小麦抗穗发芽研究方法的初步评价

对 10 6份小麦不同灌浆时期的穗发芽和种子发芽进行了测定 ,7份具不同穗发芽抗性基因型的完整穗、脱粒种子和切取的胚部发芽测试以及抗穗发芽小麦与易穗发芽小麦杂交的F2 单株测定与遗传分析。结果表明 :①由于不同基因型的灌浆速度、生理成熟和种子脱水速度不同 ,导致不同基因型的发芽高峰值出现在不同时期 ;②不同基因型的胚发芽率随灌浆期延长而增加 ,种子发芽和穗发芽率则呈现各自的高峰值 ,说明不同基因型的穗发芽抗性来源于胚以外的其他方面的抑制 ,因而在作遗传分析时 ,F1植株上的种子 (胚 )发芽应视为F1的表现 ,其他类推 ;③由于穗发芽受环境影响很大 ,通过简单的“抗×易”杂交和F2 的单株测试 ,有时不能准确地判定控制基因的数目 ,而单体和双端体分析能够较好反映基因所在的染色体或染色体个数和表达的显隐性关系等 ;④由于很难一次性地确定F2 所有单株的真实差异 ,因而在进行分子标记时 ,经过多年测定的稳定株系为对象较为可靠 ;⑤对穗发芽测试所涉及的问题作了简要讨论。     

小麦抗穗发芽的鉴定及其灌浆过程中胚、种皮和颖壳三因素与籽粒发芽率的关系

通过对7个小麦品种开花后不同天数的整穗发芽率、脱粒种子发芽率和切胚发芽率的测定，结果表明：不同品种间稳发芽抗性的差异主要是生理性抑制程度的不同，并且在开花20天之前，这种生理性抑制主要存在于颖壳内。由此认为可以在早期通过植物体的其他生理生化测定来判断不同品种的穗发芽抗性。同时筛选出一份抗穗发芽的白位改良品种。     

抗收获前发芽小麦品种的初步研究

将36个普通小麦品种的完整穗卷在纸巾里做发芽试验,测定了穗发芽度和穗发芽率,并在皮氏培养皿里测定了22个品种的种子休眠性。在本研究中,腊熟期种子休眠的白粒地方品种“宜宾白麦子”最抗穗发芽。讨论了影响穗发芽的其它因素。     

抗穗发芽性鉴定在小麦杂交育种中的应用

对１００个小麦新品种（系）和６２个杂交高代品系的抗穗发芽性进行了鉴定，并通过４个抗穗发芽性不同的白皮小麦品种的完全双列杂交，分析了抗穗发芽性的配合力，结果表明，抗穗发芽育种，要注意对亲本的抗穗发芽性鉴定与组合选配，根据穗或籽粒发芽率，对杂交后代在早代进行选择，可望取得较好的效果，新品种（系）育成后还要进行鉴定，以诉地区和价值。     

小麦整穗发芽的QTL定位分析

为了研究小麦穗发芽的抗性水平,揭示其遗传机理,并筛选抗性较强的家系用于育种实践,利用黄淮海地区主要推广的两个小麦品种花培3号／豫麦57构建的DH群体和基于混合线性模型的QTLNetwork2．0软件,对3种环境下的小麦整穗发芽进行了QTL定位分析。3种环境条件下分别检测到3、3、2个与整穗发芽相关的加性QTL位点,这些位点分别位于1B、2B、4A和5D染色体上,总共可解释23．28％、21．83％和11．55％的表型变异。在所有检测到的QTL位点中,只有qPhsSD．1位点在3个环境中均能检测到,剩余位点只能在单独一个环境中检测到。3种环境条件下分别检测到2对、1对和2对上位性位点,总共可解释8．01％、9．50％和21．67％的表型变异,不同环境条件下,检测到的上位性位点均不相同。结果表明,小麦整穗发芽的遗传同时受加性效应和上位性效应控制,且易受环境条件的影响。     

转基因抗穗发芽小麦的获得

以易穗发芽小麦幼胚为受体,用基因枪法对TrxS反义基因(目的基因)和Bar基因(标记基因)进行了共转化;通过对轰击后的小麦幼胚进行愈伤组织诱导、胚性愈伤组织分化和生根培养,获得再生植株;经分子检测证实在3个受体材料上获得转基因再生植株和可遗传的转基因后代.通过培养皿籽粒发芽试验、离体整穗保湿发芽试验和温室模拟降雨穗发芽试验,均证明转基因后代材料具有延缓籽粒发芽和抗穗发芽的特性.     

抗穗发芽?抗倒伏及早穗型小麦种质的筛选

[目的]筛选适宜河南省南阳地区种植的优异小麦种质资源。[方法]在隶属黄淮麦区的陕西杨凌种植296份小麦品种,对这些品种同时进行抗穗发芽性、抗倒性及早穗型鉴定。[结果]在对抗穗发芽方法进行优化的同时,对穗发芽抗性进行分级,找到适宜进行穗发芽抗性鉴定的最佳阶段为6月20日之前,筛选出113份抗穗发芽材料,其中31份对穗发芽表现为高抗,82份为中抗。采用穗发芽标记Vp1B3对113份抗穗发芽材料进行检测,发现3.5%的材料含845 bp带型,69.0%的材料含569 bp带型,27.5%的材料含652 bp带型,进一步表明569 bp的带型为抗性条带;充分利用杨凌地区2014年4月中上旬自然大风进行抗倒性鉴定,筛选了203份抗倒伏材料;以周麦18为对照筛选出136份早穗型冬性材料,以偃展4110为对照筛选出35份早穗型春性材料;最终筛选出抗穗发芽、抗倒伏、早穗型的种质20份。[结论]该研究可为南阳地区抗穗发芽、抗倒伏及早穗型材料的引种提供参考。     

水稻穗发芽调控基因OsVP1的RNA干涉载体构建及遗传转化研究

【目的】穗发芽是种子在收获前遇到阴雨潮湿环境时,在田间母体植株上发芽的现象,是水稻生产中的一个重要限制因素。水稻穗发芽的表现性状和玉米种子特异的viviparous1(vp1)突变体表型非常相似。VP1是种子成熟和休眠所必须的脱落酸信号转导途径中的重要转录因子,因此利用转基因技术研究水稻同源基因OsVP1的生物学功能对有效控制杂交水稻穗发芽的发生和危害具有重要意义。【方法】将水稻OsVP1片段导入到植物表达载体pHB,构建OsVP1的RNA干涉植物表达载体pHB-OsVP1RNAi;通过根癌农杆菌介导转入水稻品种日本晴,并获得阳性植株。【结果】半定量RT-PCR分析显示,转基因植株胚中的OsVP1表达量明显低于野生型日本晴植株;萌发试验表明,转基因植株T1种子的萌发速率与野生型日本晴相比有明显的提高。并且在外加不同浓度的脱落酸(ABA)处理的溶液中,与野生型日本晴相比转基因种子萌发速率所受到的抑制较小;同时,在转基因植株T2新收获的稻穗的萌发试验表明,转基因的稻穗出现了明显的穗发芽现象。【结论】水稻OsVP1的RNA干涉能够提高种子的萌发速率以及诱发稻穗的穗发芽。     

小麦抗穗发芽特性的研究

1986—1987年研究了16份小麦品种(系)的抗穗发芽特性。结果表明,不同品种收获前籽粒都可能出现最高发芽率(HGR)或穗发芽危险期(SDP),SDP的长短和出现时间及HGR的大小因品种而异;a淀粉酶只在籽粒临近成熟时才与穗发芽有关;颖壳的发芽抑制物和机械抑制力对籽粒吸水和穗发芽都有重要作用。据此,小麦抗穗发芽可分为三种型式,并且评价了各品种在抗穗发芽中的地位,以万县白麦子、江安油麦和巴州大白麦最抗穗发芽;库尔勒红冬麦、84—1155和81—5最不抗穗发芽。作者认为,选择颖壳中有较多发芽抑制物的材料是抗穗发芽育种的有效手段之一。     

种胚特异性表达番茄SlABI3对水稻冈46B穗萌的抗性研究

【目的】利用水稻胚特异表达基因OsVP1的启动子驱动与OsVP1同源的番茄SlABI3在穗萌严重的水稻保持系冈46B中表达,以增强冈46B对穗萌的抗性,进而为改良水稻穗萌抗性的分子设计育种提供理论依据。【方法】构建SlABI3的胚特异表达载体pHB-OsVP1P::SlABI3,利用根癌农杆菌介导的遗传转化法将其导入籼稻冈46B中,通过研究转基因和野生型植株的穗萌差异,验证种胚特异表达的SlABI3在穗萌抑制中的生理功能。【结果】获得了pHB-OsVP1P::SlABI3转冈46B的转基因植株;转基因植株种子的萌发速率较野生型冈46B慢,并且萌发后第8天转基因植株的苗长、根长显著（P<0.05）短于野生型冈46B;此外,在不同浓度ABA处理的试验中,随着ABA浓度的升高,转基因和野生型种子的萌发速率都呈现下降的趋势,但转基因种子的萌发速率均比野生型种子慢。【结论】SlABI3在水稻胚中特异表达能够降低种子的萌发速率并且抑制穗萌发生。     

穗发芽小麦面团流变学特性动态研究初探

为研究穗发芽对小麦面团流变学特性的动态影响,对大田生产条件下的轻度穗发芽和正常的小麦品种龙麦26进行了面团不同醒发时间的拉伸仪(45、90、135min)和吹泡示功仪(28、45、90、135min)等全面的品质分析。结果表明:当小麦穗发芽程度较轻时,无法通过面粉蛋白、干面筋、湿面筋含量、面筋指数、沉降值、粉质参数和吹泡参数这些品质指标的数值大小来判断被测样品是否为穗发芽小麦或穗发芽的程度。拉伸数据表明穗发芽龙麦26面团最大拉伸阻力在90min时最高,变化趋势为先增加后减少,各阶段的最大阻力均明显低于一般年份龙麦26应有的数值。而正常龙麦26面团最大拉伸阻力在135min时最高,变化趋势为随着时间的增加逐渐变高,且各阶段的阻力明显高于穗发芽龙麦26。因此在没有测试降落值条件的情况下,可以通过拉伸参数及动态趋势来推测样品可能为穗发芽小麦及穗发芽程度。吹泡数据与拉伸数据的意义有很大差别。穗发芽和正常龙麦26面团的P值和W值变化趋势都是随着时间的增加逐渐变低。28min时穗发芽龙麦26的吹泡数据好于正常龙麦26,但90和135min则相反,原因是穗发芽龙麦26面团的下降程度较大。由此说明不同仪器间的品质指标均有着各自的特殊性,不能相互替代。     

小麦红粒性状遗传研究进展

小麦按子粒外观颜色的不同,大多可划分为白粒小麦和红粒小麦。小麦种皮颜色对小麦穗发芽抗性和加工品质都有影响。在受穗发芽危害比较严重的长江流域和东北春麦区,红粒小麦品种所占比例较高。综述了小麦红粒性状的遗传基础、形成机制以及其与穗发芽抗性的关系。     

小麦穗发芽抗性鉴定标准的改进与优化

参照农业部小麦穗发芽抗性鉴定行业标准(NY/T 1739-2009)对国家小麦良种联合攻关2018-2019年度40份小麦新品系进行穗发芽抗性鉴定.结果 发现,黄淮南片广适组和抗赤霉病组等29份半冬性小麦品系穗发芽抗性均为感或高感,未鉴定出抗性品系,且品系间变异系数(11.23％和22.06％)明显低于长江上、中下游区试验组的11份品系(88.09％,45.45％),半冬性品系的穗发芽抗性区分度较低.因此,根据该行业标准,从2019-2020年度128份国家小麦良种联合攻关参试品系中随机选取25份和18份试验材料,分别设置2、3和4d共3个发芽处理时间,研究不同发芽时间对穗发芽抗性鉴定的影响,并对穗发芽时间进行优化,以确定合适的穗发芽处理时间.结果 表明,和穗发芽3、4d相比(27.44％,13.84％),发芽2d的品系间穗发芽抗性差异明显(高感—高抗),变异系数较大(46.26％,54.89％).进一步对128份品系的穗发芽抗性鉴定,结果也发现发芽处理2d,各参试组穗发芽抗性变异较大,能够有效区分半冬性品系间抗性水平,与生产实际相符.     

小麦重组自交系群体穗发芽抗性的鉴定方法与分析

小麦收获前穗发芽是一个世界性的问题,严重影响小麦的产量和后期加工品质.一个简单可靠的穗发芽抗性鉴定方法对于小麦抗穗发芽育种工作有着重要的意义.本试验利用万县白麦子/京411重组自交系群体(RIL)202份家系为试材,检测其F2-6,F2-7两年的发芽率和发芽指数,分析发芽率和发芽指数在年份内和年份间的相关系数变化情况,旨在找到一种简单易行的鉴定小麦穗发芽抗性的方法.结果表明,同一年份内,从发芽后第1 d到第7 d,发芽率和发芽指数的相关性均极显著,用发芽后第3 d发芽率或发芽指数来鉴定小麦穗发芽抗性效果较好;不同年份间,从发芽后第2 d到第7 d,发芽率与发芽率的相关性、发芽指数与发芽指数的相关性均极显著,用发芽指数来衡量小麦穗发芽抗性较发芽率更稳定;两年重组自交系群体发芽指数分布频率表明,发芽后第3 d发芽指数正态分布最集中,综合各种参数可得出用小麦发芽后第3 d发芽指数来鉴定小麦抗穗发芽性效果最佳.     

节节麦抗穗发芽基因的染色体定位及其抗性机理

 利用长休眠的河南节节麦与四倍体小麦矮兰麦杂交并经人工加倍合成的新六倍体小麦RSP,其节节麦抗穗发芽特性得到表达。通过对RSP不同灌浆期及不同发芽处理研究表明,在开花后35d的穗发芽高峰期其发芽率也仅为6.06％。其抗穗发芽的因素主要来自种子的抑制,麦穗的机械作用和颖壳内含物的抑制较次。利用RSP对节节麦的抗穗发芽基因进行定位分析,结果表明,RSP的抗穗发芽基因是隐性单基因位于2D染色体上。     

转反义trxs基因小麦籽粒发育过程中基因表达差异

为探讨反义trxs基因在转基因抗穗发芽小麦中的作用机制,以转反义trxs基因和非转基因小麦开花后5~30 d的籽粒为材料,采用mRNA差异显示技术分析了转基因与非转基因小麦在籽粒形成过程中的基因表达差异。结果表明,在籽粒发育过程中,转基因与非转基因小麦存在明显的基因表达差异,差异可归纳为转基因增强型、转基因减弱型、转基因特异型和沉默型4种类型,而且特异型表达明显高于增强型和减弱型;差异条带数随种子成熟度的增加而不断增多,到花后第25天达到最高(77条),然后略有下降,且在胚乳中的差异明显高于胚中的。     

水稻穗发芽研究进展

作物收获前的穗发芽是一个严重的全球性农业生产问题。经过漫长的驯化过程,栽培作物的休眠 水平普遍低于野生祖先。尽管休眠期的缩短可能提高作物的繁殖代数和农业产值,但过早的休眠释放使作物在 成熟收获前发生穗萌发,造成巨大的经济损失。从穗发芽的生理基础、穗发芽相关 QTL 和基因、穗发芽防控及 展望等方面对水稻穗发芽现象进行梳理,认为高含水量是水稻种子萌发和穗发芽的先决条件,该过程中,淀粉 酶活性增强和可溶性糖含量升高为穗发芽提供能量,水稻籽粒中植物激素 ABA 和 GA 的含量及种子对二者的敏 感性是决定穗发芽的关键所在。近年来,穗发芽相关 QTL 及其功能基因的挖掘为阐明水稻穗萌机理以及培育穗 发芽抗性品种提供重要依据。从长远来看,广泛开展水稻种质资源鉴评,尤其在野生稻、地方品种中寻找丢失 的休眠基因,并通过分子育种途径聚集此类基因,培育抗穗萌品系（品种）,对于解决穗发芽问题、提高水稻 产量和品质、保证国家粮食安全具有重要意义。     

山西省冬小麦品种穗发芽抗性鉴定研究

对２３５个小麦品种（系）成熟期穗发芽抗性鉴定的研究结果表明，红粒品种普遍抗穗发芽，但不少白粒品种抗性亦较强，颖壳颜色与抗性无关，山西省育成品种（系）的抗性稍差于国外品种。从山西省的１５２份白粒品种中鉴定出８份较抗穗发芽的品种，以供育种及专题研究利用。     

中国小麦抗穗发芽种质资源的挖掘与创制

根据4年的表型数据,并结合实验室开发和鉴定的13个分子标记,对我国833份小麦种质资源（主要包括278份小麦微核心种质、124份地方品种和431份现代推广品种及高代品系）穗发芽抗性进行鉴定。结果表明,13个分子标记鉴定的抗/感穗发芽等位类型间相对发芽指数（RGI）差异均达显著或极显著水平,其中TaMFT-222和Ta MFT-194标记鉴定的差异最大,U值分别为14.98**和11.30**,均达极显著水平,其优异等位类型可以降低相对发芽指数0.21～0.32。其次是Sdr2A、CNGC2AL、Vp1-b2、Ta MKK3-A、PM19、CAPS-2AL、A17-19和EX06323标记,其等位类型间穗发芽抗性差异也均达极显著水平;Qsd1和Barc321标记也能显著区分穗发芽抗性。共计鉴定出63份穗发芽抗性较好的种质资源,其中达到抗的有41份,多为红皮品种和地方品种;达到中抗的有22份,白皮半冬性居多。利用分子标记辅助选择,并结合杂交聚合,创制出12份穗发芽抗性水平达到中抗和抗的种质资源,至少携带3个抗穗发芽基因/位点。该结果为抗穗发芽新品种选育提供重要遗传资源。     

外源ABA对两粒色小麦品种穗发芽及品质的影响

【目的】西南麦区收获季多阴雨导致籽粒易穗发芽是造成该区域小麦品质变劣和商品性差的重要影响因素。研究脱落酸（ABA）喷施时期和喷施浓度对小麦穗发芽抑制效果及其对小麦籽粒品质的影响,提出适宜该区域的ABA喷施组合技术模式,为生产上利用植物生长调节剂调控穗发芽和改善小麦品质提供理论依据与技术支撑。【方法】以易穗发芽白皮小麦品种中科麦138和抗穗发芽红皮小麦品种绵麦367为试验材料,在灌浆初期（15 DAA）、灌浆后期（30 DAA）以及生理成熟期（35DAA）,喷施不同浓度ABA（0、50、100 mg·L ^-1）,研究其对两粒色小麦品种穗发芽表型,灌浆期间α-淀粉酶活性、籽粒可溶性糖和淀粉含量动态,收获后籽粒蛋白质、湿面筋含量、沉淀值,淀粉组分及RVA特征值的影响。【结果】（1）花后喷施不同浓度ABA对小麦穗发芽均有抑制作用,2个年度均以花后30 d喷施抑制发芽效果最好;收获期雨水较少年份（2018年）施用50 mg·L ^-1喷施浓度即可,中科麦138生理成熟期及蜡熟期的粒发芽率较对照下降13.8和3.8个百分点,绵麦367则较对照下降23.5和9.7个百分点;收获期雨水较多年份（2019年）则以100 mg·L ^-1喷施浓度抑制作用更优,中科麦138生理成熟期及蜡熟期的粒发芽率较对照下降22.5和19.6个百分点,绵麦367则较对照下降10.0和12.0个百分点;同时,不同时期不同浓度ABA处理后对种子发芽的抑制作用均在收获后60 d得以解除,不影响后续正常发芽。（2）外源喷施ABA后可降低α-淀粉酶活性,对穗发芽敏感期（花后35—45 d）α-淀粉酶活性抑制作用显著,以花后30 d喷施抑制效应最好,该时期喷施100 mg·L ^-1ABA,花后45 d籽粒α-淀粉酶活性较对照下降30.1%,可溶性糖含量较对照下降41.9%,而淀粉含量较对照提高10.2个百分点,淀粉水解受到抑制。（3）喷施ABA后可提高蛋白质质量,100 mg·L ^-1喷施浓度处理的沉淀值较CK提高4.3%—8.8%;外源喷施ABA对籽粒淀粉组分及面粉糊化特性影响更大,处理后支链淀粉含量增加进而总淀粉含量增加;100 mg·L ^-1喷施浓度处理的支链淀粉和总淀粉含量分别较CK增加8.1和7.6个百分点,直/支比下降18.2%,面粉糊化特性进一步改善,降落值、峰值粘度和崩解值提升,随浓度增大呈增加趋势,100 mg·L ^-1喷施浓度处理的降落值、峰值粘度和崩解值较CK提高幅度分别为20.9%—24.2%、26.5%—51.4%和12.4%—43.4%。【结论】西南麦区于花后30 d喷施50—100 mg·L ^-1ABA,可有效抑制穗发芽敏感期α-淀粉酶活性,抑制淀粉水解,降低穗发芽率和粒发芽率,提高蛋白质质量,并可增加支链淀粉含量和总淀粉含量,降低直/支比,改善面粉的糊化特性,可作为西南麦区生育后期增强小麦穗发芽抗性及减损提质的重要栽培管理措施,建议加大其示范与推广力度。