, crop establishment, and plant growth. This implies that where tillage is not performed, as with no-tillage, soil conditions might be inferior to those of a tilled soil. However, no major adverse effects of no-tillage on soil conditions have been noted in the semiarid region of Texas. Also, crop yields on dryland have been favorable. This study was conducted to determine the effects of conventional- and no-tillage crop production methods on water retention, organic matter concentration, mean weight diameter of water-stable aggregates, bulk density, and penetrometer resistance of Pullman clay loam (Torrertic Paleustoll) at Bushland, Texas. These factors were significantly affected, but there was no consistent advantage or disadvantage for either tillage method. Wheat (Triticum aestivum L.) and grain sorghum (Sorghum bicolor (L.) Moench) yields have been favorable in the dryland rotation fields that were sampled for the soil measurements. Grain sorghum yielded 5.10 Mg ha⁻¹ of grain with conventional tillage and an average of 5.32 Mg ha⁻¹ of grain with no-tillage in 1987, the year in which the soil conditions were evaluated. The favorable yields indicate that no-tillage management does not adversely affect any of the measured Pullman (Torrertic Paleustoll) soil physical conditions to the point that crop yields are adversely affected.     

基于Super-GBS技术的高粱籽粒酿造相关性状QTL定位

为探究酒用高粱籽粒酿造性状的遗传基础,本研究利用超级基因分型技术（Supper-GBS）技术对BTx623×红缨子的205个家系的重组自交系（RIL）群体开展基因分型,构建了包含1 910个单核苷酸多态性标记（SNP）,标记平均间距为0.47 cM的连锁图谱。结合两年4个环境的表型数据,利用完备区间作图法（ICIM）对籽粒总淀粉含量、支链淀粉含量、单宁含量、硬度和颜色等5个酿造性状进行了数量性状位点（QTL）定位。结果表明,在高粱的1～9号染色体上检测到9、7、11、5和3个QTL分别与总淀粉含量、支链淀粉含量、单宁含量、籽粒硬度和籽粒颜色相关,一共涉及到35个不同的QTL,其中15个QTL与前人定位结果一致。在多个性状和环境中检测到3个重要遗传区段,分别位于1号染色体（66.30～71.55 Mb）、4号染色体（54.00～62.3 Mb）以及6号染色体（54.59～57.57 Mb）,其中包括已知的Tan1和Y1基因,以及6个与淀粉和类黄酮合成途径相关的候选基因,如编码β-淀粉酶、黄烷酮3-羟化酶和bHLH转录因子等。本研究结果为酿造性状相关基因的进一步克隆奠定了基础,也为利用标记...     

A Comprehensive Genotype and Environment Assessment of Wheat Grain Ash Content in Oregon and Washington: Analysis of Variation

A comprehensive analysis of the variation in wheat grain ash content has not been previously conducted. This study assessed the relative contribution of genotype and environment to variation in ash content, with a particular aim of ascertaining the potential for manipulating the trait using contemporary adapted germplasm. A total of 2,240 samples were drawn from four years of multilocation field plots grown in the wheat production areas of Oregon and Washington states. Genotypes included commercial cultivars and advanced breeding lines of soft and hard winter, and soft and hard spring wheats with red and white kernel color, several soft white club wheats, and one soft white spring waxy wheat cultivar. In addition to ash, protein content, test weight, and Single Kernel Characterization System kernel hardness, weight and size were also measured. In total, 20 separate fully balanced ANOVA results were conducted. Whole model R² values were highly significant, 0.62–0.91. Nineteen of the 20 ANOVA results indicated significant genotype effects, but the effects were not large. In contrast, environment effects were always highly significant with F values often one to two orders of magnitude larger than the genotype F values. The grand mean for all samples was 1.368% ash. For individual data sets, genotype means across environments varied ≈0.1–0.3% ash. The genotypes judged noteworthy because they had the highest least squares mean ash content were OR9900553 and ClearFirst soft white winter, NuHills hard red winter, Waxy‐Pen and Cataldo soft white spring, and WA8010 and Lochsa hard spring wheats. Genotypes with lowest least squares mean ash were Edwin (club) soft white winter, OR2040073H hard red winter, WA7952 soft white spring, and WA8038 hard spring wheats. In conclusion, wheat grain ash is more greatly influenced by crop year and location than by genotype. However, sufficient genotype variation is present to plausibly manipulate this grain trait through traditional plant breeding.     

小麦产量构成因素的双列杂交分析

利用千粒重和每穗粒数有一定差异的7个冬小麦品种为亲本,按Griffing双列杂交法Ⅱ配制21个杂交组合,研究了小麦2个产量构成因素——千粒重和每穗粒数的遗传。结果表明,扬麦11千粒重和宁麦9号每穗粒数的一般配合力最好,且宁麦9号具有控制每穗粒数较多的显性基因。千粒重的遗传符合加性-显性-上位性模型。每穗粒数的遗传符合加...     

不同钾处理下小麦重组自交系群体主要农艺性状的表型变异及其相关分析

以"山农483×川35050"组合衍生的小麦重组自交系(recombinant inbred lines,RIL)群体的131个株系及其亲本为试验材料,于2008年和2009年采用盆栽土培法,对低、中、高钾处理条件下[0、0.1 g(K2O).kg 1、0.3 g(K2O).kg 1]小麦RIL群体的株高、单株穗数、穗长、小穗数、穗粒数、千粒重、粒长、粒宽和单株籽粒产量共9个农艺性状进行了鉴定和统计分析。结果表明,在2008—2009年3个钾处理中,9个农艺性状在RIL群体中的表型变异均呈近似正态分布,其遗传力分别为80.6%(株高)、44.7%(单株穗数)、69.9%(穗长)、71.4%(小穗数)、76.0%(穗粒数)、74.8%(千粒重)、64.9%(粒长)、40.0%(粒宽)和33.2%(单株籽粒产量)。株高、小穗数、穗粒数和粒长4个性状的表型变异以基因型控制为主,千粒重和粒宽以基因型×年份互作效应为主,穗长以基因型和基因型×年份互作效应为主,单株穗数以基因型×钾水平互作效应为主,单株籽粒产量的表型变异则主要受基因型×年份×钾水平互作效应控制。在不同钾处理条件下,RIL群体的平均单株籽粒产量与单株穗数、穗长和穗粒数呈极显著或显著正相关,但与千粒重的关系不稳定。千粒重与穗粒数、单株穗数无关或显著负相关(r为0.07~0.28);穗粒数与单株穗数的关系不稳定(r为0.03~0.27)。千粒重、穗粒数和单株穗数在遗传过程中的相关系数较低,彼此具有较强的相对独立性,不存在绝对的顾此失彼现象。单株籽粒产量与小穗数、穗粒数、千粒重、粒长和粒宽间的相关系数受年份间环境差异的影响较大。     

Impact of ozone on grain sorghum yield

Grain sorghum (Sorghum vulgare Pers.) is an important animal feed crop, and it is sometimes planted as a substitute for field corn. Although sorghum is grown in areas of the central and southern U.S. where potentially damaging concentrations of O₃ exist, no data are available regarding the sensitivity of grain sorghum to O₃. Plants of grain sorghum (DeKalb A28+ ) were field-grown in open-top chambers and exposed to O₃(7-hr day^?1 seasonal mean concentrations of 0.016, 0.040, 0.059, 0.078, 0.102, and 0.129 ppm) for 85 days to determine the impact of O₃ on grain yield. A randomized complete block design incorporated three replicates of all treatments. Foliar injury was noted at the two highest 03 treatments. Analysis of variance of the data indicated highly significant O₃ effects on overall grain yield. There was a general decrease in yield as O₃ increased, and the overall grain yield reductions were caused primarily by reductions in individual seed weight. Quadratic, Weibull, and plateau-linear models all adequately described the response of grain sorghum to O₃. Yields were not markedly affected at O₃ concentrations below the 0.10 ppm treatment, and the predicted yield loss of 15% at a seasonal 7-hr mean O₃ concentration of 0.13 ppm indicates that grain sorghum exhibits considerable tolerance to O₃.