小麦分蘖性状分子遗传研究进展

小麦分蘖性状是重要的株型性状,决定小麦的最终产量。对小麦分蘖性状进行遗传研究,挖掘调控小麦分蘖性状的重要基因并进行功能分析,有助于了解小麦分蘖性状的分子遗传机制及培育高产小麦新品种。本文针对目前小麦分蘖性状遗传研究所取得的进展进行总结,对已定位到的、参与调控小麦分蘖数目和分蘖角度的重要QTL位点进行分析,并对部分已经克隆的分蘖性状相关基因及其作用机理进行阐述,以期为小麦分蘖性状相关基因的克隆、分子机制解析和分子育种提供参考信息。     

小麦抽穗期的遗传调控研究进展

抽穗期是小麦生长发育过程中的主要农艺性状之一,而春化作用和光周期反应是决定小麦抽穗期的重要因素。本文首先对小麦抽穗期遗传研究进展进行综述,对已定位到的参与春化作用和光周期反应的相关基因及其他调控抽穗期的位点进行分析,并归纳抽穗期相关基因的遗传调控网络;然后讨论了小麦抽穗期相关基因对小麦产量的影响,以期通过现代生物学技术,并结合各个学科的相关理论知识,为小麦抽穗期遗传研究提供参考信息,进而提高小麦产量。     

蓝标型小麦核不育、保持系的遗传改良

为改善蓝标型小麦核不育、保持系的农艺性状，使其能够应用于杂种小麦生产，利用轮回选择、标记及育性分离鉴定方法对原蓝标型小麦核不育、保持系进行了遗传改良，初步转育出了新型蓝标型不育、保持系。试验结果表明，改良后的不育、保持系育性稳定，农艺性状较好，生长发育正常。这说明利用轮回选择、标记及育性分离选择是蓝标型小麦核不育、保持系转育和遗传改良的有效途径。     

摈弃“累赘”,保障生长发育的顺畅高效——未来小麦改良模式探讨

自20世纪"绿色革命"以来,小麦改良进展变缓,"重组加选择"传统遗传改良模式的潜力似乎已挖掘殆尽。同其他物种一样,小麦在发育调控和株型构建等方面存在很多遗传"累赘"(影响生长发育平顺性和效率的性状),正是这些"累赘"赋予了小麦强大的生存和繁衍保障能力。但对于多数农业核心区而言,这些能耗型"累赘"明显多余,难以适应未来设施农业的发展要求。小麦的"累赘"性状主要有两个方面:一是多余的分蘖和茎叶消耗,二是耗时的春化和光周期需求(满足需求之前生长发育非常缓慢)。重组改良或简单的基因工程只能把"累赘"性状适度减弱,而利用快速发展的生物学新技术把控制这些性状的遗传信息彻底剪除才能从根本上消除"累赘"。只有以农耕文明所营造的无逆境环境来取代小麦"累赘"性状所担负的生存繁衍保障责任,解除小麦的逆境灾害之忧,才能使其成为籽粒克隆的生物工厂,彻底解决人类生存的衣食之患。     

三个小麦-华山新麦草二体附加系分子细胞遗传学的初步鉴定

华山新麦草是我国华山地区特有小麦近缘物种，具有抗逆、早熟、优质等特点，对小麦的白粉病、条锈病、赤霉病也具有良好的抗性，是小麦重要的三级基因库。为进一步更好地发挥华山新麦草基因资源的作用，本研究利用细胞学方法、原位杂交技术、分子标记技术、农艺性状评估和抗病性鉴定对普通小麦-华山新麦草衍生后代材料进行鉴定，并获得了 20H11、17H21、18H28 三个小麦-华山新麦草衍生系。结果表明，20H11、17H21 和 18H28 的染色体数都是 44 条，均携带2 条属于华山新麦草的 Ns 染色体和 42 条普通小麦染色体。利用华山新麦草的特异分子标记进行检测，证明 20H11、17H21 和 18H28分别为 3Ns、4Ns和 2Ns二体附加系。通过农艺性状调查，3个试验异染色体系与亲本7182相比，株高和小穗粒数的差异不显著；分蘖数目与亲本7182有显著差异；20H11的穗长显著短于亲本7182；17H21的分蘖数显著少于亲本7182。经条锈病抗性鉴定，18H28 高抗条锈病小种 CYR32 和 CYR34。因此，这三个华山新麦草衍生系可作为中间材料用于小麦遗传育种研究。     

磁场对小麦的生物学效应及应用研究进展

大量试验研究表明，小麦以磁化处理或施用磁化肥等，能促进小麦的生理生化过程以及小麦发芽，生长和分蘖，并能使小麦各个生育时期提前，穗数，粒数，粒重等经济性状改进，最终使小麦增产和品质得到改善。     

小麦分蘖数和单株穗数QTL定位及上位性分析

为了明确小麦分蘖性状和单株穗数的遗传基础,以中国春（母本）和兰考大粒（父本）杂交获得的F₂群体为作图群体,构建了含169个分子标记的遗传连锁图谱。将F_2:3家系分别种植于陕西乾县、岐山和杨凌三地,利用完备区间作图方法对小麦冬前分蘖、春季分蘖和单株穗数进行多环境联合QTL分析,共检测到21个相关的加性QTL位点。其中,6个冬前分蘖QTL位于2A、2D、5D和7A染色体上,单个QTL可解释1.38%～6.73%的表型变异;7个春季分蘖QTL位于1A、2D、4B、5D、7A和7D染色体上,单个QTL可解释1.97%～32.60%的表型变异;8个单株穗数QTL位于1A、2B、2D和4B染色体上,单个QTL可解释2.29%～41.21%的表型变异。共检测到30对加性×加性上位性QTL。其中,控制冬前分蘖的为1对,可解释21%的表型变异;控制春季分蘖的为20对,可解释0.59%～48.7%的表型变异;控制单株穗数的为9对,可解释0.08%～22.18%的表型变异。控制冬前分蘖、春季分蘖和单株穗数的加性QTL存在差异,同一QTL在不同性状中的遗传贡献率也不同;基因间上位性效应以春季分蘖最大,单株穗数次之,冬前分蘖最小,且不同性状涉及的QTL位点具有差异。小麦分蘖遗传主要受加性效应控制,本研究初步定位到的一些重要QTL可为进一步精细定位、基因挖掘和高产育种的分子标记辅助选择提供依据。     

小麦磷效率的遗传研究进展

植物营养遗传研究是当今农业科研领域中的研究热点。本文就小麦磷效率的遗传研究进展进行了综述，如磷效率的含义、细胞遗传学研究、基因型间的差异、与其它性状的相关性、分子标记和分子生物学机制等。同时，对当前小麦磷效率遗传研究中存在的主要问题进行了讨论。     

小麦寡分蘖材料H461分蘖性状的遗传分析

从杂交组合SW94-30921×异源2号的后代中经多代选育,获得一个大穗型寡分蘖小麦新品系H461。为了进一步了解H461的遗传特性,用穗数型多分蘖小麦品种川农16与H461杂交,对两亲本及F1、F2、BC1、BC2、F3群体进行农艺性状考察及分析。结果表明,H461的分蘖数极显著低于川农16,而其小穗数、穗粒数、千粒重、穗粒重、穗长及株高均极显著高于川农16;H461的寡分蘖遗传特性不受细胞质影响,可能受2对主效核基因和一些微效基因的共同控制,其中1对基因对另1对基因有抑制作用。     

晚播小麦生育特点及适宜密度研究

扬麦14号小麦不同播期、密度对其生物学性状及产量与品质的影响结果表明:播种期推迟,小麦不同生育期均相应推迟,但主要是前期营养生长期显著缩短,中后期生殖生长期则相对稳定,全生育期变短,总叶片数减少,植株高度变矮,干物质积累量减少,群体前小后大,分蘖成穗率降低,穗数不足,穗型变小,粒数减少,粒重提高,产量下降,蛋白质、面筋含量及沉降值提高。迟播小麦随着播种密度的增加,群体总苗数、叶面积系数、有效穗数等群体质量性状迅速增强,单株分蘖及成穗数、单株干物质积累量、分蘖成穗率、结实粒数、千粒重等个体质量性状均逐渐变劣,但不同密度之间个体质量性状衰减的速率要远远小于适期早播的小麦,大幅增加播种密度,个体生长发育受抑制的程度将明显减小。因而,晚播小麦适当提高种植密度,通过强化群体性状,弥补个体性状瘦弱之不足,有利于提高产量。本试验晚播小麦基本苗增加到360万/hm2,产量最高,但品质变劣。     

氮肥配比对水稻生长发育及产量的影响

在相同施氮水平下,研究了基肥、蘖肥、穗肥、粒肥的不同配比对水稻生长发育及产量的影响。结果表明,氮肥配比对水稻分蘖、成穗率、株高、干物质积累、每穗粒数、结实率、产量等方面的影响差异达到显著或极显著水平,并在不同品种上表现不一致,耐肥高产品种当穗粒肥比例达到总氮量的40%时有利于高产的形成,而基蘖肥比例达到总氮量的70%时更适合优质水稻品种栽培。     

Tiller mortality and its relationship to grain yield in spring wheat

Spikeless tillers of wheat (Triticum aestivum L.) affect grain yield because of less than optimum effective plant population. This study was conducted to examine the genetic variability for tiller mortality, and its relationship to grain yield in diverse wheat lines. Twenty lines were evaluated in replicated field tests in 4 years at Rampur, Nepal. The characters investigated were maximum number of tiller produced, the number of reproductive tillers, tiller mortality, and grain yield. The lines differed significantly for all characters. The tiller mortality ranged from 7 to 30%. There were substantial effects of environment on all four characters. The entry-by-year interactions were significant for all traits, primarily because of changes in the relative genotypic differences for these traits in the four years. However, certain lines consistently ranked low or high for tiller mortality. There was a significant negative correlation between tiller mortality and grain yield in 3 out of 4 years. There was a positive correlation of highest tiller number with reproductive tiller number and with tiller mortality. Grain yield showed a nonsignificant positive correlation with maximum tiller number. The reproductive tiller number was positively correlated with grain yield. Results of this study indicate that spikeless tillers contribute negatively to grain yield and that genetic variation exists for tiller mortality in spring wheat.     

TILLERING IN GRASSES—ITS SIGNIFICANCE AND CONTROL*

Tillering is examined in relation to the morphology and habit of growth of the perennial herbage grasses; particular reference is made to the effects of cutting and grazing. The importance of tillering in establishment and regeneration or perennation of a grass sward is considered; greater importance is attached to the role of tillers in the regrowth of swards cut for conservation at the reproductive stage of growth. Amounts of regrowth are related to both the number and size of vegetative tillers present at the base of reproductive tillers at the time of cutting. The probable inhibition of the replacement tiller buds by the developing inflorescence is suggested as a reason for the poor growth of grass swards in the favourable environment of midsummer. The physiological mechanisms which control tillering during reproductive development are examined. Spring and winter wheat (Triticum aestivum), Lolium temulentum and Phalaris tuberosa are used as physiological tools to demonstrate that tillering is restricted during reproductive development, and that stem extension may be more important than changes at the stem apex in controlling this restriction of tillering at the base of the inflorescence-bearing stem. It appears from results of the application of a range of growth regulators that substances derived from the meri-stematic centres, in either the elongating stem or the terminal meristem, indirectly control the metabolic activity of the lateral buds from which new tillers are derived. The degree of apical dominance is shown to depend on the light intensity in which the plants are grown. Finally, the physiological results are used to suggest reasons for the commonly found apparent inability of heavily fertilized perennial ryegrass (Lolium perenne) swards to regrow after cutting at the inflorescence-emergence stage of growth.     

寒地冬小麦不同品种越冬期组织结构的差异

冻害在冬小麦越冬期间能影响小麦的生长发育,并导致减产甚至绝产。为深入了解冬小麦的抗寒机制,通过调查统计以及显微观察,比较了冬小麦不同抗寒性品种东农冬麦1号(强冬性)、Nostar(半冬性)和济麦22(弱冬性)在黑龙江等高寒地区越冬期间分蘖节形态结构和显微结构的差异。结果表明,具有不同枯死度、返青率的冬小麦品种的生活习性、冬前分蘖、叶距、叶宽和分蘖节维管束的分布比例皆存在显著性差异。东农冬麦1号冬前分蘖数、返青率、分蘖节维管束分布比例较高,枯死度、叶距、叶宽较小,生长锥下方的15层细胞较小,组织结构紧密,生长锥外形为敦胖形;东农冬麦1号和Nostar在越冬前维管束组织较完整,济麦22的维管束呈现破损。东农冬麦1号返青率与冬前分蘖数、维管束比例呈极显著正相关,而与其他指标呈显著负相关。     

Tiller traits of spring cereals under tiller-depressing long day conditions

Long days partially depress tiller growth of spring cereals. In this study we characterised and quantified growing conditions and cultivar-induced variation in tiller traits and contribution of tillers to grain yield. Experiments were done at two locations in southern Finland, incorporating two nitrogen fertiliser application rates (80 and 120 kg N ha⁻¹) and 12 two-row barley (Hordeum vulgare L.), 10 six-row barley, ten oat (Avena sativa L.) and 11 wheat (Triticum aestivum L.) cultivars. Spring cereal species differed significantly in their tillering: two-row barley was superior compared with other spring cereals, with the highest number and growth capacity of tillers and head-bearing tillers. Grain yield produced by tillers was, however, always modest compared with that of main shoots, ranging from 13% and 15% in oat and wheat to 20% in six-row barley and 64% in two-row barley. Cultivar and growing condition-induced differences were marked in tiller traits, but tillers were never able to out-yield the main shoot. This is likely to be emphasised by standard use of high seeding rates. Tillers are dominated by the main shoot under long day conditions at high latitudes, and tiller yield potential remains clearly underutilised even under conditions favouring growth.     

生长调节物质对深播和渍水小麦幼苗生长和籽粒产量的影响

为探究可促进冬小麦弱苗转壮、实现稳产的化控途径,在深播和深播+渍水两种条件下研究了喷施生长素（IAA）、玉米素（ZT）、6-苄氨基嘌呤（6-BA）、赤霉素（GA）、2,4-表油菜素内酯（EBR）、亚精胺（SP）、碧护（BH）和去离子水（CW）对小麦幼苗生长、产量及其构成的影响。结果表明,深播和深播+渍水易形成弱苗,降低植株糖、氮积累量,抑制分蘖发生,造成光合面积和干物质积累量的下降,最终导致减产。深播和深播+渍水下喷施生长调节物质可分别提高籽粒产量1.23%~37.56%和4.69%~59.27%。深播下喷施ZT和EBR对幼苗质量和籽粒产量提升效果最佳,使籽粒产量可达适宜播深+自然生长（CK）水平。喷施ZT可提升碳、氮代谢水平,喷施EBR可维持高水平氮代谢,促进深播小麦的分蘖发生,增加光合面积和光合产物积累量。喷施ZT可提高深播小麦的单株穗数、穗粒数和千粒重,喷施EBR可提升单株穗数和千粒重。深播+渍水条件下喷施EBR虽然可增加分蘖数,促进碳氮物质积累,提高单株穗数和千粒重,但产量难以恢复到CK水平。综上所述,ZT或EBR可推荐用于深播小麦改善苗质、提升产量;喷施EBR可改善深播且苗期渍水小麦幼苗生长质量,促进产量形成。     

大穗型小麦兰考906分蘖发育的生理特征及其调控

通过对大穗型小麦兰考 90 6研究表明 ,密度和酚类物质处理对麦苗的物质代谢和分蘖生长有明显的调节效应。密度增大导致 IAA氧化酶 (IAAO)、硝酸还原酶 (NR)及蔗糖磷酸合成酶 (SPS)活性降低 ,IAA含量和可溶糖 /氨基酸 (WSC/ AA)比值提高 ,单株分蘖减少。间苯二酚 (RES)处理促进体内的 IAAO活性 ,导致 IAA含量和WSC/ AA比值下降 ,单株分蘖增多 ,而临苯二酚 (CT)的效应相反。适当增加密度和采用 RES处理 ,可增加大穗型品种兰考 90 6的单位面积穗数 ,提高产量。     

南方冬麦区小麦耐迟播高分蘖资源的鉴定与筛选

为鉴定和筛选耐迟播小麦种质资源,2011-2012年以迟播分蘖力为指标对1 442份小麦资源进行评价,2012-2014年分别对从中筛选出的42和31份分蘖力不同的材料的群体数量、有效穗数进行分析.结果表明,2011-2013年,迟播分蘖力相近的材料间有效穗数变异很大,迟播分蘖力较高的材科大部分也表现出较高的有效穗数,迟播分蘖力与有效穗数显著相关(r=0.54).2013-2014年,在迟播条件下不同小麦材料间基本苗数、最高茎数、有效穗数均有显著差异,最高茎数和分蘖数均与有效穗数显著相关,成穗率与有效穗数偏相关也显著.较高的种子活性和高分蘖力是耐迟播小麦种质的两个特征.