黄淮麦区小麦抗赤霉病新种质的创制和筛选

为了创制和筛选黄淮麦区小麦抗赤霉病新种质,以济麦22为受体,采用分子标记辅助选择与连续回交相结合的方法,将小麦赤霉病抗源苏麦3号抗病主效QTL导入黄淮麦区小麦品种济麦22;对黄淮麦区育成的564份品种（系）采用单花滴注方法进行连续3年赤霉病抗性鉴定和筛选。结果创制含苏麦3号抗赤霉病主效QTL的材料18份,其中4份农艺性状与济麦22相仿,赤霉病抗性明显提高;通过筛选获得赤霉病抗性水平达中感以上的材料18份,分子标记和 Fhb1基因鉴定结果表明,其中9份材料不含有 Fhb1基因,其抗赤霉病主效基因可能与苏麦3号不同。这些创制和筛选获得的抗赤霉病种质材料将为提高黄淮麦区小麦赤霉病抗性提供有益帮助。     

小麦TaWRKY2基因组分析及在进化和育种材料中的检测

小麦WRKY转录因子在抗旱抗逆等方面有重要作用。为小麦抗旱抗逆分子模块组装育种提供参考,本研究在已有小麦TaWRKY2基因cDNA序列（GenBank登录号：EU665425）的基础上,从小麦品种晋麦79号中克隆获得TaWRKY2基因全长序列,并对TaWRKY2的基因结构、基因组信息进行研究,同时检测其在部分小麦亲缘种、黄淮麦区水旱地代表品种、本课题组选育的高代品系及部分水旱地杂交组合F₁代中的分布。结果表明,克隆所得到的TaWRKY2基因全长DNA序列包含4个外显子和3个内含子,其中,3个内含子长度变化范围为111~172 bp;外显子和内含子的交接处序列符合GT-AG原则;与乌拉尔图小麦（Triticum urartu,AA）和粗山羊草（Aegilops tauschii,DD）中的片段序列同源性分别为93%和99%,与中国春小麦（AABBDD）1AS、1BS和1DS染色体的片段序列同源性分别为93%、88%和99%。除野生一粒小麦外,在小麦进化祖先种、黄淮海水旱地推广的代表品种、课题组选育的高代品系及F₁代共78份材料中,都能够检测出该基因的普遍存在,说明该基因可应用于小麦抗旱抗逆分子设计育种中。     

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。     

野生二粒小麦抗条锈病基因 YrH52的RGA分子标记

为开发与野生二粒小麦抗条锈病基因YrH52紧密连锁的分子标记,并为该基因的克隆及应用奠定基础,运用RGA (Resistance gene analog) 分子标记法,以 YrH52定位作图F₂群体形成的F₄抗性和感病基因池（Gene pool）及其亲本（抗病材料H52与感病材料Ldn）进行多态性筛选分析,共获得17个RGA分子标记。使用已有的遗传图并进行MultiPoint分析,构建了由与抗性（H）和感病(L) 两个亲本对应的显性位点组成的两个遗传图,即H遗传图和L遗传图。在H图中, YrH52与10个RGA标记,即 X_uhw3, X_uhw17, X_uhw18, X_uhw23, X_uhw36, X_uhw38, X_uhw46, X_uhw59, X_uhw62 和 X_uhw73 紧密连锁, 其中 X_uhw23 标记为共显性分子标记,连锁距离为1.0 cM。在L图中,发现 X_uhw57, X_uhw68, X_uhw189, X_uhw192及其 X_uhw23与 YrH52 相聚成簇（Cluster）。本研究结果说明RGA分子标记结合集群分离分析法 （Bulked segregant analysis,BSA）是一种快速开发与小麦抗病基因紧密连锁标记的有效方法,对小麦抗条锈病分子育种和抗病基因的克隆具有促进作用。     

宁夏小麦种质资源穗发芽抗性鉴定及相关分子标记的有效性评价[HT7”SS][HJ]

为鉴定宁夏小麦种质资源的穗发芽抗性,挖掘抗穗发芽种质资源,筛选在宁夏引黄灌区生态条件下能有效鉴定小麦穗发芽抗性的分子标记,测定了185份小麦种质资源的发芽指数（GI）、整穗发芽率（SGR）,并利用5个穗发芽相关基因的KASP标记 Phs646、 Phs666、TaMFT、TaDAR和 Vp1B1-83对参试材料进行基因型检测,分析基因型与GI、SGR的相关性。结果表明,185份小麦种质资源GI的平均值为 16.74%,变化范围为0～77.35%;SGR的平均值为40.84％,变化范围为0.38%～99.69%;有22份种质资源的GI和SGR均小于5.0％。5个分子标记中, Phs646、 Phs666与GI和SGR显著相关（P＜0.01）;标记 Vp1B1-83与SGR显著相关（P＜0.01）,与GI相关不显著;TaMFT和TaDAR与GI和SGR都不相关。表明分子标记 Phs646、 Phs666可用于宁夏引黄灌区小麦穗发芽抗性的分子鉴定, Vp1B1-83可作为该地区穗发芽抗性分子鉴定的参考标记。结合穗发芽抗性鉴定和分子标记检测结果,筛选出冬育5号、宁春22号、Bastian、毛火麦、山麦、白秃子、白毛火麦共7份具有低GI和SGR值及较高穗发芽抗性基因频率的种质资源。     

节水灌溉条件下不同施磷量对冬小麦磷素吸收利用的影响

为提高节水灌溉条件下小麦磷素利用效率,以济麦22和石优20为材料,设置60、120和180 kg P₂O₅·hm^-2三个磷素供应水平（分别用P₆₀、P₁₂₀和P₁₈₀代表）研究了节水栽培下磷素（P）用量对小麦P吸收和利用特性的影响。结果表明,供试小麦品种在各生育时期植株干重均随施P水平增高而提高;低P（P₆₀）水平下石优20植株干重较大,在高P（P₁₈₀）水平下济麦22则植株干重较大。两小麦品种各生育时期植株P含量均以高P处理下较高,且石优20高于济麦22。随施P水平的增高,小麦植株P累积量增多, P累积速率增大,以开花至成熟期P累积速率较高,且施P水平对P累积速率有正向调控作用。成熟期,植株各器官的干重、P累积量和P分配比例均以籽粒最高,茎秆和叶鞘及叶片次之,颖壳和穗轴最低;各器官P含量以籽粒最高,茎秆、叶鞘、颖壳和穗轴次之,叶片最低,表明生育后期植株体内P素主要向籽粒转运、积累。低P和中P（P₁₂₀）处理下,石优20产量显著高于济麦22;高P处理下,石优20的产量较济麦22低。随供P水平的提高,植株花前的P转运量和P转运效率增大,但P贡献率、P利用效率和P肥偏生产力下降。不同品种相比,石优20植株的花前P转运量和营养器官P贡献率与济麦22相近,但石优20的P收获指数、花前P转运效率、P利用效率和P肥偏生产力较济麦22低。研究表明,节水条件下,小麦养分高效品种石优20在低P水平下具有较高P吸收能力和籽粒产量,适当施P可增强济麦22植株生育后期P的吸收、利用能力和高产潜力。     

小麦BNS雄性不育基因连锁群分析和主效QTLs初步定位

为初步定位小麦温敏雄性不育系BNS中与不育相关的QTL及其所属连锁群,用BNS及其完全保持系郑麦366的F₂为作图群体,建立自交结实率和花粉可育率两个表型BSA池,选用均匀分布在小麦染色体上的710个SSR分子标记,在BSA池中筛选连锁标记,并进行QTL定位,同时用连锁标记引物在BNS DNA中重扩增,扩增产物序列在小麦基因组中进行比对,验证标记所属染色体并分子定位。结果表明,在2对BSA池中共筛选到12个连锁标记,涉及8个连锁群。单标记分析发现,5个连锁标记（Xwmc396、Xwmc517、Xbarc55、Xwmc332和Xwmc752）与不育QTL紧密连锁。用区间分析法分析发现,有2个主效不育QTL,分别为2B染色体上的 qBS1 （紧密连锁Xwmc332和Xbarc55）和7B染色体上的 qBS2 （紧密连锁Xwmc396和Xwmc517）。两个主效QTL的LOD值均大于5,贡献率均大于13%,且显性效应均大于加性效应。     

分子标记结合表型鉴定选育兼抗赤霉病、白粉病和条锈病弱筋小麦新品种扬麦38

长江中下游麦区是中国弱筋小麦优势产业带,小麦赤霉病、白粉病和条锈病是该麦区主要病害,当前弱筋小麦主导品种综合抗性较弱,影响其生产安全。为培育多抗优质弱筋小麦品种,以高产中筋小麦品种扬麦16为轮回亲本,以兼抗白粉病、条锈病的软质小麦92R137为供体亲本,构建了BC₁群体,利用分子标记在BC₁F₂代基础农艺性状较优良的株行中筛选抗白粉病基因 Pm21、抗条锈病基因 Yr26和软质麦相关基因 Pinb-D1a均纯合的单株,并鉴定BC₁F₆代对赤霉病、白粉病和条锈病的抗性,同时检测籽粒硬度、湿面筋含量、面团形成时间、稳定时间等重要品质指标以及小区产量,最终育成高抗赤霉病、免疫白粉病和高抗条锈病的弱筋小麦新品种扬麦38,于2022年通过国家农作物品种审定委员会审定。     

15个化杀杂交小麦亲本配合力和杂种优势群的初步研究

为给小麦杂种优势利用提供依据,以15份普通小麦为材料,采用NCⅡ设计组配44个组合,研究了8个农艺性状的杂种优势和配合力。结果表明,杂种F₁的杂种优势是普遍存在的,各性状大都表现出正向优势;周麦22、西农889、西农375和罗大穗316的产量性状一般配合力相对效应较高,参与组配的强优势组合较多。在44个杂交组合中,（D177×罗大穗316）、（周麦22×花培878）、（周98165×西农375）、（周麦22×西农889）、（周麦22×200(1)穗2）、（周麦22×郑育麦9987）、（周麦22×07常261）、（周98165×西农889）、（周麦22×罗大穗316）、（周麦22×西农375）为强优势组合。利用普通小麦亲本8个性状的一般配合力将15份亲本划分为5类,直接以普通小麦亲本8个性状的表现值亦可将15份普通小麦划分为5类。     

小麦籽粒性状的遗传效应分析及其育种策略

大粒性状对于小麦高产育种具有重要意义。为明确大粒型小麦新种质籽粒性状的遗传特性,以漯麦76（大粒型）和L529（小粒型）为亲本构建P₁、P₂、F₁、F₂、B₁和B₂共4个世代6个群体,利用SmartGrain软件获得籽粒性状数据,采用主基因+多基因混合遗传分析方法研究大粒性状的遗传规律。结果表明,千粒重的最佳模型为两对加性-显性-上位性主基因+加性-显性-上位性多基因遗传模型（MX2-ADI-ADI）,籽粒面积和粒长的最佳模型均为加性-显性-上位性多基因遗传模型（PG-ADI）,籽粒周长的最佳模型为两对加性-显性-上位性主基因遗传模型（2MG-ADI）,粒宽的最佳模型为两对加性-显性-上位性主基因+加性显性多基因遗传模型（MX2-ADI-AD）。综上,对大粒性状的选择,应采用“高粒重×高粒重”的组合配制方案构建F₂（单交）和B₂（大粒亲本回交）选择群体,多环境鉴定,以低代宽、高代严的选择标准,在高代对大粒性状进行选择。     

小麦面粉白度与色泽因子配合力及相关分析

为探讨面粉白度与色泽相关因子的遗传特性及相互关系,选择11个在面粉白度等性状方面具有不同特点的小麦品种作亲本,按5×6不完全双列杂交设计组配杂交组合,对30个F₁杂种和11个亲本的面粉白度与色泽相关因子进行了分析。结果表明,面粉白度、黄色素含量、多酚氧化酶活性在亲本表型值与其一般配合力效应值间存在显著的正相关。在亲本表型值间和一般配合力效应值间,面粉白度与黄色素含量均呈显著负相关,与多酚氧化酶活性间无显著相关性。面粉白度、黄色素含量和多酚氧化酶活性的广义遗传力和狭义遗传力都较高,主要受基因加性效应影响,适合在早代进行选择。德麦3号、济麦22号和济麦20号都能较好地降低后代的黄色素含量和多酚氧化酶活性,是小麦白度育种中较适宜选择的亲本。在优质中强筋小麦育种中,不应过分追求面粉的白度和亮度,但可通过对低多酚氧化酶活性和低黄色素含量的选择,培育面粉色泽优良的小麦新品种。     

黄淮南部和黄淮北部麦区小麦品种间的杂种优势、配合力及遗传特性分析

为了探讨黄淮南部和黄淮北部麦区小麦品种间的杂种优势以及主要农艺性状的遗传特性,以黄淮南部麦区的8个小麦品种和黄淮北部麦区的7个小麦品种为亲本配制56个不完全双列杂交组合,对亲本及杂交组合的9个农艺性状进行杂种优势、配合力及遗传特性分析。结果表明：（1）株高、千粒重和结实小穗数的平均中亲优势较高,单株粒数和穗粒数的平均中亲优势为负向优势,各性状均出现了中亲优势较高的组合,说明黄淮麦区不同生态区小麦品种间具有较强的杂种优势。（2）临Y8012、周麦27和邯生923单株粒重的一般配合力效应最高,其他农艺性状的一般配合力也基本上表现优秀,用作亲本可进一步提高组合的产量。单株粒重特殊配合力较高的组合为百农207×临Y8012、秋乐2122×邯生923、周麦27×济麦39、浚2016×冀麦181、周麦17×冀麦181。组合百农207×临Y8012、周麦27×邯生923和周麦27×济麦39两个亲本的一般配合力效应及特殊配合力效应均比较高,为本研究中的最优组合。（3）株高和千粒重的广义遗传力和狭义遗传力都较高,说明这两个性状加性效应较大且受环境影响较小,直接对这两个性状进行选择可取得良好的效果;单株粒重的广义遗传力较高,但其狭义遗传力较低,非加性方差成分占优势,因而对单株粒重直接选择效果不太显著,需要通过其他相关性状来辅助选择。     

Factorial cross analysis of pre-harvest sprouting resistance in white wheat

The lack of understanding of the genetics of sprouting resistance as well as the lack of white wheat germplasm with sprouting resistance is impeding the development and production of white wheat cultivars. Two sets of factorial crosses were made with 15 white wheat genotypes possessing different origins and different levels of sprouting resistance. These crosses were statistically analyzed to characterize the inheritance of sprouting resistance by assessing sprouting percentage in ears. In experiment I (5 × 10), it was shown that the general combining ability (GCA) effects of resistant (male) and susceptible (female) parents, and specific combining ability (SCA) effects were highly significant based on both single-year analysis and 2-year combined analysis. There was a significant genotype-year interaction, and the performance of F₁ hybrids was more vulnerable to environments than that of the parents. Hybrids have a greater risk of suffering from the sprouting damage than the pure lines. In experiment II (4 × 4), both GCA and SCA effects were significant for F₂s. Cultivars FLXXM, WXBMZ, SNTTM, ZTNEM and Fengchan 3 had higher sprouting resistance and are thus good donors in white wheat breeding programs for sprouting resistance.     

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。     

Physio-morphological Studies of F1 Hybrids in Rice (Oryza sativa L.): Photosynthetic ability and yield

Summary

Photosynthetic ability in terms of CO₂ exchange rate and leaf area, dry matter accumulation (dry weight) and other important growth components along with yield and yield contributing characters in two F₁ hybrids of Akebono × Chiyonishiki (A × C) and Zenith × Akebono (Z × A) were studied. The photosynthetic rate at the flowering stage was lower than that at the panicle initiation stage in all the inbred parent cultivars and F₁ hybrids. Heterosis in photosynthetic rate was higher at the panicle initiation stage than that at the flowering stage. Pre-anthesis leaf area in the F₁ hybrid was significantly larger than that in the parent cultivars. However, the post- anthesis decline in leaf area was more rapid in the F₁ hybrids than in the parent cultivars and its magnitude was the highest in the F₁ hybrid of Z × A which was tall having long and curved panicles. Pre-anthesis dry matter accumulation in both hybrids was significantly higher in the F₁ plants than the parental cultivars, but post-anthesis dry matter accumulation in the F₁ hybrid was lower than the mid-parental value in Z × A. The degree of heterosis in grain yield varied with the hybrid combination, an average heterosis being 1.03. Heterosis in grain yield was closely associated with heterosis in harvest index.     

灌水对不同小麦品种耗水特性和土壤硝态氮运移的影响

为了解灌水对不同小麦品种耗水特性和土壤硝态氮运移的影响,在大田条件下,以济麦20和泰山22为材料,设置4种水分处理[W0处理（全生育期不灌水）、W1处理（灌底墒水＋拔节水）、W2处理（灌底墒水＋拔节水＋开花水）、W3（灌底墒水＋拔节水＋开花水＋灌浆水）],每次灌水量60mm,分析了不同灌水处理下小麦0～200cm土层土壤含水量、土壤水消耗量、土壤硝态氮运移及籽粒产量的差异。结果表明,（1）依据土壤含水量受灌水影响的程度和变异系数,将0～200cm土壤分为3个层次：活跃层（0～60cm）、次活跃层（60～140cm）和相对稳定层（140～200cm）。（2）两品种W1处理的冬前、开花和成熟期0～60cm土层土壤硝态氮含量低于W0处理;冬前期60～140cm土层高于W0处理,140～200cm土层与W0处理无显著差异;开花期60～140cm和140～200cm土层高于W0处理;成熟期0～60cm土层高于W2、W3处理,60～140cm和140～200cm土层低于W3处理。拔节期济麦20W1处理60～140cm和140～200cm土层土壤硝态氮含量高于W0处理,泰山22的低于W0处理。（3）济麦20各处理0～200cm土层土壤水消耗量均高于泰山22。济麦20W1处理0～60cm和60～140cm土层土壤水消耗量高于W2处理,籽粒产量、水分利用效率高于W2、W3处理;泰山22W2处理0～60cm土层的土壤水消耗量与W1处理无显著差异,60～140cm和140～200cm土层的土壤水消耗量低于W1处理,水分利用效率与W1处理无显著差异,但高于W3处理,籽粒产量高于W1、W3处理。济麦20和泰山22分别以底墒水、拔节水各灌60mm和底墒水、拔节水、开花水各灌60mm为节水、高产、氮素淋溶量低的最佳灌水模式。     

甜玉米单倍体育种初探

利用Stock6与甜玉米自交系265OR1的29个F2诱导株对2个美国超甜玉米单交种和2个人工合成超甜玉米群体进行杂交诱导,通过子粒颜色和形态标记识别,结合田间鉴定筛选单倍体,利用0.05%秋水仙素+2%二甲基亚砜进行染色体加倍。结果表明,12个诱导株诱导出单倍体,共获得19株单倍体植株,平均单倍体诱导率为0.016%～0.237%,其中诱导株3-2、3-6和2-7诱导率相对较高。不同类型材料间被诱导频率差异明显,遗传基础复杂、有利基因频率相对较高的群体被诱导率显著高于单交种,相同类型材料间被诱导率差异不显著。经染色体加倍,成功获得4株双单倍体,加倍率21.05%。     

小麦品种潍麦8号2AS染色体上的抗叶锈病QTL定位

为了解小麦品种潍麦8号抗叶锈基因在染色体上的位置,利用EST标记对潍麦8号2AS染色体上的抗叶锈病QTL进行检测和分子作图。2011-2013年,对抗病品种潍麦8号×感病品种郑州5389杂交得到的179个F2:3家系及其亲本进行成株期抗叶锈病鉴定,得到表型数据。前期研究已利用SSR标记在潍麦8号2AS染色体上检测到一个主效QTL,为了寻找与该QTL距离更近的标记,本试验通过35个位于2AS染色体上的EST标记检测亲本及其F2:3家系,结果表明,4个EST标记与抗叶锈病QTL连锁,该QTL位点被定位在BE444541和CD452782之间,区间距离为11.3cM,3年解释的遗传变异分别为63.59%、62.48%和62.43%。     

黄淮主推小麦品种主要农艺性状配合力及遗传效应分析

为明确黄淮麦区主要推广小麦品种的主要农艺性状遗传规律,通过不完全双列杂交试验研究了济麦22、周麦22、矮抗58、西农979等8个小麦新品种9个主要农艺性状(株高、有效穗数、单株生物学产量、穗长、有效小穗数、穗粒数、千粒重、单穗重、单株粒重)的遗传力和配合力。结果表明,矮抗58、西农979和郑麦366株高的一般配合力较低,济麦22和矮抗58有效穗数的一般配合力较高,烟农19和郑麦366穗粒数的一般配合力较高,周麦22和济麦22千粒重的一般配合力较高,周麦22和烟农19的单株粒重、单株生物学产量和单穗重的一般配合力较高,新麦26和周麦22主茎穗长的一般配合力较高。周麦22/烟农19、济麦22/西农979、济麦22/郑麦366、矮抗58/烟农19四个组合的9个主要农艺性状的特殊配合力效应值均为正向效应。9个主要农艺性状的狭义遗传力差别较大,变化范围为2.83%~97.39%,其中,株高的狭义遗传力最高,达97.39%,其次为主茎穗长(72.07%)、千粒重(40.64%),这三者在杂交育种时以低世代选择效果较好;株高和单株生物学产量受加性效应(24.4、6.8)和显性效应(6.1、14.67)共同作用,株高以加性效应为主,单株生物学产量以显性效应为主;有效小穗数、千粒重和主茎穗长受加性效应(0.22、3.09、0.27)控制,穗粒数和单株粒重受显性效应(8.88、6.29)控制。