小麦DH高效生产技术体系在云南的研究与应用

双单倍体（DH）技术可使杂合育种材料在一个世代纯合稳定，被广泛用于作物遗传育种。小麦×玉米杂交是产生小麦DH的主要途径之一，但小麦和玉米一般在不同季节种植，制约了该技术的广泛应用。春性和经春化处理的半冬性、冬性小麦材料在云南昆明自然条件下一年四季均可播种、收获，为每年4月至12月进行小麦×玉米杂交提供了便利条件。本团队前期建立了平均得胚率为25%（15%~70%）、成苗率为62%（50%~80%）以及加倍率为62%（50%~90%）的小麦DH批量生产技术规程。并于2015年以来，利用国内外共1 900余份不同遗传背景的春性、半冬性和冬性小麦材料进行验证，共获得10.5×10⁴个小麦DH株系；构建了64个DH遗传群体；育成了云麦110、云麦112等小麦新品种；创制了24个优良小麦温光敏核不育系及一批抗病优良品系，初步实现了该DH技术在小麦育种中的应用。后续还需继续完善规模化DH生产技术规程，提高得胚率、成苗率、加倍率等关键技术指标和DH生产效率，降低成本，促进该技术在小麦遗传育种中更广泛地应用。     

小麦×玉米产生单倍体及双单倍体研究进展

小麦与玉米杂交产生小麦单倍体是一种新的单倍体产生途径,近年来研究进展很快。本文就影响单倍体胚产生频率的因素、幼胚离体培养及双单倍体植株产生三个方面论述了小麦×玉米方法的最新研究进展。     

小麦×玉米产生单倍体及双单倍体研究进展

小麦与玉米杂交产生小麦单倍体是一种新的单倍体产生途径,近年来研究进展很快。本文就影响单倍体胚产生频率的因素、幼胚离体培养及双单倍体植株产生三个方面论述了小麦×玉米方法的最新研究进展。     

小麦×玉米杂交诱导小麦单倍体的割穗离体培养研究

为进一步建立和完善简易高效的小麦×玉米杂交诱导小麦单倍体技术,以2个小麦杂种F1和2个玉米品种为材料,对小麦×玉米杂交中杂交穗割穗离体培养与田间自然生长的单倍体胚诱导效果、授粉后不同割穗时间和不同培养液配方对得胚率的影响进行了研究.结果表明,杂交穗离体培养的得胚率比田间自然生长高2倍,两者的得胚率分别为31.6%和9.6%;割穗培养的最佳时期为授粉后24 h;不同的穗培养液配方对颖果结实率和得胚率均有明显影响,在培养基中添加磷酸二氢钾有利于提高颖果结实率和得胚率.因此,小麦×玉米杂交后24 h割穗,杂交穗在含有100 mg/L 2,4-D,40 g/L蔗糖,10 mg/L硝酸银,8 mL/L亚硫酸和3 g/L磷酸二氢钾的培养液中培养,单倍体胚诱导效果最好.     

小麦与玉米杂交产生单倍体频率的研究

试验采用三种玉米类型,两个Ｆ２小麦杂交组合,研究不同玉米类型对小麦单倍体胚产生频率的影响,结果表明,５个普通玉米组合胚产生频率在３．７５％－７．０２％之间（平均为５．６５％）,４个粘玉米组合在３．４８％－８．１０％之间（平均为６．５４％）,４个甜玉米组合为６．６７％－１１．３６％（平均为８．７０％）。不同类型的玉米对小麦单倍体胚的产生具有基因型差异,甜玉米〉粘玉米〉普通玉米,用１００ｍｇ／ｋｇ的２     

小麦小花穗位及发育进度对小麦×玉米单倍体胚诱导率的影响

为了提高小麦×玉米的单倍体胚诱导频率,以玉米品种"白甜糯"和4个小麦品系为材料,研究了小麦不同穗位、不同发育进度的小花对小麦×玉米单倍体胚诱导频率的影响。结果表明,授粉时小麦小花的发育进度对颖果结实率和单倍体胚诱导率有明显影响,单倍体胚诱导率以处于盛花期的小花最高(平均为22.3％),初花期次之(16.4％),始花期最低(11.3％);在同一个穗子中,中、上部,小花的单倍体胚诱导率(24.2％、26.8％)显著高于下部小花(18.5％),说明在小花柱头发育较成熟时授粉,有利于提高单倍体胚诱导率。研究结果还表明,主穗小花的单倍体胚诱导率与次生分蘖穗间差异不显著。     

小麦与玉米杂交产生单倍体频率的研究

试验采用三种玉米类型,两个Ｆ２小麦杂交组合,研究不同玉米类型对小麦单倍体胚产生频率的影响。结果表明,５个普通玉米组合胚产生频率在３．７５％～７．０２％之间（平均为５．６５％）,４个粘玉米组合在３．４８％～８．１０％之间（平均为６．５４％）,４个甜玉米组合为６．６７％～１１．３６％（平均为８．７０％）。不同类型的玉米对小麦单倍体胚的产生具有基因型差异,即：甜玉米＞粘玉米＞普通玉米。用１００ｍｇ／ｋｇ的２,４－Ｄ、赤霉素、激动素、吲哚乙酸进行茎注射和喷施处理。结果表明,２,４－Ｄ茎注射处理产生小麦单倍体胚的频率最高,其次是赤霉素、激动素、吲哚乙酸。茎注射２,４－Ｄ从１０～２００ｍｇ／ｋｇ均可得小麦胚,以１００ｍｇ／ｋｇ为最高。当浓度为５００ｍｇ／ｋｇ时,杂交穗枯黄死亡。     

小麦玉米杂交中麦穗小花穗位间的成胚率差异研究

为了进一步提高小麦×玉米单倍体胚的成胚率和小麦双单倍体的产生效率,以小麦不同穗位小花对小麦×玉米单倍体胚成胚率的影响进行探讨。利用同一玉米品种给13个小麦DH株系授粉,对授粉后的麦穗进行剪穗离体培养,并镜检不同穗位小花的成胚情况。结果表明,13个DH株系下、中、上3个穗位小花的平均成胚率分别为30.71%、27.83%和11.46%,表现为下部中部上部,下部和中部小穗的成胚率差异不显著,但均极显著高于上部小穗;13个DH株系从麦穗基部到顶部21个小穗的平均成胚率仍以顶部小穗最低、下部小穗最高,变幅为2.1%~37.96%;3个穗位小穗间成胚率变异系数的大小为中部(CV=10.99%)下部(CV=17.45%)上部(CV=58.28%),表明中部小穗单倍体胚的形成最稳定。用营养液对离体培养的9个DH系的麦穗进行3种喷穗处理,结果表明,在穗培养的前3d用穗培养液喷穗,显著提高了中部和上部小穗的成胚率,同时降低了各小穗穗位间成胚率的差异。说明剪穗离体培养中营养供给的差异是造成麦穗小花间成胚率差异的原因之一。     

提高马铃薯双单倍体花药培养产生胚状体及再生植株频率的研究

用三种不同温度前处理和三种培养基相配合对７个从双单倍体马铃薯（Ｓ．ｔｕｂｅｒａｓｕｍＬ，２ｎ＝２ｘ＝２４）中随机抽取的品系进行了花药培养，选择出了较好的培养基和前处理的适宜温度及方法．从双单倍体花药中诱导产生胚状体及再生植株频率有所提高达２７．５％和８．８％．倍性鉴定表明，从双单倍体诱导的胚状体分化的植株绝大多数为二倍体，而且多数为纯合体，说明这些胚状体来自己减数的配子，可能是由在胚状体发育过程中的体细胞染色体加倍形成的．     

纳米水在小麦×玉米诱导小麦单倍体中的应用

为了研究纳米水处理对小麦×玉米中单倍体诱导效率的影响,将4个小麦基因型与1个玉米基因型进行杂交,杂交后用两种不同的2,4-D溶液(溶剂分别为纳米水和普通水)处理杂交穗.结果表明,纳米水处理的平均诱导效率明显优于对照处理.两种处理的子房膨大率分别为67.43%和61.11%;得胚效率分别为3.89%和2.61%;胚萌发率分别为48.87%和37.50%;单倍体植株获得率分别为28.77%和1.79%;单倍体植株获得效率分别为1.11%和0.11%.t测验结果表明,纳米水处理的单倍体植株获得率和获得效率显著高于对照.由此可见,纳米水处理在小麦×玉米远缘杂交中能明显提高小麦单倍体诱导效率.     

若干生态不育型小麦的可恢复性及部分小麦品种对其育性的恢复力

为研究生态不育型（EMS）小麦的恢复性，以27个EMS小麦及60个来自中国南方与北方的普通小麦为材料，研究了EMS小麦的可恢复性及若干小麦品种对其育性的恢复力，并对可恢复性和小麦品种对其育性的恢复力进行了分类。结果表明，EMS小麦按其可恢复性可分为“难恢型”（恢复源主要在南方冬麦区）和“易恢型”（南、北方冬麦区都有较多恢复源）两类。“难恢型”恢复源较窄，如农大95-1s、农大3338-13s；“易恢型”恢复源较宽，如943ls。按对EMS小麦的恢复力，参试小麦品种可分为“广恢型”、“亚广恢型”、“窄恢型”三类。“广恢型”品种对多数EMS小麦具有恢复力，是EMS小麦的共同恢复源（如21688）；“亚广恢型”品种对部分EMS小麦具有恢复力,其可恢复的EMS范围较“广恢型”品种窄，而较“窄恢型”品种广（如天引4号）；“窄恢型”品种仅对少数EMS小麦具有恢复能力，其可恢复的EMS小麦的范围最小（如运83-2、19643）。     

小麦单籽粒性状与品质的关系

目前测定小麦单籽粒品质的方法有单籽粒谷物品质测定法和谷蛋白溶涨指数法(SIG)。为了揭示单籽粒品质检测的作用,选用16个小麦品种(系)进行单籽粒性状的研究,结果表明,品种内单籽粒硬度、籽粒直径、单籽粒重量及SIG的变异较大,水分含量变异不大。单籽粒品质指标硬度、粒重、粒径及SIG与磨粉品质、面团流变学特性、蛋白质品质、籽粒品质部分指标呈显著或极显著相关,这些指标对于预测磨粉品质、早代株系品质筛选及食品品质具有快速、方法简单及预测能力强的优点。将单籽粒谷物品质测定参数及SIG相结合,可以有效地进行小麦育种后代筛选及品质预测。     

小麦杂种优势群研究 Ⅵ．普通小麦与穗分枝小麦、轮回选择后代材料、西藏半野生小麦和斯卑尔脱小麦早熟诱变系的SSR分子标记遗传差异研究

为分析小麦杂种优势群，采用微卫星（SSR）分子标记对中国北方冬麦区普通小麦（20份）、穗分枝小麦（4份）、轮回选择后代（14份）、西藏半野生小麦（3份）和斯卑尔脱小麦Hubel早熟诱变系（4份）共45份材料的遗传多样性进行了分析。结果表明，所用23个SSR引物在45个材料间共检测出226个等位变异，每个引物检测出5～16个等位变异，平均为9．82个。普通小麦群体与轮回选择后代、穗分枝小麦、西藏半野生小麦和Hubel诱变系间的遗传距离分别为0．7715、0．8145、0．9087和0．9217，均明显高于普通小麦群体内的0．6622；在聚类结果上，普通小麦、穗分枝小麦、轮回选择后代、西藏半野生小麦和Hubel诱变系也被明显地划分为五大不同类群，说明普通小麦群体与穗分枝小麦、轮回选择后代、西藏半野生小麦和Hubel诱变系间存在着较大的遗传差异。其中。轮回选择后代、穗分枝小麦和Hubel诱变系与普通小麦杂交F1代育性正常，且为普通小麦表型，可用作杂交小麦的亲本。西藏半野生小麦成熟时期穗轴自然断落，不利于收获，在用于小麦杂种优势利用时须先进行遗传改良。     

杂种小麦与常规小麦产量性状改良的比较分析

从1991－2000年，把每年参加产量鉴定的杂种小麦和常规小麦新品种的试验结果进行比较分析，结果表明：杂种小麦产量的平均超标优势为8．4％，变幅为3．0％－14．0％，年平均递增率为2．4％，而常规小麦的平均超标率为3．0％，变幅为1．1％－5．1％，年平均递增率仅为0．75％，就产量构成因素来看，杂种小麦的千粒重在不同年份均比常规品种的高，粒重优势显著，杂种小麦的穗粒数高于常规小麦，差异达显著水平，在群体条件下，杂种小麦的有效穗与常规小麦的变化基本一致；杂种小麦的株高改良已达到半矮秆水平，抗倒伏能力大大加强。     

小麦与玉米远缘杂交诱导小麦单倍体的研究

为了研究在小麦×玉米中亲本及2,4-D对诱导小麦单倍体的影响,将36个小麦杂交组合的F1植株与4个玉米品种分别进行远缘杂交,杂交后用50、100、150mg·L-1三种不同浓度的2,4-D溶液处理杂交穗,结果表明,不同小麦杂交组合远缘杂交的得胚率差异显著;不同玉米品种远缘杂交的得胚率总趋势表现为:爆烈玉米(9.9%)>糯玉米(8.9%)>普通玉米(8.2%)>甜玉米(4.6%);2,4-D对小麦单倍体的形成是必须的,且不同浓度之间存在差异,以100mg·L-1浓度处理效果最为理想;同时,2,4-D重复处理的得胚率高于一次处理。     

小麦-小麦锈菌互作中相互识别的研究进展

寄主-病原物互作是当今植物病理学研究的热点领域,而两者互作中的识别则是研究的重点。小麦锈病作为植物病理学研究中的经典病害,小麦-锈菌相互识别的研究已达到很深的程度。本文从分子水平、细胞水平、组织水平及识别物质方面论述了小麦-小麦锈菌互作中相互识别的研究进展,并对两者识别的研究方向进行了展望。     

山东省小麦生产品种对小麦黄花叶病毒病的抗性

小麦黄花叶病毒病是危害我国冬小麦的一种重要病害,为明确山东小麦生产品种对该病害的抗性水平,给山东小麦黄花叶病毒病育种、病害防控及品种合理布局提供参考信息,于2012-2015年在山东省莒南县板泉镇的小麦黄花叶病毒病品种抗病性鉴定圃,对山东80个小麦生产品种进行了抗性评价和产量性状分析。结果表明,在供试的80个小麦品种中,济麦22、烟农5158、鲁原231、鲁原304、良星99、烟农0428、烟农173、烟农999、阳光10、红地09-5、山农18、山农29、烟农426、烟农836、济南17共15个品种对小麦黄花叶病毒病表现为抗病,占供试品种的18.75%;烟农24、鲁原502、济麦21、泰农1014等31个品种表现中抗,占供试品种的38.75%;其余34个品种表现为感病,占供试品种的42.5%。感病品种产量的损失率与有效穗数、穗粒数、千粒重3因素的综合损失率密切相关。     

黄淮麦区部分小麦种质资源高分子量谷蛋白亚基组成分析

为了深入了解黄淮麦区小麦(Triticum aestivum L.)种质资源高分子量麦谷蛋白亚基(HMW-GS)组成情况,为品质育种提供信息,利用SDS-PAGE电泳技术对185份普通小麦材料和5份黑粒小麦共计190份种质材料的HMW-GS组成进行了分析.结果表明这些材料在Glu-A1位点具有2种亚基类型(null,1),Glu-B1位点具有5种亚基类型(7 8,7 9,14 15,6 8,17 18),Glu-D1位点上具有3种亚基类型(2 12,5 10,5 12).对面包加工品质具有正效应的优质亚基14 15出现频率为7.36%,5 10出现频率为34.74%,5 12出现频率为2.63%.对面包烘烤而言,优质亚基组合1/14 15/5 10、1/7 8/5 12和1/7 8/5 10出现频率较低,分别为 0.53%、0.53%和11.58%;适合制作优质手工馒头的亚基组合1/7 8/2 12和null/7 8/2 12出现频率分别为6.32%和19.47%;适合制作优质面条的理想亚基组合1/14 15/2 12出现频率为4.21%,较好的亚基组合共计占23.16%.黄淮麦区的小麦种质资源主要适合面条和馒头专用品种的选育.     

人工合成小麦染色体区段在小麦优良新品系中的分布

从人工合成六倍体小麦SHW-L1改良后代中选育的5个春小麦新品系,在青海表现出比对照品种高原448更优的农艺性状和产量潜力,推测源于外源物种的野生不良性状被淘汰,保留在新品系中的外源染色体区段可能对遗传改良有贡献。为了了解源自人工合成小麦SHW-L1的外源染色体区段在这5个改良新品系中的分布,利用11 660个具有染色体位置信息的多态性DArTseq标记对这5个改良品系进行了外源染色体区段分析。结果表明,共检测到78个外源染色体区段,其中,65个为源于四倍体小麦的A和B基因组,13个为来自于节节麦的D基因组。24个源于四倍体小麦的外源染色体区段分布于3个以上的品系中,这些区段主要来自于A基因组,其中2A有8个,7A有4个,1A有3个,6A有3个。本研究材料来自于混合选择,不同品系共有的外源染色体区段可能含有对当前育种有价值的重要基因位点或基因簇,这样的区段将是下一步关注的重点。     

国内外部分小麦材料在黄淮麦区的抗赤霉扩展特性及农艺性状研究

为筛选适宜黄淮麦区的小麦抗赤霉病育种材料，研究了国内外32个小麦材料在黄淮麦区的抗赤霉扩展特性及农艺性状。结果表明，32个材料人工接种均发病，但材料间发：病程度差异很大：其中高抗类型6个，中抗类型12个，中感类型9个，感病类型5个。通过对供试材料的主要农艺性状与抗赤霉扩展特性进行了相关分析，株高、穗长、穗密度等农艺性状与小麦抗赤霉扩展特性无相关性。