OsPHR2对小麦酸性磷酸化酶活性和根系土壤有机酸含量的影响

为了明确水稻低磷胁迫转录因子OsPHR2对小麦酸性磷酸化酶活性、根系土壤有机酸含量和根系活力的影响，以转OsPHR2小麦纯合株系和受体对照为试验材料，在不施磷（低磷）、施易溶性磷（0.200 g·kg^-1，KH₂PO₄为磷源）和施难溶性磷（0.200 g·kg^-1，以AlPO₄为磷源）3个处理下开展转OsPHR2小麦酸性磷酸化酶活性、根际土壤有机酸含量和根系活力的研究。结果表明，拔节期、抽穗期和灌浆期，在低磷和施AlPO₄处理下2个转OsPHR2小麦株系旗叶和根部酸性磷酸化酶活性均显著高于受体对照；施KH₂PO₄处理下，2个转基因株系旗叶酸性磷酸化酶活性在抽穗期和灌浆期均显著高于对照，根部在抽穗期显著高于对照，其他时期差异均不显著。随着小麦生育进程，小麦根际土壤草酰乙酸、草酸、乙酸、丙二酸和柠檬酸等有机酸含量逐渐增加。拔节期和抽穗期，在低磷、施AlPO₄和施KH₂PO₄处理下转基因系OsT5-28根际土壤五种有机酸含量均显著高于对照。转基因小麦根际土壤有机酸含量较对照的提高幅度在拔节期或抽穗期较大。三种处理下转基因系OsT5-28根系TTC还原力在三个时期均显著高于对照。这说明低磷胁迫下OsPHR2可提高小麦酸性磷酸化酶活性和根系活力，促进根系有机酸的分泌，增加分泌量，从而提高小麦磷素吸收效率。     

四倍体小麦株高和穗长性状的QTL定位及其遗传效应分析

株高和穗长是影响小麦高产稳产的重要农艺性状。为进一步发掘控制株高和穗长的主效QTL,以硬粒小麦矮兰麦和野生二粒小麦LM001构建的F₈代重组自交系（RIL）群体为材料,基于小麦55K SNP芯片构建的遗传连锁图谱,并结合5年8个生态环境的株高和穗长表型数据,进行QTL定位和遗传解析。结果表明,在RIL群体中,株高和穗长均呈现正态分布,符合数量性状遗传特征。共检测到24个QTL,其中7个与株高相关,分布在2A、2B、4B、5A、6A和7A染色体上,可解释7.46%~20.03%的表型变异;17个与穗长相关,分布在2A、2B、3A、4A、4B、5A和6B染色体上,可解释6.52%~17.10%的表型变异。控制株高的 QPh.sicau-AM-4B和 QPh.sicau-AM-7A以及控制穗长的 QSl.sicau-AM-2B.2和 QSl.sicau-AM-4B.4能够同时在单环境和多环境分析中检测到,为稳定的主效QTL,分别解释了9.17%~20.03%、10.44%~ 14.48%、10.41%~16.29%和7.54%~11.70%的表型变异。此外,在RIL群体子代中存在超亲分离现象,进一步的QTL聚合效应分析表明,株高位点 QPh.sicau-AM-4B和 QPh.sicau-AM-7A的聚合或者穗长位点 QSl.sicau-AM-2B.2和 QSl.sicau-AM-4B.4的聚合均能极显著地提高株高和穗长表型,表明鉴定到的控制株高和穗长的QTL位点具有累加效应。     

缓释肥配比与密度互作对冬小麦产量及品质的影响

为了探究不同缓释肥配比与基本苗互作对冬小麦生产的影响,以中筋小麦扬麦25为材料,于2019-2020年在江苏省仪征市进行田间试验,设置100%普通尿素（S₁）、50%缓释肥与50%尿素配施（S₂）、100%缓释肥（S₃）3种施肥处理及4种氮密模式［施氮（纯N）量225 kg·hm^-2、密度225×10株·hm^-2（A₁）;施氮量191.25 kg·hm^-2、密度258.75×10株·hm^-2（A₂）;施氮量157.5 kg·hm^-2、密度292.5×10株·hm^-2（A₃）;施氮量123.75 kg·hm^-2、密度326.25×10株·hm^-2（A₄）］,研究不同处理对冬小麦产量及其构成因素、品质的影响。结果表明,氮肥类型和氮密模式均对产量有极显著效应;与 A₁处理比较,A₂处理的穗数和穗粒数较高,千粒重下降,继续增加种植密度、减少施氮量后,穗数与穗粒数显著下降;产量以S₂A₂与 S₃A₂组合处理较高。S₂与S₃处理的氮肥利用率与氮素农学效率均优于S₁处理,A₄模式的氮素农学效率最高,不同氮密模式处理间的氮肥利用率差异不显著。氮肥类型与氮密模式对出粉率、容重与硬度影响不显著,对湿面筋含量、沉降值、面团形成时间、面团稳定时间与吸水率有极显著影响, A₁和 A₂处理的品质表现较好,S₂与S₃处理的小麦二次加工品质优于S₁处理;氮肥类型与氮密模式互作对籽粒蛋白质含量与产量有极显著影响。本试验条件下,50%缓释肥与50%尿素配施或100%缓释肥处理下,施氮量191.25  kg·hm^-2、密度258.75×10株·hm^-2（A₂）,施用基肥与返青肥,有利于小麦减氮稳产、改善品质、提高氮肥利用率。     

叶片衰老抑制基因PSAG12-IPT在小麦遗传改良中的应用

为了解叶片衰老抑制基因 P_SAG12-IPT在小麦遗传改良中的作用，利用共表达P_SAG12和IPT的转基因小麦材料（T_IPT-XN1376）与推广小麦品种陕麦159、周麦18、远丰175、西农979和郑麦9023杂交，并对其后代进行分子标记辅助选择和叶绿素含量测定，研究 P_SAG12-IPT基因在小麦中的遗传特点及其与衰老和叶片叶绿素含量的关系。结果表明，150个转基因株系中，携带 P_SAG12-IPT植株与不携带 P_SAG12-IPT植株的分离比为110∶40，χ检验表明，符合3∶1的分离特点，说明 P_SAG12-IPT基因以单基因形式在子代中稳定遗传。携带 P_SAG12-IPT的F₂株系平均叶绿素含量（55.4 mg·g^-1）比不携带 P_SAG12-IPT的F₂株系（51.7 mg·g^-1）提高7%，说明 P_SAG12-IPT基因能够降低植株叶片叶绿素的降解速率，使叶片维持较长持绿时间，延缓叶片衰老。     

外源MeJA对花后干旱胁迫下小麦光合特性的影响

为给外源茉莉酸甲酯(MeJA)在小麦抗旱栽培中的合理利用提供依据,以大面积推广的小麦品种周麦18为试验材料,用盆栽控水的方法模拟干旱胁迫,研究了外源MeJA对花后干旱胁迫下小麦光合特性的影响。结果表明,干旱胁迫显著降低了小麦旗叶叶绿素a、叶绿素b、叶黄素含量及气孔导度和蒸腾速率,提高了PSⅡ初始荧光(F_o)和非光化学淬灭系数(NPQ)及叶黄素循环组分(V+A+Z)含量和(A+Z)/(V+A+Z)值,导致光合速率（P_n）及PSⅡ潜在活性（F_v/F_o）、最大光化学效率（F_v/F_m）、实际光化学效率（Φ_PSⅡ）受到显著抑制,最终表现为叶片瞬时水分利用效率(WUE)和光能利用率(LUE)显著降低。干旱胁迫下喷施MeJA显著增加了叶黄素、β-胡萝卜素、(V+A+Z)含量及(A+Z)/(V+A+Z)值,从而使F_o和NPQ显著增大,缓解了干旱胁迫下强光对叶绿素产生的氧化破坏,而较低的叶绿素a/b也增强了小麦对弱光的利用效率。喷施MeJA能诱导叶片气孔适当关闭,减少了水分的散失,因而显著提高了灌浆中后期叶片P_n、F_v/F_o、F_v/F_m、Φ_PSⅡ,最终表现为WUE和LUE显著提高。这表明外源MeJA能增强小麦叶片光合系统在干旱胁迫下的稳定性,改善小麦光合作用。     

转小麦 TaPDI-A、 TaTRXh-A和 TaPP2Ac-D基因拟南芥植株的主要抗旱性研究

核氧还蛋白（nucleoredoxin,NRX）可通过还原目标蛋白的二硫键来调控其生物活性,在植物的生长发育和抗逆境胁迫中发挥着重要作用。蛋白质二硫键异构酶（protein disulfide isomerase,PDI）、h型硫氧还蛋白（h-type thioredoxin,TRXh）和蛋白磷酸酶2A催化亚基（protein phosphatase 2A catalytic subunit,PP2Ac）是小麦核氧还蛋白TaNRX1的互作蛋白。为了明确TaNRX1互作蛋白的抗旱性功能,本研究在拟南芥中过表达了小麦 TaPDI-A、 TaTRXh-A和 TaPP2Ac-D基因,对野生型和转基因拟南芥的表型和抗旱相关生理指标进行了鉴定。结果表明,干旱胁迫处理后,转 TaPDI-A、 TaTRXh-A和 TaPP2Ac-D基因拟南芥的根长、存活率、脯氨酸含量均大于野生型,离体叶片失水率、丙二醛（MAD）含量均小于野生型。二氨基联苯胺（diaminobenzidine,DAB）对H₂O₂组织定位染色结果表明,干旱胁迫处理后,转 TaPDI-A、 TaTRXh-A和 TaPP2Ac-D基因拟南芥的H₂O₂含量均低于野生型。上述结果说明,TaNRX1的互作蛋白基因 TaPDI-A、 TaTRXh-A和 TaPP2Ac-D增强了拟南芥对于干旱胁迫的抵抗能力。本研究可为小麦抗旱育种提供候选基因和理论基础。     

过量表达拟南芥GPX3基因提高玉米苗期抗旱性研究

通过农杆菌介导法将拟南芥抗旱基因AtGPX3导入玉米自交系郑58中,用PCR和RT-PCR法对转化玉米进行检测,在水分胁迫下对T₁代转基因玉米和非转基因玉米进行抗旱性分析。结果表明,共得到56株转化苗,检测获得9个株系的30株T₀代转基因阳性植株,抗性植株阳性率为53.6%。RT-PCR检测表明,T₁代有6个株系为稳定遗传阳性株系,并且AtGPX3基因在转基因玉米中表达量大幅度提高。耐旱性分析表明,非胁迫条件下,非转基因和转基因株系中游离脯氨酸（Pro）和丙二醛（MDA）的含量基本无显著差异。在干旱胁迫条件下,转基因玉米叶片的Pro含量高于非转基因玉米,比非转基因株系提高了46.2%;MDA含量低于非转基因玉米,比非转基因玉米下降了34%。通过导入AtGPX3基因,可以提高玉米苗期的耐旱性。     

白皮小麦抗穗发芽资源评价及抗性候选位点关联分析

白皮小麦皮薄且胚乳相对含量及出粉率高,较红皮小麦更受农户和企业青睐,但也更易发生穗发芽。为了给抗穗发芽机理研究及抗性育种提供参考,本研究首先在7个不同环境条件下对来自世界主要小麦产区的502个白皮小麦材料进行穗发芽抗性鉴定和评价,然后对白皮小麦穗发芽抗性进行位点关联分析。穗发芽抗性鉴定结果表明,502个白皮小麦材料中,仅1.39%的材料平均发芽率小于40%,其中Osiris（埃及）、Vilmorin 29（法国）、Miana（法国）、Kanto 107（日本）、Darwin（德国）、Magnif MG（阿根廷）和Benefactress（英国）具有在多个环境下稳定的穗发芽抗性。利用与小麦穗发芽抗性紧密连锁的236对标记筛选到202个多样性位点,依据遗传结构将白皮小麦群体分为3类（K=3）时,分别有40.92%、30.03%和29.04%的材料分在三个亚群中,当K=6时群体结构趋于稳定,同时发现,非洲的材料群体结构单一,而来自其他地区的材料遗传结构更复杂。结合穗发芽表型与K=3~6时的遗传结构数据对具有代表性的303个白皮小麦材料进行关联分析,通过平均值与各环境值分别关联到4个与15个在白皮小麦群体中与穗发芽抗性相关的等位变异位点。其中, Xwmc24.2-1A、 Xcfd44.1-2D、 Xbarc321.2-3A、 Xgwm397.1-4A和 Xwmc75.1-5B能够在不同环境中关联到,为较稳定的白皮小麦抗穗发芽位点。     

腐植酸对不同筋度小麦品种生长特性、产量和品质的影响

为明确腐植酸施用量对不同筋度小麦品种生长特性、产量与籽粒品质的影响,以中筋小麦品种山农38、中强筋小麦品种山农47及强筋小麦品种济麦44为供试材料,设置0、75、150、300、600 kg·hm^-2共5个腐殖酸处理(分别用F₀、F₁、F₂、F₃、F₄表示),分析了不同基施腐植酸施用量对不同筋度小麦品种生长特性、产量与籽粒品质相关指标的效应。结果表明：（1）施用腐植酸能够显著提高供试小麦品种的株高、穗长、产量、湿面筋含量、沉降值、稳定时间,增加小麦旗叶的SPAD值,对小麦的成穗率、千粒重、籽粒总淀粉含量、直链淀粉含量、支链淀粉含量及直/支比没有显著影响。（2）施用腐植酸能够显著增加中筋小麦品种山农38的最大分蘖数、有效穗数、籽粒硬度、形成时间;显著提高中强筋小麦品种山农47的有效穗数;显著提高强筋小麦品种济麦44的穗粒数、籽粒蛋白质含量。腐植酸对不同筋度小麦品种生长特性、产量和品质相关指标的影响存在差异。     

小麦木瓜类半胱氨酸蛋白酶基因TaRD21的克隆及赤霉病菌诱导下的表达分析

木瓜类半胱氨酸蛋白酶（PLCPs）作为一类重要的蛋白水解酶,在植物生长发育以及胁迫应答过程中都发挥着重要作用。本研究从抗、感赤霉病小麦品种差异表达基因谱中获得1个注释为RD21 Cysteine proteases的EST（表达序列标签）,以此序列检索小麦最新基因组数据库并设计引物,从小麦中克隆到3个基因,分别命名为TaRD21-2A、TaRD21-2B和TaRD21-2D,属于PLCPs RD21家族。序列分析表明,3个基因的开放阅读框长度分别为1 410、1 428和1 419 bp,分别编码469、475和472个氨基酸。序列比对发现,3个基因的序列相似性为89.3％,所编码蛋白的氨基酸序列相似性为95.6％。系统进化分析表明,TaRD21-2A、TaRD21-2B和TaRD21-2D蛋白的同源性较高,且与乌拉尔图小麦TuRD21A蛋白聚为一类。qRT-PCR分析表明,3个TaRD21基因均受水杨酸(SA)、乙烯利(ETH)以及赤霉病菌诱导表达;感病品种中,TaRD21-2A对SA和赤霉病菌的响应更迅速,且表达量较高;抗病品种中,TaRD21-2B和TaRD21-2D基因对ETH的响应更迅速。     

转ABP9基因冬小麦的抗旱性评价

为了解转ABP9基因冬小麦材料的抗旱性,在雨养和灌溉条件下,对32份转ABP9冬小麦株系及其受体亲本石4185的主要农艺性状和抽穗期部分生理指标进行了测定,并采用隶属函数值法和抗旱性度量(D)值法对其抗旱性进行了综合评价,利用灰色关联度法对相关抗旱性状与抗旱指数之间的关联度进行了分析。结果表明,采用隶属函数值法和D值法评价时,分别有6和10份转基因小麦材料的抗旱性较受体亲本石4185增强。各农艺性状和生理指标依照与抗旱指数的关联度从高到低依次为单穗粒重、结实小穗数、千粒重、穗粒数、叶绿素含量、POD活性、MDA含量、SOD活性、株高、有效分蘖。因此,在对转ABP9基因抗旱小麦进行鉴定筛选时,应主要以单穗粒重、结实小穗数、千粒重、穗粒数等农艺性状作为参考,适当考虑生理指标的影响;由于不同指标或性状对小麦抗旱性的贡献不同,采用抗旱性度量值较平均隶属函数值进行抗旱性综合评价更为可靠。     

小麦 TaFer A1基因抗旱相关分子标记的开发

铁结合蛋白(Ferritin,Fer)参与干旱胁迫应答反应,开发Fer基因抗旱相关的分子标记可为抗旱小麦品种选育提供依据。本研究依据2个强抗旱性和2个弱抗旱性小麦品种1A染色体上铁结合蛋白基因(TaFer-A1)序列的差异,开发TaFer-A1基因抗旱相关的分子标记,用150份萌发期抗旱性不同的小麦品种(系)对标记的有效性进行验证。克隆序列比对发现,TaFer-A1基因在4份抗旱性极端品种间仅存在7个变异位点,包括6个SNP位点和1个3bp碱基Del/Ins位点,其中仅在基因第1个内含子区域的3个连续碱基TCT的Del/Ins位点变异与4份品种抗旱性的表型相对应,而其余6个SNP位点在强与弱抗旱性品种之间随机发生。根据两组抗旱性极端品种间TCT碱基的差异,设计1对引物开发出了分子标记FerA1i-ntr1。该分子标记在2个强抗旱性品种中扩增出了167bp特异性条带,定名为TaFer-A1a等位变异;在2个弱抗旱性品种中扩增出了170bp特异性条带,定名为TaFer-A1b等位变异,表明FerA1i-ntr1为共显性标记。在分子标记FerA1i-ntr1检测的150份小麦品种(系)中,有73份被检测为TaFer-A1a等位变异类型,平均相对发芽率为70.1%;77份被检测为TaFer-A1b等位变异类型,平均相对发芽率为55.1%。TaFer-A1a等位变异类型品种(系)的平均相对发芽率极显著高于TaFer-A1b等位变异类型的(P<0.01),说明该共显性标记FerA1-intr1可用于小麦抗旱性的鉴定和筛选,也表明TaFer-A1基因与小麦抗旱性有关。     

盐生草HgNHX1基因在大麦株系中的功能验证

为了探讨盐和干旱环境胁迫对转盐生草液泡膜型Na⁺/H⁺逆向转运蛋白基因HgNHX1大麦幼苗生长及抗逆性生理指标的影响,以转HgNHX1基因大麦及野生型株系为材料,分析盐(150 mmol· L^-1 NaCl)和自然干旱环境下转基因大麦幼苗的生长特性及生理指标的变化。结果表明,在盐胁迫条件下,随着胁迫时间的延长,转基因株系中HgNHX1 基因相对表达量逐渐上升;干旱胁迫条件下,转基因株系中HgNHX1 基因相对表达量呈先上升后下降的趋势,在处理3 d时达到最高。且在胁迫处理的三个不同时间点,转基因株系的相对含水量和游离脯胺酸含量均高于野生型株系,而相对电导率和丙二醛含量均低于野生型株系。这些结果说明,转基因株系中HgNHX1基因能够应答盐和干旱胁迫,具有提高大麦耐盐、抗旱性的功能。     

转AtGA2ox1基因玉米自交系和杂交种的耐旱性分析

AtGA2ox1基因是调控赤霉素代谢的关键基因。以3个AtGA2ox1基因转化体回交转育玉米自交系和配制的杂交组合为研究材料,系统开展玉米自交系和杂交种的耐旱性分析。结果表明,3个转化体在回交转育过程中,多世代间遗传稳定。苗期不同转化体玉米在干旱胁迫24 d后复水仍能正常生长;对照材料胁迫后叶片卷曲至萎蔫,复水后无法恢复生长。通过对丙二醛、超氧化物歧化酶、过氧化氢酶等生理生化指标的跟踪监测发现,干旱胁迫条件下转基因玉米的MDA含量低于对照约20%;超氧化物歧化酶、过氧化氢酶活性高于对照20%,降低玉米细胞膜氧化损伤来增强转基因玉米耐旱胁迫能力,与玉米耐旱表型一致。成熟期干旱条件下,对照玉米果穗变小,穗长变短,穗重减轻。转基因杂交种的粒重和百粒重显著高于对照,其中杂交种NKYGA09*X923-1百粒重高于对照杂交种21.21%,表现出潜在的育种价值。     

小麦水分高效利用分子育种研究进展

干旱缺水是引起全球作物减产的主要自然灾害。小麦水分高效利用遗传改良是一个重大课题。本文对小麦水分高效利用分子标记、功能基因克隆鉴定、转基因、分子设计育种等方面的国内外研究进展进行了综述。在小麦中已经鉴定出A组染色体上存在控制水分利用效率的QTL;开发出与TaSAP1等基因紧密连锁的功能标记;克隆了转录因子基因TaWRKY并对其抗旱抗逆功能进行了鉴定;转HVA1和DREB等基因的小麦可以明显提高水分高效利用能力;利用水旱地品种进行轮回杂交结合分子标记辅助选择育种技术进行了小麦水分高效利用分子设计育种初探。以上研究进展为小麦水分高效利用遗传改良提供了理论依据和技术支撑。     

过氧化物酶基因TaPRX-2A调控小麦穗部性状的功能分析

为研究过氧化物酶基因 TaPRX-2A在调控小麦穗部性状中的功能,以苏麦3号为材料,通过Ensemblplants数据库获得 TaPRX-2A全长cDNA序列,利用PCR方法克隆获得该基因编码区全长序列。生物信息学分析结果表明,该基因包含一个1 026 bp的开放阅读框,编码342个氨基酸。进一步构建基因过表达载体 TaPRX-2A-PC186,通过基因枪介导的遗传转化方法将 TaPRX-2A-PC186转入小麦KN199中,创建过表达 TaPRX-2A转基因株系,调查 TaPRX-2A基因对转基因株系穗部性状的影响。结果表明,过表达 TaPRX-2A转基因株系的穗长显著变短,穗粒数显著减少,说明 TaPRX-2A在调控小麦穗部发育过程中具有重要的作用。     

甘肃省26个春小麦品种（系）苗期抗条锈基因分析及成株期抗病性评价

为明确甘肃省部分春小麦品种(系)苗期所含抗条锈基因,选用来自中国、印度等国家的24个具有不同毒性谱的条锈菌单孢菌系,分别接种于26个甘肃春小麦品种(系)及30个已知基因的载体品种上,进行苗期抗条锈病评价,并结合系谱分析推导苗期抗条锈基因.初步分析结果表明,银春8号等19个品种(系)含有Yr1及未知抗病基因,其余品种(系)含有未知抗病基因.成株期在甘肃陇南的田间抗条锈病评价结果显示,定西43可能具有成株抗病性,定E301、定9873、定鉴5、陇春26、陇春24、定西39、临麦30、宁9415具有慢条锈性.聚类分析与基因推导结果基本一致.     

欧山羊草6Ub染色体附加对小麦萌发期抗旱性的改良作用

为探究欧山羊草U~b染色体附加对普通小麦抗旱性的遗传改良作用,选取2个普通小麦-欧山羊草异附加系(Ae9041和Ae9061,均附加了一对6U~b染色体)和3个普通小麦品种为材料,以聚乙二醇(PEG6000)模拟干旱胁迫,研究了不同小麦材料干旱胁迫后种子发芽势、发芽率、胚芽鞘长度、种子根数、胚根长度、幼苗高度以及贮藏物质利用率等抗旱相关指标的变化。结果表明,干旱胁迫抑制了各供试材料的种子萌发,且胁迫程度越大,抑制越明显。在相同浓度PEG6000处理下,两个异附加系的种子发芽势、发芽率和贮藏物质利用率的表现较为一致,且差异不显著。与耐旱品种晋麦47和节水品种石4185相比,Ae9041和Ae9061的幼苗胚芽鞘长、种子发芽率和贮藏物质利用率在干旱胁迫下均较高。在30%PEG6000胁迫下,Ae9041和Ae9061的种子发芽势、发芽率、幼苗胚芽鞘长、胚根长、幼苗高度均显著高于亲本中国春。由此可见,普通小麦-欧山羊草异附加系种子在干旱胁迫下能迅速吸水并整齐萌发,以发达的根系和较长的胚芽鞘促进幼苗地上部生长,并将胚乳营养快速转运至幼苗中,从而促进其较快地进行形态建成,也说明欧山羊草U~b染色体的附加能够改良小麦萌发期的抗旱性。