甜糯玉米全生育期抗旱性鉴定指标的筛选与评价

利用隶属函数法对山西南部种植的13个甜糯玉米品种(系)的22个农艺、经济、生理和品质指标综合抗旱性进行鉴定及评价分析。结果表明,与抗旱系数的直接抗旱评价相比,隶属函数法间接抗旱鉴定更能全面地评价品种(系)抗旱性。与抗旱系数相关性较大的性状有单穗粒重、穗长、行粒数、产量、百粒重,相关较小的性状有粗脂肪、株高、总淀粉,生理性状的相关性介于农艺和品质性状之间。隶属函数综合D值的大小代表品种(系)的抗旱能力,抗旱系数分别与农艺经济性状D值、品质性状D值及总D值均达极显著相关,生理性状的抗旱权重要小于农艺、经济及品质性状。按照D值大小可将参试品种(系)分为3大类,品系15TN025、15TN033和品种彩甜糯1965有较高的综合抗旱性,品系15TN034和17TN029抗旱性较弱。     

三个小麦新品种不同生育阶段抗旱性的综合评价

为了解三个小麦新品种西农538、西农556和西农558的抗旱性,以抗旱性不同的三个生产上大面积推广的小麦品种晋麦47、小偃22和西农979为对照,在大田自然干旱和人工灌水条件下,分别测定和分析了不同生育时期与抗旱有关的小麦生理指标(SOD活性、POD活性、CAT活性、丙二醛含量、脯氨酸含量、可溶性蛋白含量、叶绿素含量、相对电导率、相对含水量)及农艺性状(株高、小穗数、穗粒数、穗下节长、穗长、单穗粒重、千粒重、小区产量),并运用主成分分析、隶属函数和聚类分析方法对六个品种的抗旱性进行综合评价。结果表明,干旱条件下,不同单项指标对小麦品种抗旱性的反映存在差异,不同指标间存在不同程度的相关性。通过主成分分析,在拔节期、抽穗期和灌浆期,将9个生理指标和株高转换为3个相互独立的综合指标;在成熟期,将9个农艺性状指标转换为2个相互独立的综合指标,四个时期的累计贡献率依次达到了93.67%、87.16%、92.29%和89.56%。通过对这四个时期的抗旱性综合评价值(D值)进行聚类分析,可将6个小麦品种分为三类,其中西农538与晋麦47属于强抗旱型品种,西农558与小偃22属于中等抗旱型品种,西农556与西农979属于弱抗旱型品种。     

干旱胁迫下不同大豆品系生理指标变化与抗旱性关系的研究

选用同一大豆杂交组合亲本产生的4个品系为试验材料．于营养生长期干旱胁迫条件下,测定叶片相对含水量、脯氨酸含量、叶绿素含量、相对电导率、渗透势等生理指标,并结合株重、粒数、粒重等农艺性状,通过抗旱隶属函数值对各品系的抗旱性级别进行了划分．进而对各品系生理指标与其抗旱隶属函数值做了相关和回归分析。结果表明：相对含水量、叶绿素含量、脯氨酸含量与抗旱性呈正相关;而相对电导率、渗透势与抗旱性呈负相关。综合分析得出4个品系抗旱性从强到弱的次序为：73—2（圆叶紫花）、73—1（尖叶白花）、73—3（圆叶白花）、73—4（尖叶紫花）．     

水旱协调选择混合育种中冬小麦性状遗传相关分析及其早代性状选择

为进一步完善水旱协调选择混合小麦育种方法，以不同生态类型的小麦品种为材料，设置充分灌溉、旱作雨养单株稀播、旱作雨养产量比较和干旱棚抗旱性鉴定3种生态环境4种处理，分别研究了冬小麦主要农艺性状与抗旱性的关系、对应性状相关关系及性状遗传力。结果表明，（1）产量比较试验中，小麦的抗旱性与成穗数呈显著正相关，与经济系数呈较大正相关；在旱作雨养单株稀播条件下，小麦抗旱性与单株次生根数呈显著正相关，与基部不孕小穗数呈显著负相关，与株高呈较大正相关；在充分灌溉条件下抗旱性与农艺性状则无显著相关。（2）按照育种目标，充分灌溉条件下单株选择田选择的重点性状是千粒重、单株成穗数、穗长、株高，旱作雨养条件下，单株选择的重点性状是千粒重、穗长、单株次生根数。（3）不同生态环境下各性状的遗传力有所不同，穗长、株高、千粒重、基部不孕小穗在水旱两种环境下遗传力较高，因而具有双重的选择高效率，易于早代进行双重选择；遗传力高、易于早代选择的其他性状，在旱作雨养环境下为顶部不孕小穗数、单株次生根条数，在充分灌溉环境下为主茎小穗数、主茎穗粒数，而单株成穗数、单株产量不宜进行早代选择。     

冬小麦抗旱种质资源遗传多样性研究

为了给小麦抗旱育种的亲本选配提供理论依据,应用Shannon-weaver多样性指数和非加权配对算术平均聚类法(UPGMA)分析了42份冬小麦抗旱种质资源在6个农艺性状及4个抗旱生理指标(灌浆前期、中期、后期冠层温度和水分利用效率)水平上的遗传多样性,同时进行了聚类分析.结果表明,冬小麦灌浆前期和后期冠层温度、小穗数和产量的多样性指数较大,分别为1.96、2.03、2.01、1.94;灌浆前期冠层温度、水分利用效率、小穗数、穗粒数和产量的变异系数较大,分别为13.18%、11.55%、11.87%、11.43%和10.96%;供试材料可分为6个类群,国外材料间的欧氏遗传距离(4.46)大于国内材料间的欧氏遗传距离(3.66).     

波兰小麦主要农艺性状分析

为发掘可供普通小麦育种利用的优异基因资源,考察了来自21个国家的58份波兰小麦的主要农艺性状,结果表明,波兰小麦农艺性状存在丰富的遗传变异,具有植株高大、分蘖力强、小穗数多和千粒重偏低等特点.穗粒数与穗粒重、株高与千粒重、穗长及小穗数与穗密度的简单相关和偏相关均极显著,而穗长与小穗数、穗粒数与千粒重仅偏相关极显著.主成分分析将波兰小麦8个主要农艺性状简化为5个主成分,其累积贡献率为94.28%,以穗型因子的贡献率最高,达到35.12 %.供试材料在遗传距离0.67水平上可聚为四个大类,可区分为矮秆长穗少粒型、密穗多粒小粒型、粒多粒重型和高秆少穗少粒型等四种类型,同时注意到聚类结果与其地理来源并不完全一致.     

应用隶属函数法鉴定水稻的抗旱性

采用隶属函数法对25个水稻材料进行了抗旱性综合评价,结果表明:在干旱处理的情况下,短生育期材料生育期缩短,长生育期材料则延长;有效穗、千粒重、株高、每穗实粒数及单株粒重则普遍下降,但抗旱性强的材料降幅较小.依据隶属函数值,筛选出了8份强抗旱材料,可作为水稻抗旱育种的抗旱资源.     

长江中下游小麦产量与主要农艺性状的灰色关联度分析

明确小麦主要农艺性状对产量的影响,可为盐城市优质高产小麦新品种的选育提供理论依据.采用灰色关联度分析法,对参加江苏省联合体区域试验的9个长江中下游小麦的12个农艺性状与产量数据进行分析.长江中下游小麦品种的农艺性状与产量的关联度大小排序为千粒质量(0.517 1)、结实小穗(0.439 0)、穗粒数(0.389 6)、有效穗数(0.382 8)、全生育期(0.378 3)、旗叶宽(0.372 1)、株高(0.333 2)、穗长(0.331 3)、不孕小穗(0.318 5)、旗叶长(0.312 6)、基本苗(0.264 9)、高峰苗(0.264 6),千粒质量是影响小麦产量的主要因素,高峰苗对产量的影响较小.在江苏盐城地区小麦育种中,应加强对千粒质量、结实小穗、穗粒数等几个性状的选育力度.     

94份国外小麦种质材料的主要农艺性状分析

为筛选优异外源小麦种质材料,分析了94份引进小麦种质的有效穗数、穗粒数、千粒重等7个主要农艺性状的变异情况及它们间的相关性,并以7个主要农艺性状为指标,对94份小麦种质进行了聚类分析。结果表明,除了容重外,94份小麦材料的其他6个主要农艺性状均表现出较大的变异性,以不孕小穗数的变异系数(62.07%)最大;有效穗数、株高与产量的相关性达到极显著水平,有效穗数与千粒重极显著负相关;通过聚类分析,将供试材料分为9个类群,其中第Ⅱ类群的g-1020、g-1043、09A452等6份种质的产量三要素极为协调,产量水平与不孕小穗数也表现较好,可以用作配置杂交组合的亲本。     

新疆冬小麦地方品种主要性状的变异

为了充分了解新疆冬小麦地方品种农艺性状的遗传多样性,以117份新疆冬小麦地方品种为材料进行13个农艺性状和2个品质性状的比较分析。结果表明,新疆冬小麦地方品种主要农艺性状存在丰富的变异：各性状的变异系数为6.54%～52.41%,Shannon多样性指数为1.812～2.656。15个性状变异系数按大小排列依次为：不育小穗数（52.41%）>有效分蘖数（34.98%）>总分蘖数(31.25%)>穗粒重(29.52%)>旗叶长度(23.57%)>千粒重(18.28%)>穗粒数(17.94%)>株高(15.15%)>旗叶宽度(14.29%)>小穗粒数(12.62%)>穗长(12.39%)>每穗小穗数(11.93%)>小穗着生密度(11.55%)>湿面筋含量(7.67%)>蛋白质含量(6.54%)。性状间简单相关分析中有24对性状相关极显著,其中旗叶长度、旗叶宽度、株高、分蘖数、有效分蘖数等性状与穗长、小穗粒数、穗粒数、穗粒重、千粒重以及蛋白质含量、湿面筋含量都有较大的相关性。聚类分析将参试的117份资源聚为6类。     

转RD29A:DREB1A融合基因小麦的获得及其抗旱性研究

为了提高小麦的抗旱能力，通过转基因将拟南芥 RD29A:DREB1A转入到小麦品种陇春30中，成功获得三个单拷贝本底DREB1A蛋白低表达水平的纯合转基因家系，并在干旱胁迫下测定了其生理指标及产量相关农艺性状。结果表明，与陇春30相比，转基因小麦的脯氨酸和可溶性糖含量以及SOD、CAT和POD活性都显著提高，H₂O₂含量、MDA含量和相对导电率均显著降低，株高、穗长、穗粒数、千粒重、地上生物量显著增加，说明 RD29A:DREB1A外源基因的导入能够显著增强陇春30的抗旱性。     

节节麦大穗大粒相关农艺性状的遗传分析

节节麦(Aegilops tauschii,DD)是六倍体普通小麦D基因组的祖先,其自然类群中含有丰富的抗逆、高产基因,利用其与四倍体硬粒小麦合成的六倍体小麦在现代小麦育种中得到了愈来愈多的应用。本课题在野生节节麦类群中发现了大穗、大粒材料AT462,利用其作母本与节节麦材料AT18(强分蘖)杂交;构建了F2、F3群体,通过调查亲本和群体单株的穗长、小穗数、粒长、粒宽和粒重等表型,对这些穗部性状进行了相关性分析和遗传分析。结果表明:(1)在F2和F3群体中,粒重、粒长与穗长之间不存在显著相关性,而且穗长与粒宽之间在两个群体中的平均相关系数绝对值小于0.1,粒重与小穗数之间的相关系数绝对值小于0.2,表明节节麦大粒相关性状不受穗长的影响,受小穗数影响也较小;(2)采用F2单世代分离分析的方法对节节麦AT462×AT18的F2群体大穗、大粒相关性状进行遗传分析,其中穗长受2对具有加性效应的主效基因控制;粒重和小穗数均同时受2对基因的加性效应、显性效应以及互作效应控制,其中加性效应占主导地位;粒长、粒宽均受2对基因的加性效应、显性效应以及互作效应控制,且三种效应较为均衡。这说明控制节节麦粒重、穗长、小穗数等产量性状相关基因的加性效应在遗传中占主导地位,在育种中较易利用,且其主效基因的遗传力达0.9。     

北部冬麦区旱地小麦品种的演变规律

为了给北部冬麦区旱地小麦育种提供参考,利用1986-2015年国家北部冬麦区旱地小麦长治区试点参试品种的试验资料,研究其演变规律,并对产量和主要农艺性状进行相关和通径分析。结果表明,28年间北部冬麦区旱地小麦品种产量呈逐年递增趋势,年平均遗传进展分别为68.163kg·hm~(-2)或1.57%。主要农艺性状演变的总趋势是,有效穗数和千粒重增加,穗粒数略有减少,株高降低,抽穗期和成熟期提前,灌浆期延长,其年平均遗传进展分别为0.18%、0.26%、-0.03%、-0.26%、-0.12%、-0.05%、0.17%。从产量及主要农艺性状变化趋势和变异情况及区域布局、气候条件和育种现状分析,选育抗旱节水性好、高产稳产适应性广的品种是北部冬麦区旱地小麦育种面临的挑战和最终目标。为了适应当前耕作制度、生产条件和气候变化的影响,北部冬麦区旱地品种选育应在加强品种抗旱节水性选择的基础上,通过适当降低株高增强抗倒性来进一步增加穗数,通过选育穗子较大、小穗数适中、结实性好的品种来提高穗粒数,通过选择灌浆期长且灌浆速率高的品种来提高品种的千粒重。     

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。     

播期对不同穗部特征小麦品种(系)生育期和农艺性状的影响

为了解播期对多小穗和寡小穗小麦生育期及农艺性状的影响,对13份不同来源的小麦品种(系)两年分期播种的生育期和6个农艺性状(株高、单株有效分蘖数、穗长、每穗小穗数、穗粒数和千粒重)进行了分析和评价。结果表明,播期的推迟导致材料间出苗期差异变大,抽穗期差异缩小,但开花期和成熟期差异变化不大,各农艺性状值减小。经方差分析,各农艺性状在不同播期和品种(系)间均存在极显著差异,其中单株有效分蘖数的变异系数最大,穗粒数次之,每穗小穗数最小。多小穗材料10-A和寡小穗材料BE89的穗长、每穗小穗数和穗粒数在播期间差异较小。经相关分析,播种至出苗和分蘖至抽穗天数与温度呈极显著负相关,出苗至分蘖和开花至成熟天数与平均日照时间呈显著负相关,抽穗至开花天数与温度和降水量呈显著负相关。经多元逐步回归分析,日最高温和日均温对多小穗和寡小穗材料的分蘖至抽穗天数有显著影响,平均日照时间在开花期、日最高温在成熟期分别对多小穗材料发育有显著影响。由此可见,小穗数特异性材料的每穗小穗数在不同播期下能保持稳定。     

转TaSCL14基因小麦的遗传稳定性及农艺性状分析

为了获得农艺性状优良的转TaSCL14基因小麦品系,以普通小麦品种小偃39为受体获得的转TaSCL14基因小麦T1～T3代株(系)为材料,对其中TaSCL14基因的遗传稳定性和主要的农艺特性进行分析。结果表明,转TaSCL14基因小麦的T1和T2代植株的阳性率分别达到55.9%和85.6%,穗粒数、冬前分蘖与对照存在显著差异;T3代4个转基因株系3-4、3-7、3-8和3-11的阳性率达到90%以上,且TaSCL14基因在各株系中的表达水平都高于对照。与野生型相比,转基因小麦T3代部分株系的冬前分蘖、冬后分蘖、有效分蘖和小穗数均较野生型呈显著或极显著提高,但千粒重都较野生型有所降低,其中株系3-4和3-7降低幅度较大,分别达到显著和极显著水平。以上结果说明,TaSCL14基因的过表达能够影响转基因小麦的部分农艺特性,并且在株(系)间有差异。     

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。     

黄淮流域部分小麦种质材料抗旱和品质特性的评价及筛选

为了筛选出兼顾小麦抗旱性和优良品质的小麦种质,于2012-2014年通过杨凌和永寿两个点的田间试验,对黄淮流域116份小麦种质材料的抗旱性和品质进行了鉴定。结果共筛选出抗旱小麦种质材料10份,旱地强筋小麦种质材料24份,其中,强筋抗旱小麦种质材料仅4份,即98-10-30、PB1070、新9408和XNCW3。此外,本研究还发现,有效穗数、穗粒数和单株产量在两年试验中均与抗旱系数、抗旱指数和抗旱系数的加权隶属函数呈极显著相关关系,说明有效穗数、穗粒数和单株产量可以初步作为小麦抗旱鉴定和旱地品种选育的初选指标。     

小麦-簇毛麦T4DL·4VS易位染色体对小麦农艺性状的影响

为了进一步探究小麦-簇毛麦T4DL·4VS易位系的育种利用价值,选用以T4DL·4VS易位系为亲本组配的5个F2群体为试验材料,研究了T4DL·4VS易位染色体在不同遗传背景中对小麦农艺性状的影响。结果表明,在所有组合中,T4DL·4VS易位染色体对有效穗数、每穗小穗数和穗粒数无明显影响;在与郑麦9023、周9823和绵阳26配置的3个组合中,T4DL·4VS易位染色体对株高表现出一定的正向效应;在与周9823、石4185和扬麦15配置的3个组合中,T4DL·4VS易位染色体对千粒重表现出负向效应;在与郑麦9023、周9823和扬麦15配置的3个组合中,T4DL·4VS易位染色体对穗长表现出负向效应;在与扬麦15配置的组合中,T4DL·4VS易位染色体对叶面积表现出一定的负向效应。可见在不同背景中T4DL·4VS易位染色体对农艺性状的遗传效应有所不同。