宁麦9号及其衍生品种的赤霉病抗性分析及抗性溯源

针对小麦赤霉病抗性,利用与3个抗扩展性QTL位点、1个抗侵染性QTL位点和1个控制低毒素积累的QTL位点紧密连锁的11个分子标记,对中抗赤霉病小麦品种宁麦9号及其10个衍生品种进行抗性溯源,同时利用单花滴注、病麦粒接种和ELISA方法分别进行赤霉病抗扩展、抗侵染和低毒素积累抗性进行鉴定。结果表明,宁麦9号拥有抗扩展性主效QTL位点Fhb1和Fhb2,其赤霉病抗性来源于亲本扬麦6号。10个衍生品种中,生选4号与宁麦9号的遗传背景高度相似,扬辐麦4号与宁麦9号的遗传相似系数最小。宁麦衍生系的抗扩展与低毒素积累抗性相关性较高,但抗侵染性受环境影响较大,表现更为复杂。不同衍生品种的抗扩展性有差异,但总体毒素含量水平较高。衍生品种宁麦13抗性位点数多于宁麦9号,且赤霉病抗性水平最高,与宁麦9号均可作为抗性亲本直接应用于小麦抗赤霉病育种。本研究为今后赤霉病抗性基因的进一步研究和小麦抗赤霉病分子育种提供理论参考。     

弱筋小麦宁麦9号及其衍生系的蛋白质含量遗传多样性及关联分析

优质弱筋专用小麦品种宁麦9号是江苏淮南麦区小麦育种的重要亲本,以其为亲本已育成15个新品种。研究宁麦9号遗传信息的传递特点及蛋白质含量的数量性状位点,对进一步利用其进行优质弱筋小麦育种具有重要意义。以宁麦9号及其117个衍生品种(系)为材料,利用覆盖小麦全基因组的185对SSR引物对其进行基因组扫描,解析宁麦9号遗传信息在其衍生品种(系)中的分布特点,同时于2009—2010、2010—2011连续2个生长季测定宁麦9号及其衍生品种(系)的籽粒及面粉蛋白质含量,应用全基因组关联作图发掘与其相关联的分子标记位点。结果显示,宁麦9号与其衍生品种(系)的遗传相似系数为0.55~0.88;在Neighbor-Joining聚类图中,大部分衍生一代品种首先与宁麦9号聚类,其次是衍生二代,衍生一代品种扬辐麦4号最后聚类。宁麦9号与其衍生一代和衍生二代相同等位变异频率分别为75.60%和67.81%。籽粒及面粉蛋白含量在宁麦9号衍生品种(系)中均呈现较大变异,变异系数为5.07%~7.28%。共检测到6个与籽粒蛋白质含量关联的标记位点,其中3个连续两年均检测到;面粉蛋白质含量共有5个关联位点,其中2个连续两年检测到,包括1个同时与籽粒和面粉蛋白质含量关联。在这4个稳定的关联位点中,Xgwm539、Xwmc397和Xwmc468对籽粒及面粉蛋白质含量起负向调控作用,可以降低籽粒或面粉蛋白质含量。     

人工六倍体小麦后代衍生群体遗传多样性研究(英文)

通过四倍体二粒小麦和节节麦杂交而获得的人工合成六倍体小麦,含有丰富的普通小麦品种改良有益基因,作为拓宽普通栽培小麦性状和新品种改良的新的种质资源已广泛应用于普通小麦的遗传改良实践中.利用分布于小麦A、B、D基因组21条染色体、28个不同染色体臂上的37对微卫星引物,对人工合成六倍体小麦与四川成都平原普通栽培小麦主栽品种杂交、回交经多代选择而形成的117份人工合成六倍体小麦衍生后代高代群体系(其中川麦38、川麦42、川麦43和川麦47为审定品种)进行了DNA分子水平上的分析,共检测到256个等位基因变异,平均每个SSR标记位点检测到6.92个等位变异基因.每个SSR位点等位基因变异数在1～14个,变异幅度较大,表明SSR分子标记在人工合成六倍体小麦中表现出高水平的遗传变异.A,B,D基因组中,D基因组表现出的多态性信息含量最低,为0.427 6,B基因组次之,为0.534 6,A基因组最高,达到 0.614 5(A>B>D).辛普森指数比较的结果也反映出相同的变化趋势,A基因组最高,为1.187 4,B基因组次之,为1.081,D基因组最小,为0.804 6(A>B>D).综合多态性信息含量和辛普森指数的估值,表明这一批人工合成六倍体小麦后代衍生高代群体接受的遗传基因既来自人工合成六倍体小麦,又来自普通栽培小麦,显示杂合度类型丰富,具有较高的遗传差异.根据获得的等位基因变异片断的分布情况进行UPGMA聚类,发现A,B,D基因组基因型间的遗传相似系数较低, A,B,D三基因组37个SSR标记位点所得平均遗传相似系数为0.472 1,A基因组平均遗传相似系数为0.379 7,B基因组平均遗传相似系数为0.462 7,D基因组上平均遗传相似系数为0.581 5,反映出人工合成六倍体小麦后代衍生群体材料的遗传多样性处于较高水平.本研究结果证明利用人工合成六倍体小麦所具有的普通小麦野生近缘种中的基因库改良现代小麦,丰富其遗传基础,减少其生物和非生物胁迫的脆弱性,是一条行之有效的途径.     

人工合成六倍体小麦后代衍生群体遗传多样性检测

通过四倍体二粒小麦和节节麦杂交而获得的人工合成六倍体小麦,含有丰富的普通小麦品种改良有益基因,作为拓宽普通栽培小麦性状和新品种改良的新的种质资源已广泛应用于普通小麦的遗传改良实践中.利用分布于小麦A、B、D基因组21条染色体、28个不同染色体臂上的37对微卫星引物,对人工合成六倍体小麦与四川成都平原普通栽培小麦主栽品种杂交、回交经多代选择而形成的117份人工合成六倍体小麦衍生后代高代群体系(其中川麦38、川麦42、川麦43和川麦47为审定品种)进行了DNA分子水平上的分析,共检测到256个等位变异,平均每个SSR标记位点检测到6.92个等位变异,变幅在1到14之间.A、B、D基因组中,D基因组表现出的多态性信息含量最低,为0.4276,B基因组次之,为0.5346,A基因组最高,达到0.6145(A＞B＞D).辛普森指数比较的结果也反映出相同的变化趋势,A基因组最高,为1.1874,B基因组次之,为1.0810,D基因组最小,为0.8046(A＞B＞D).综合多态性信息含量和辛普森指数的估值,表明这一批人工合成六倍体小麦衍生后代群体接受的遗传基因既来自人工合成六倍体小麦,又来自普通栽培小麦,显示杂合度类型丰富,具有较高的遗传差异.根据SSR位点获得的等位基因变异片断的分布情况进行UPGMA聚类,发现A、B、D基因组基凶型间的遗传相似系数较低,A、B、D三个基因组所得平均遗传相似系数为0.4721,其中A基因组平均遗传相似系数为0.3797,B基因组平均遗传相似系数为0.4627,D基因组上平均遗传相似系数为0.5815,反映人工合成六倍体小麦后代衍生材料的遗传多样性处于较高水平.研究结果证明利用人工合成六倍体小麦所具有的普通小麦野生近缘种中的基因库改良现代小麦,丰富其遗传基础,减少其生物和非生物胁迫的脆弱性,是一条行之有效的途径.     

宁麦9号及其衍生品种(系)揉混特性的关联分析

揉混特性是评价面团流变学特性的重要指标,影响面食产品的品质。宁麦9号曾是我国长江中下游小麦生产中大面积应用的优质软质小麦品种,而且以其为亲本育成了17个小麦品种。研究与宁麦9号揉混特性相关的分子标记可为该品种在软质小麦品种育种中的应用提供依据。以宁麦9号及其117个衍生品种(系)为材料,利用覆盖小麦全基因组的185对多态性SSR引物对其进行基因组扫描,并结合2009–2010和2010–2011生长季的揉混参数表型数据,应用混合线性模型(Mixed-linear Model, MLM)进行全基因组关联分析,发掘与其相关联的分子标记位点。共检测到13个与揉混参数相关联的标记位点(P<0.01),表型贡献率为5.71%~12.33%。其中,与和面时间关联的有3个,Xwmc594连续两年被检测到;与峰值高度关联的有3个;与峰值宽度关联的有2个,Xgwm299连续两年被检测到;与8 min带宽关联的7个中,4个(Xwmc11、Xbarc320、Xbarc110和Xgwm577)连续两年被检测到。此外,Xwmc594和Xgwm577同时与和面时间、8 min带宽相关联。以上6个稳定的关联位点均对相应揉混参数起负向调控作用,其连锁的分子标记有望应用于以宁麦9号为亲本的软质小麦遗传改良。     

国审小麦新品种宁麦35的选育与应用

宁麦35系江苏省农业科学院粮食作物研究所采用宁麦8号、扬麦11、宁麦13和镇麦9号4个亲本配制杂交组合,后代采用集团选择育成的小麦新品种。该品种在长江中下游（江苏省农科院科企）小麦联合体区域试验和生产试验中,平均产量比对照扬麦20分别增产4.61%和3.82%。熟期较对照扬麦20略早,有效穗数466.0万穗/hm2,穗粒数38.7粒,千粒重45.0g。中抗赤霉病,品质属中强筋。相关和通径分析表明,有效穗数对产量的影响最大,其次是穗粒数,千粒重对产量的作用相对较小。宁麦35的高产栽培技术途径应是在保证足够穗数的基础上增加穗粒数,并兼顾提高千粒重。     

1950年以来山东省主推小麦品种的遗传多样性演变

利用24对SSR引物对62个山东省1950年以来大面积推广小麦品种遗传多样性的演变情况进行了分析。结果表明24对引物均有较好的多态性,共扩增到100个等位变异片段(等位基因),平均每个标记获得4.167个等位基因,多态性信息量(PIC)值平均为0.527,变幅0.200～0.723,基因多样性指数变幅0.225～0.761,平均0.582。三个基因组的位点多态性存在明显差异,平均等位变异丰富度D>B>A,基因多样性指数和多态性信息指数B、D基因组接近,并明显高于A基因组。山东省小麦品种平均遗传丰富度、遗传多样性指数和平均遗传距离均以50年代较高(分别为3.042,0.531和0.596),然后缓慢下降,1980年代回升到顶峰(分别为3.250,0.560和0.616),然后迅速下降。62个品种遗传相似系数变幅为0.580～0.940,平均为0.723。按非加权类平均法(UPGMA)、在遗传相似系数0.719处将不同品种聚类成7类,基本与山东省不同时期育种骨干亲本及其衍生品种一致,说明山东省近60年来小麦育种与全国一样,围绕骨干亲本展开。由于特有种质资源的创造和应用,山东省小麦品种遗传多样性高于全国和其他麦区,尤其是1980年代,但之后迅速下降,必须引起足够重视。     

四川省2005-2006年区试小麦品种(系)的SSR遗传多样性

为明确四川近年来普通小麦的遗传差异情况,本研究采用微卫星分子标记(SSR)对四川省2005～2006年参加区试的66个小麦品系进行了遗传多样性研究,用18对扩增谱带稳定的SSR引物,共检测到106个等位位点,每对引物等位位点数为2～13个,平均5.89个.SSR引物的PIC介于0.22～0.91之间,平均多态性信息0.498.聚类分析表明,品种间遗传相似系数(GS)变异范围为0.390～0.834,平均值为0.608,品种间遗传相似性变幅较大,表明这次小麦区试品种(系)间存在着不同程度的遗传多样性差异.根据品种间遗传相似系数聚类,66份材料被聚成五类.     

黄淮冬麦区175个小麦品种的SSR多态性及其与株高、产量相关性状的关联分析

为了解小麦品种资源的遗传多样性, 筛选株高、产量相关性状相关标记的等位变异, 选用108对覆盖小麦各同源染色体且多态性高的SSR引物, 对黄淮麦区175个小麦品种进行分析。共检测到448个等位变异, 平均每个标记4.15个等位变异, 变化范围为2~14个;全部SSR位点的多态性信息含量(PIC)变化范围为0.075~0.869, 平均为0.561。聚类分析显示同一地区或同一育种单位育成的、具有共同亲本的品种多数聚为一类。关联分析表明, 与株高、产量相关性状显著关联(P<0.01)的标记有23个, 其中3个标记达到极显著(P<0.001)水平。标记wmc128(1B)和wmc236(3B)与小穗数极显著相关, 分别解释小穗数变异的10.5%和8.0%;标记Xgwm129(2B)与千粒重达到极显著相关, 可以解释千粒重变异的19.3%。     

矮孟牛及其后代育成品种的多态性分析与指纹鉴定

为深入了解矮孟牛及其衍生品种(系)的遗传特性,为育种工作中合理利用小麦育种骨干亲本提供理论依据,本研究利用22对SSR引物分析了矮孟牛及其衍生品种(系)共25份材料的遗传多样性.在25份材料中共检测到128个等位变异,等位变异数目为3～9个,每个位点上平均等位变异数为5.82个.25份材料间的遗传相似性系数(GS)在0.43～0.90,平均为0.63,表明品种间遗传差异较小.用非加权配对算术平均法UPGMA将25份材料分为五类,聚类结果较好地反映了品种(系)间的亲缘关系.利用其中3对多态性较好的引物可以对供试材料的DNA指纹进行鉴定,为我国小麦品种的指纹图谱构建及品种权保护提供参考.     

小麦赤霉病与DON积累的抗性及其相关SSR位点差异

以禾谷镰刀菌(Fusarium graminearum Schwabe)菌株进行穗部喷雾和单花滴注接种,评价了10个小麦抗源的赤霉病和脱氧雪腐镰刀菌烯醇(DON)积累抗性。结果表明,望水白、苏麦3号、延岗坊主、繁60096属于高抗品种,Frontana表现感病,其余品种表现中抗。除Frontata外,所有抗源DON含量在3 mg/kg以下。不同接种方法间、不同致病菌株间的病小穗率和DON含量以及同一处理内的病小穗率和DON含量间呈极显著相关。利用与已报道的赤霉病抗性QTL相关SSR引物对供试材料进行PCR扩增,比较扩增产物等位位点的差异,除4B染色体的GWM113标记外,其余标记在品种间具有2~8个等位位点,多态信息含量为0.14~0.85。单倍型分析表明,延岗坊主具有与望水白一致的3B主效QTL的SSR标记位点,扬麦158和新中长分别在2D和4B上具有多个与武汉1号一致的抗性QTL相关SSR位点,翻山小麦在3B和6B上具有多个与苏麦3号或望水白一致的抗性QTL相关SSR位点,繁60096在2D上有多个与武汉1号一致的QTL相关SSR标记,而镇麦7459和温州红和尚与已报道的小麦赤霉病抗性多数SSR位点不一致,可能具有不同的抗性基因。     

不同氮肥运筹对弱筋小麦宁麦9号和宁麦13产量与品质的影响

沿江高沙土地区是江苏省乃至全国的主要弱筋小麦产区。弱筋小麦宁麦13和宁麦9号在该地区不同土壤肥力和不同施肥水平条件下种植,其产量和穗、粒、重三要素表现各不同;两品种间对不同施肥量的反应也有明显差异;在一生施纯氮16公斤/667m2的中高肥处理,宁麦13可明显比宁麦9号增产;而在一生施纯氮8公斤/667m2的低肥和不施肥的空白处理,宁麦9号表现出显著的增产效果;在一生施纯氮20和12公斤/667m2的高肥区和中低肥区,两品种无显著差异。两品种的籽粒蛋白质、湿面筋含量和面团稳定时间虽总体均与施氮量相关程度较高,但两品种间存在较大差异。宁麦9号的籽粒蛋白质含量与施氮量呈极显著相关,而湿面筋含量与施氮量相关不显著,稳定时间与施氮量为显著相关;宁麦13的三指标均与施氮量呈极显著相关。表明宁麦9号的弱筋品质似较宁麦13稳定,尤其湿面筋含量和面团稳定时间较不易受环境条件所左右。     

QTL analysis of resistance to Fusarium head blight in wheat using a 'Wangshuibai'-derived population

Fusarium head blight (FHB) is a devastating disease that reduces the yield, quality and economic value of wheat. For quantitative trait loci (QTL) analysis of resistance to FHB, F₃ plants and F_3:5 lines, derived from a ‘Wangshuibai’ (resistant)/‘Seri82’(susceptible) cross, were spray inoculated during 2001 and 2002, respectively. Artificial inoculation was carried out under field conditions. Of 420 markers, 258 amplified fragment length polymorphism and 39 simple sequence repeat (SSR) markers were mapped and yielded 44 linkage groups covering a total genetic distance of 2554 cM. QTL analysis was based on the constructed linkage map and area under the disease progress curve. The analyses revealed a QTL in the map interval Xgwm533‐Xs18/m12 on chromosome 3BS accounting for up to 17% of the phenotypic variation. In addition, a QTL was detected in the map interval Xgwm539‐Xs15/m24 on chromosome 2DL explaining up to 11% of the phenotypic variation. The QTL alleles originated from ‘Wangshuibai’ and were tagged with SSR markers. Using these SSR markers would facilitate marker‐assisted selection to improve FHB resistance in wheat.     

宁麦9号与扬麦158株高及其构成因素的遗传解析

宁麦9号与扬麦158是我国长江中下游麦区的主栽品种和骨干亲本,长江中下游麦区近3年来审定品种中80%都是其衍生后代,研究其性状的遗传具重要意义。以宁麦9号与扬麦158为亲本构建的包含282个家系的重组自交系群体为材料,利用Illumina 90k芯片对群体进行基因型分析,建立高密度遗传图谱。连续3个生长季对株高及节间长度、穗长等株高构成因素进行测定,结合遗传图谱对株高及相关性状进行QTL定位,获得14个控制株高及其构成因素的稳定表达位点。通过进一步位置比对,聚焦到6个染色体区段,初步明确了各节间对株高的遗传调控机制。同时,将6个染色体区段中同源性较低的连锁标记转化为适用于高通量筛选的KASP标记,利用101份区域试验材料进行标记效应验证,结果显示聚合Qph-2D与Qph-5A.1两个位点具有较高的选择效率,继续聚合Q2A后,中选材料显著减少,可能降低选择效率;对Q2A与Q5A两个一因多效位点的选择建议以降低株高的等位变异为主;Qd1-5D可作为穗下节间(D1)的选择标记对株高展开优化选择。期望以上结果能为长江中下游麦区的小麦株高遗传改良提供帮助。     

Phenotypic and marker-assisted evaluation of spring and winter wheat germplasm for resistance to fusarium head blight

Fusarium head blight (FHB) caused by Fusarium species, is among the most devastating wheat diseases, causing losses in numerous sectors of the grain industry through yield and quality reduction, and the accumulation of poisonous mycotoxins. A germplasm collection of spring and winter wheat, including nine reference cultivars, was tested for Type II FHB resistance and deoxynivalenol (DON) content. Genetic diversity was evaluated on the basis of Simple Sequence Repeat (SSR) markers linked to FHB resistance quantitative trait loci (QTLs) and Diversity Arrays Technology (DArT) markers. The allele size of the SSR markers linked to FHB resistance QTLs from known resistance sources was compared to a germplasm collection to determine the presence of these QTLs and to identify potentially novel sources of resistance. Forty-two accessions were identified as resistant or moderately resistant to Fusarium spread, and two also had very low DON concentrations. Genetic relationships among wheat accessions were generally consistent with their geographic distribution and pedigree. SSR analysis revealed that several resistant accessions carried up to four of the tested QTLs. Resistant and moderately resistant lines without any known QTLs are considered to be novel sources of resistance that could be used for further genetic studies.     

Genetic diversity of resistance genes controlling fusarium head blight with simple sequence repeat markers in thirty-six wheat accessions from east asian origin

Summary Fusarium head blight (FHB) is a serious disease of wheat worldwide that may cause substantial yield and quality losses. Breeding for FHB-resistant cultivars is the most cost-effective approach to control FHB. The objective of the present study was to determine the relationship of resistance between new resistant sources and Sumai 3 using five simple sequence repeat (SSR) markers closely linked to the major QTL for FHB resistance on chromosome arms 3BS and 6BS. All five SSR markers were highly polymorphic between Sumai 3 (and its derivatives) and susceptible Canadian wheat lines. Most of the Sumai 3-derived Chinese wheat accessions and three Canadian FHB-resistant lines had all the Sumai 3 SSR marker alleles on chromosome arms 3BS and 6BS. The Chinese landrace Wangshuibai and two Japanese accessions Nobeokabozu and Nyu Bai had the same banding patterns as Sumai 3 for all five SSR marker alleles, and another Chinese landrace Fangshanmai had three of the five SSR markers in common with Sumai 3, and therefore most likely carries the same QTL as Sumai 3 on 3BS and 6BS. The Brazilian cultivar Frontana had no alleles in common with Sumai 3 on either QTL, and the Chinese landrace Hongheshang had only one of the five SSR markers in common with Sumai 3, therefore likely carrying resistance genes different from Sumai 3. The Italian cultivar Funo is not the donor of either the 3BS QTL or 6BS QTL. All five SSR seem to be effective candidates for marker-assisted selection to increase the level of resistance to FHB in wheat breeding programs.     

陆地棉SSR标记遗传多样性及其与农艺性状的关联分析

分析陆地棉栽培种遗传多样性,通过关联分析寻找与棉花农艺性状相关联的分子标记,为分子标记辅助选择育种和提高棉花育种效率奠定基础。本文采用74个Simple sequence repeat(SSR)标记对172份陆地棉栽培种的基因组变异进行扫描,使用NTSYS-pc 2.20进行聚类,分析该群体遗传多样性;利用Structure 2.3.4软件分析群体结构,在此基础上结合田间表型数据,采用Tassel 2.1的一般线性模型(General linear model,GLM)进行关联分析,定位与农艺性状相关的QTLs。74个标记共检测到148个多态性位点,涉及246个等位变异,变异范围2~7个,平均等位变异数为3.32;引物的多态性信息含量(PIC)为0.0281~0.3733,平均值为0.2370;遗传相似系数变异在0.2816~1,平均值为0.5369,平均遗传相似系数为0.5369,表明我国陆地棉遗传基础狭窄,尽管国外及西北内陆棉区部分材料具有较丰富的遗传变异。聚类分析将该群体划分为12个亚群,不同棉区的材料交叉分布,且聚类结果基本与系谱吻合。群体结构分析却将172份供试材料划分为3个亚群;通过关联分析,发现30个位点与铃重、衣分、黄萎病抗性显著相关(P0.05),各位点对表型变异贡献率为2.24%~5.27%。     

小麦骨干亲本繁6产量相关性状关键基因组区段的遗传效应

繁6是中国小麦育种最重要的骨干亲本之一, 明确其优良特性的遗传机制对小麦育种具有重要意义。本研究鉴定了39个繁6衍生品种的7个产量相关性状, 并利用全基因组SSR标记分析了繁6中控制这些性状重要遗传区段和基因位点在子代中的遗传效应。表型鉴定结果表明, 繁6产量相关性状在不同世代衍生品种中表现无显著差异, 表明这些性状在衍生品种选育过程中受到选择并稳定遗传。利用已获得的控制小麦产量相关“一致性” QTL区段的417个SSR标记进行分子扫描, 发现11个繁6特异SSR标记在其衍生后代中被高频率遗传。性状-标记关联分析表明, 21个来自繁6的特异SSR标记与产量相关性状极显著关联(P < 0.01)。同时鉴定出分别位于2A和5A染色体的Xgdm93.3-Xgwm526.2和Xbarc100-Xgwm156.1区段, 前者控制株高和小穗数, 后者控制千粒重。本研究证实, 上述两个与小麦产量相关性状关联的位点或区段在小麦产量育种进程中受到强烈的人为定向连续选择, 并在四川乃至西南麦区小麦产量育种中发挥了重要作用。     

Resistance to Fusarium crown rot in wheat and barley: a review

Fusarium crown rot (FCR) is becoming a major disease in many parts of the cereal‐growing regions worldwide. Significant QTL conferring FCR resistance have been reported on 13 of the 21 possible hexaploid wheat chromosomes in wheat and on three of the seven chromosomes in barley. Available results show that host resistance to FCR is not pathogen species‐specific, that resistance QTL have strong additive effect and that both plant height and growth rate affect FCR severity. Further, different loci seem to be responsible for resistances to FCR and Fusarium head blight although both diseases can be caused by the same Fusarium pathogens. Although marker‐assisted selection for FCR resistance has been initiated, the available markers are all derived from QTL mapping, which provides only limited resolution. Further work has to be conducted in developing diagnostic markers before significant progress can be made in deploying marker‐assisted selection as a routine tool to accelerate and improve FCR in breeding programmes.