小麦转录因子基因TaNAC67参与调控穗长和每穗小穗数

NAC转录因子是植物特有的一类转录因子,在植物生长发育和逆境胁迫应答反应中发挥着重要作用。前期研究表明, TaNAC67参与对多种逆境胁迫的应答,过量表达能增强拟南芥的抗逆性。为进一步揭示其在调控小麦主要农艺性状发育方面的作用,本研究以36份普通小麦组成的高多态性群体为材料,测序分析了TaNAC67-6A、TaNAC67-6B、TaNAC67-6D序列多态性,发现TaNAC67-6A启动子区–1516 nt有1个A/G转换SNP,在–873～–748 nt处有1个126 bp的InDel; TaNAC67-6B启动子区–2014和–1916 nt处各有1个C/T转换SNP; TaNAC67-6D启动子区–1795 nt有1个T/G颠换SNP,编码区357 nt处有1个C/T转换SNP。根据多态性分别开发了功能分子标记,扫描由282份普通小麦构成的自然群体,并将基因型和表型性状检测结果进行关联分析,TaNAC67-6A、TaNAC67-6B的标记与表型性状无显著关联,而TaNAC67-6D的2个标记SNP-D-1和SNP-D-2分别与小麦穗长和每穗小穗数显著相关。单倍型分析发现,自然群体中存在3种主要单倍型,其中Hap-6D-3是增加穗长和每穗小穗数的最优单倍型,在我国小麦育种历史中受到了正向选择。转基因水稻表型分析发现,TaNAC67过表达能显著增加水稻主穗穗长、穗分枝和穗粒数,验证了小麦关联分析结果。因此,TaNAC67-6D可用于改良农作物穗部性状,其分子标记可用于小麦分子标记辅助选择育种。     

小麦粒重基因TaGW2-6A等位变异的组成分析及育种选择

位于6A染色体的Ta GW2是控制小麦籽粒大小的关键基因,已发现其第8外显子有一个T碱基插入等位变异,其启动子区存在Hap-6A?A及Hap-6A?G等位变异。利用高分辨率熔解曲线分析技术(high resolution melting curve analysis,HRM)和Hap-6A-P1/P2分子标记检测了316份小麦品种(系)的Ta GW2-6A基因在上述2个位点的等位变异,分析了其不同等位变异与粒长、粒宽和千粒重的相关性,并以大面积推广的大粒品种周麦22为例,解析Ta GW2-6A基因优异等位变异在系谱选育中的遗传传递。共检测到61份T碱基插入等位变异(命名为977T基因型)和255份无T碱基插入的等位变异(977?基因型)材料;在977T基因型中,Hap-6A?A(TA)和Hap-6A?G(TG)单倍型材料分别为29份和32份,在977?基因型中,Hap-6A?A(?A)和Hap-6A?G(?G)单倍型材料分别为160份和95份。关联分析表明,977T基因型与977?基因型的粒长(P0.05)、粒宽(P0.001)和千粒重(P0.001)均有显著差异,Hap-6A?A单倍型与Hap-6A?G单倍型的粒长(P0.05)、粒宽(P0.05)和千粒重(P0.001)也有显著差异。Ta GW2-6A基因编码区和启动子区等位变异之间存在相互作用,共同调控小麦籽粒的大小,其中TA单倍型比TG、?A、?G单倍型更能增加小麦的粒宽和粒重,是优异的等位变异组合。周麦22为TA单倍型,系谱分析表明,该等位变异并非来源于亲本周8425B,而是来源于亲本辉县红,且TA单倍型能够稳定遗传,但是在常规育种选择过程中可能会丢失。本研究筛选出的Ta GW2-6A优异等位变异TA单倍型材料及高通量分子检测方法为分子标记辅助育种提供材料和方法依据。     

小麦穗部性状和株高的QTL定位及育种标记开发和验证

穗部性状和株高是小麦育种的重要指标。以扬麦13 (Yangmai 13,简称YM13)和CIMMYT引进种质人工合成小麦衍生系C615为亲本构建重组自交系群体为研究材料,基于小麦90K SNP芯片基因型数据,结合3个环境下表型结果,分别检测到1个每穗结实总小穗数、2个穗长、2个结实小穗着生密度和3个株高的位点。其中,每穗结实总小穗数位点QSN.yaas-3B与株高位点QPH.yaas-3B处于同一位置,穗长位点QSL.yaas-5A、结实小穗着生密度位点QSC.yaas-5A和株高位点QPH.yaas-5A处于同一位置,穗长位点QSL.yaas-6A和结实小穗着生密度的位点QSC.yaas-6A处于同一位置。比对结果显示QSN.yaas-3B/QPH.yaas-3B和QSL.yaas-6A/QSC.yaas-6A位点均未见报道。进一步将QSL.yaas-5A/QSC.yaas-5A/QPH.yaas-5A位点紧密连锁SNP标记转化为KASP标记QC615-5A-KASP,并在105份小麦品系中初步验证其育种效应。研究结果可为小麦产量相关性状分子育种提供参考。     

新疆小麦TaGW2-6A、TaCwi-A1、TaSus2-2B等位变异对粒重的影响及应用

产量是制约小麦生产的重要因素,本研究利用219份新疆小麦品种(系),验证Hap-6A-P1/Hap-6A-P2、CWI22/CWI21和Ta Sus2-1/Ta Sus2-2三对产量性状相关的功能标记对小麦产量性状检测效果可靠性,同时分析新疆小麦3个产量相关基因位点Ta GW2-6A,Ta Cwi-A1和Ta Sus2-2B的等位变异类型及分布规律,为新疆小麦产量性状的遗传改良提供理论基础。219份小麦品种(系)中,具有Hap-6A-A基因型品种(系)的千粒重(44.11 g)高于具有Hap-6A-G(41.87 g)基因型品种(系)的千粒重(p0.05);具有TaCwi-A1a(43.38 g)和Ta Sus2-B2b(44.01 g)基因型品种(系)的千粒重分别显著高于具有Ta Cwi-A1b(37.53 g)和Ta Sus2-B2a(38.73g)基因型品种(系)的千粒重(p0.01)。具有Ta GW2-6A和Ta Cwi-A1基因等位变异组合品种(系)的平均千粒重高低依次为Hap-6A-A/TaCwi-A1a(46.41 g)Hap-6A-G/TaCwi-A1a(41.70 g)Hap-6A-A/Ta Cwi-A1b(41.30 g)Hap-6A-G/Ta Cwi-A1b(35.44 g)。新疆小麦品种(系)中,Hap-6A-G的分布频率显著高于Hap-6A-A,TaCwi-A1a的分布频率显著高于Ta Cwi-A1b;其中在新疆冬小麦品种(系)中Hap-6A-A的分布频率表现为自育品种引进品种地方品种;TaCwi-A1a的分布频率表现为引进品种自育品种地方品种;而在新疆春小麦中Hap-6A-A和TaCwi-A1a的分布频率均表现为引进品种自育品种。在219份新疆小麦品种(系)中具有高千粒重组合Hap-6A-A/TaCwi-A1a的分布频率表现为新疆春小麦新疆冬小麦;其中新疆冬小麦品种(系)中Hap-6A-A/TaCwi-A1a的分布频率表现为引进品种自育品种地方品种;新疆春小麦品种(系)中Hap-6A-A/TaCwi-A1a的分布频率表现为引进品种自育品种。研究表明,新疆小麦品种(系)产量相关性状具有较好的遗传改良潜力。     

TaMyb2-Ⅱ基因在普通小麦(Triticum aestivum L.)及其近缘种中的单核苷酸多态性分析

以39份抗旱性不同的普通小麦、5份A基因组材料、4份拟斯卑尔脱山羊草（Aegilops speltoides）、6份粗山羊草（Aegilops tauschii）和2份四倍体小麦,分析TaMyb2基因的核苷酸序列长度多态性和单核苷酸多态性,及其与抗旱性的关系。结果发现,TaMyb2在A基因组材料中无目标片段扩增,在其他材料中检测到Ⅰ、Ⅱ、Ⅲ 3种类型序列。经详细分析,TaMyb2-Ⅱ序列长1 606 bp,在供试材料77 088 bp的核苷酸序列中包括34个单核苷酸变异,其中26个SNP,8个InDel,二者出现的频率分别为1/2 965 bp和1/9 636 bp,编码区π值（0.00055）小于非编码区的π值（0.00185）, 说明编码区的遗传变异小于非编码区的遗传变异。从SNP水平上分析,发现普通小麦与其D基因组供体种粗山羊草及四倍体小麦的亲缘关系较近,与B基因组供体种拟斯卑尔脱山羊草的亲缘关系较远。48份材料的TaMyb2-Ⅱ序列共分为18个单倍型（haplotype）,其中haplotype 2、3、5、6、8、9均为旱地栽培的普通小麦品种,说明普通小麦TaMyb2-Ⅱ的这几个haplotype结构可能与抗旱性有关。     

中国西门塔尔牛SCD1基因多态性与肉质性状的相关分析

利用Illumina HD SNP技术对484头中国西门塔尔牛SCD1基因的遗传变异及其与部分肉质性状的相关性进行了分析.结果表明,该群体中存在7个SCD1基因的SNP位点.SCD1基因第4内含子存在A8605G、A9229G与A10050C 3个SNP位点;第5内含子存在1个SNP位点A12304G;3' UTR区存在A13655G、C14790T与A15565G 3个位点.A8605G位点的B等位基因为优势等位基因,频率为0.748,其他位点等位基因频率在0.4 ～0.6之间.x2检验结果显示,SCD1基因的所有SNPs均处于哈代-温伯格平衡状态(P＞0.05).SCD1基因的7个SNPs位点全部为中度多态,杂合度和有效等位基因数均较高.SCD1基因SNP多态性与肉质性状的关联分析表明,SCD1基因对肌内脂肪含量、剪切力、大理石花纹等级和脂肪颜色有一定的影响,可以作为改善牛肉质量进行标记辅助选择的重要候选基因.     

小麦粒重相关基因TaCYP78A5功能标记开发及验证

为了开发小麦粒重相关基因TaCYP78A5 (Triticum aestivum Cytochrome P450 78A5)的功能标记,挖掘与千粒重性状相关的优异等位变异,本研究通过对30份不同品种小麦TaCYP78A5启动子区测序及比对鉴定,并根据SNP位点差异开发TaCYP78A5-2A启动子区功能标记CAPS-5Ap。结果表明,在30份不同小麦品种中TaCYP78A5-2A启动子区域出现5个SNP位点差异,可将30份不同品种小麦分为TaCYP78A5-2Ap-HapI和TaCYP78A5-2Ap-HapII两种单倍型;以323份现代育成小麦品种验证发现,TaCYP78A5-2Ap-HapI的分布频率为17.96%,TaCYP78A5-2Ap-HapII的分布频率为82.04%,表明CAPS-5Ap标记可用于小麦TaCYP78A5-2A启动子序列2种单倍型的鉴定。此外,关联分析发现, CAPS-5Ap标记与粒重相关,且TaCYP78A5-2Ap-HapII是提高千粒重的优异单倍型。研究结果为小麦分子标记辅助选择和性状改良提供理论依据。     

谷子SiSAP8基因的克隆及dCAPS标记开发

谷子是中国北方重要的耐旱杂粮作物。胁迫相关蛋白是一类具有A20和(或) AN1结构域的锌指蛋白,广泛参与植物对非生物胁迫的响应。本研究从‘晋谷20’中克隆得到谷子SiSAP8基因,该基因编码区513 bp,编码170个氨基酸,分子量为18.20 kD,等电点为8.28,包含1个A20和1个AN1结构域。在对该基因序列进行多态性分析,共发现5个SNP位点和1个InDel,其中编码区有1处核苷酸变异位点(G/T)为非同义突变,使得缬氨酸变成了苯丙氨酸。利用第81位的SNP位点(A/G)开发了dCAPS标记,命名为‘SNP-81’,该标记的开发为后期功能鉴定及关联分析提供了依据。     

云南小麦品种(系)株高和粒重相关功能基因的KASP标记检测

利用矮秆基因Rht-B1、Rht-D1和千粒重功能基因TaCwi-A1、TaGW2-6A、TaSus2-2B的KASP标记,对云南省育成的42份小麦品种(系)进行单倍型检测,旨在筛选出含有目标基因的优异小麦种质,为云南省小麦产量相关性状的遗传改良提供材料和方法。结果表明,供试材料的株高基因组成分为5种类型,分别为Rht-B1a/Rht-D1a(40.48%)、Rht-B1a/Rht-D1b(23.81%)、Rht-B1a+197bp/Rht-D1a(4.76%)、Rht-B1b/Rht-D1a(28.57%)、Rht-B1b/Rht-D1b(2.38%)。供试材料中TaCwi-A1基因TaCwi-A1a高粒重单倍型的分布频率为42.86%,TaGW2-6A基因Hap-6A-A高粒重单倍型的分布频率为38.10%,TaSus2-2B基因Hap-H高粒重单倍型的分布频率为71.43%。5份品种(系)为3个千粒重基因的TaCwi-A1a/Hap-6A-A/Hap-H高粒重单倍型组合,频率为11.90%。研究表明,云南小麦品种(系)产量相关性状具有较好的遗传改良潜力。     

马铃薯StDRO1基因的多态性鉴定及其与根系性状的关联分析

为鉴定与马铃薯根系性状相关联的StDRO1基因单核苷酸多态性(single nucleotide polymorphism, SNP)位点,本研究对110份同源四倍体马铃薯材料StDRO1基因的编码区进行了克隆和测序,筛选其SNP,并对StDRO1的SNP位点与马铃薯总根表面积、总根体积和平均根系直径等主要根系性状参数进行了关联分析。结果显示,StDRO1第2外显子上检测到1个SNP位点,命名为G64C;第3外显子上检测到10个SNP位点,分别命名为G152A、A214G、A297G、C314T、A337T、T353C、T560A、C577A、C620A和C625A;在第4外显子上检测到1个SNP位点,命名为T793A。关联分析结果表明,StDRO1基因G152A位点在总根体积表现为GA类基因型>GG类基因型(P<0.05);C314T位点在平均根系直径表现为CC类基因型>CT类基因型(P<0.05); A337T位点在总根表面积、鲜重和干重均表现为AT类基因型>AA类基因型(P<0.05),而在平均根系直径则表现为AA类基因型>AT类基因型(...     

小麦穗发芽性状的全基因组关联分析

为了解小麦穗发芽的遗传机制,发掘与小麦穗发芽相关的候选基因,采用整穗发芽法对来自全国的207份小麦品种(系)进行表型鉴定,并结合小麦90K SNP基因芯片,通过TASSLE软件的MLM (Q+K)模型对小麦的整穗发芽率进行全基因组关联分析(genome-wide association study, GWAS)。研究结果表明,不同年份间小麦品种(系)的穗发芽表现出丰富的表型变异,变异系数为0.34和0.25,多态性信息含量(polymorphicinformationcontent,PIC)为0.01～0.38,全基因组LD衰减距离为3 Mb。群体结构分析和主成分分析表明, 207份小麦品种(系)所构成的自然群体结构简单,可分为3个亚群。GWAS检测结果显示,在不同环境间共检测到34个与小麦穗发芽显著关联的SNP标记位点(P≤0.001),分布在小麦3A、3B、4A、4B、5D、6A、6B、6D、7B和7D染色体上,单个位点可解释5.55%～11.63%的表型变异, 16个标记位点在两个及以上环境下均被检测到,其中6B染色体上的标记wsnp_Ex_c14101_22012676在E1、E2及平均环境下被共同检测到,属稳定遗传的位点。通过对表型效应值大且稳定遗传的关联位点进行挖掘,共筛选到13个与小麦穗发芽相关的候选基因。其中TraesCS3A01G589400LC、TraesCS6B01G138600/TraeCS6B01G516700LC/TraesCS6B01G548900LC、TraesCS6D01G103600及TraesCS7B01G200100等基因通过调控植物内源激素-脱落酸(abscisicacid,ABA)的灵敏性进而影响种子的休眠;TraesCS3B01G415900LC、 TraesCS6A01G144700LC及TraesCS6B01G294800等基因编码的F-box蛋白在植物激素的信号转导、光信号转导以及花器官发育等生理过程中起重要作用; TraesCS6A01G108800、TraesCS6B01G138200/TraesCS6B01G293700基因编码Myb转录因子家族蛋白能调控种子中类黄酮的生物合成,对籽粒颜色有重要影响,这些候选基因是与小麦穗发芽相关的重要基因。     

小麦旗叶宽相关基因TaNAL1-5的克隆与功能分析

叶片是植物进行光合作用的主要器官,与植物形态建成有重要关系。旗叶的大小及其与茎杆的夹角直接影响到小麦植株的受光,从而影响到小麦的产量水平。本研究利用比较基因组学的方法,以水稻重要叶宽基因Os NAL1为参考序列在小麦中克隆其同源基因TaNAL1-5,挖掘其优良等位变异并研究其对旗叶宽等重要农艺性状的影响。结果表明,小麦TaNAL1-5A、TaNAL1-5B和TaNAL1-5D基因均由5个外显子和4个内含子组成,TaNAL1-5A和TaNAL1-5B编码600个氨基酸,TaNAL1-5D编码598个氨基酸,具有典型的半胱氨酸/丝氨酸胰蛋白酶结构域。系统进化树分析发现小麦TaNAL1-5基因与乌拉尔图小麦、粗山羊草、二穗短柄草等单子叶植物亲缘关系较近,而与拟南芥、大豆等双子叶植物亲缘关系较远。在不同小麦品种中,TaNAL1-5B/5D没有检测到序列多态性,而TaNAL1-5A呈现单体型的9个SNP位点和一个19 bp Indel的两种等位变异,并根据19 bp的Indel设计了TaNAL1-5A两种等位变异的功能标记。功能标记扫描发现,TaNAL1-5A与小麦旗叶宽度、千粒重、小穗数呈极显著正相关。此外,基因表达分析显示TaNAL1-5基因在籽粒、根、茎、叶、穗、穗下节等部位均表达,且在开花后25天即灌浆高峰期表达量最高,可能参与了籽粒的形成过程。本研究有助于解析小麦旗叶形成的遗传控制及株型改良。     

小麦转录因子基因TaPHR1参与调控每穗小穗数

利用水分高效基因资源创制新型小麦品种是应对气候变化和人口高速增长的有效途径。MYB(v-mybavian myeloblastosisviral oncogene homolog)是植物中最大的转录因子家族之一,参与调控植物生长发育,生物和非生物胁迫。本研究在TaPHR1-4A和TaPHR1-4B中分别鉴定出19个和15个SNP,基于这些多态性位点开发了分子标记。关联分析表明,Hap-4B-I是小穗数多的优异单倍型。通过创制两个回交导入系群体,进一步证实Hap-4B-I有利于改善小麦穗部性状。TaPHR1的转录表达分析发现Hap-4B-I单倍型幼穗中TaPHR1的表达水平均高于Hap-4B-II单倍型。此外,TaPHR1在水稻中的异源表达导致穗分支变多,也证实TaPHR1参与调控每穗小穗数。小麦育成品种的时空分布分析发现尽管Hap-4B-II在我国现代育成品种中占比最多,但随小麦育种时间的推进,Hap-4B-I的占比在逐渐增多。总之,TaPHR1是小麦每穗小穗数的正调节因子。因此,本研究开发的分子标记可作为小麦标记辅助选择和遗传改良的重要来源。     

基于转录组数据的三雌蕊小麦中SNP/InDel位点的挖掘

为了进一步定位Pis1基因,加快小麦的分子标记辅助育种工作,获得高质、高产、稳产的小麦品种。以川麦28(CM28)与其三雌蕊近等基因系CM28TP为研究材料,对CM28和CM28TP幼穗的3个阶段(幼穗长度为0.2～0.5 cm, 0.5～0.7 cm, 0.7～1.0 cm)进行转录组测序,然后通过GO数据库对变异位点所在的基因进行分类分析,并选取4个位于Pis1基因附近的SNP标记进行验证。结果表明,CM28TP和CM28幼穗3个阶段共有的SNP/InDel位点为5 310个,其中SNP位点5 024个,InDel位点286个。SNP位点中转换类型(63.33%)多于颠换类型(31.28%),两者的比值达到了2.02;InDel位点中插入类型(152个)多于缺失类型(134个);SNP/InDel位点在A基因组上分布最多、其次是B基因组、D基因组上最少。对SNP/InDel所在的基因进行GO分类注释表明,生物学进程中基因的占比最高,其次是细胞组分和分子功能。SNP/InDel位点对蛋白质功能的影响预测表明,有36个变异位点会严重影响蛋白质功能,中度影响蛋白质功能的位点有1 279个。从Pis1基因的定位区间附近筛选了4个SNP位点进行PCR扩增和测序验证,发现这4个位点与RNA-Seq分析结果一致,这表明挖掘出的SNP/InDel位点是准确的。本研究丰富了小麦中的SNP/InDel标记,为小麦高密度遗传图谱构建、基因定位和分子标记辅助选择育种奠定了基础,同时开发出的4个位于Pis1基因附近的SNP标记,为图位克隆该基因提供了可能。     

来源于人工合成小麦的TaGW2-6A等位变异类型的鉴定及分析

位于6A染色体上的TaGW2基因与小麦粒重呈正相关作用,在其启动子区存在Hap-6A-A和Hap-6A-G等位变异。本研究通过分析重组自交系群体(IMTI)亲本W7984和Opata中TaGW2-6A基因启动子区差异,开发特异性分子标记,并分析来源于人工合成小麦的TaGW2-6A等位变异不同倍性小麦品种中的分布及其对千粒重的影响。结果表明:与普通小麦Opata相比,人工合成小麦W7984启动子区存在7个碱基插入。利用特异性分子标记TaGW2-6Asp可以将来源于W7984的等位变异TaGW2-6Aw和来源于Opata的等位变异TaGW2-6Ao明显区分。在14份二倍体,24份四倍体和24份人工合成小麦中仅存在TaGW2-6Aw等位变异。在重组自交系中两种等位变异的千粒重差异不明显,而在青海省育成品种中TaGW2-6Aw的千粒重平均值高于TaGW2-6Ao,并且差异显著。说明从人工合成小麦中筛选出的TaGW2-6Aw是优异等位变异,可运用于小麦高产品种的选育过程。     

小麦谷氨酰胺合成酶基因可变剪接分析

谷氨酰胺合成酶(glutamine synthetase, GS)是植物氮素同化的关键酶,小麦(Triticum aestivum L.) GS由12个核基因编码,即TaGS1;1-6A/6B/6D、TaGS1;2-4A/4B/4D、TaGS1;3-4A/4B/4D和TaGS2-2A/2B/2D。利用单分子测序技术获得了TaGS基因的全长转录本,发现TaGS1;1-6A有1种可变剪接转录本、TaGS1;1-6B有2种可变剪接形式;与正常转录本编码的TaGS相比,TaGS1;1-6A-1的Gln_synt_N结构域部分缺失,TaGS1;1-6B-3缺少Gln_synth_gly_rich_site结构域;TaGS1;1-6B-4是新鉴定的转录本,编码缺少Gln_synth_gly_rich_site和Gln_synth_cat_do...     

抗根腐病的TaMYB86过表达转基因小麦的创制与分子功能鉴定

小麦根腐病是一种难以防治的小麦土传病害。TaMYB86是一个小麦中受根腐病菌诱导表达的MYB编码基因。本文构建了TaMYB86的过表达转基因载体pUbi:MYC-TaMYB86,利用基因枪介导法将其转入推广小麦品种扬麦16。对转TaMYB86基因小麦T0-T3代植株进行分子特征分析和抗病鉴定。PCR检测结果表明,外源TaMYB86已转入3个转基因小麦株系中; qRT-PCR结果显示,TaMYB86在3个转基因小麦株系中的表达量显著高于在未转基因扬麦16中,约为未转基因扬麦16中的5~6倍,表明TaMYB86可在转基因小麦中过量转录; Western杂交结果表明,引入的TaMYB86可在上述3个转基因小麦株系中翻译表达。对转TaMYB86基因小麦与未转基因扬麦16进行根腐病菌接种与抗病鉴定表明,3个转TaMYB86基因小麦株系在T1-T3代的根腐病病情指数分别为31.75、50.00、45.00; 37.75、37.50、38.50; 41.75、31.25、37.50; 在3次鉴定中未转基因扬麦16的根腐病病情指数分别为75.04、54.17、65.38,转TaMYB86基因小麦T1~T3代的根腐病抗性均显著高于未转基因扬麦16 (P < 0.01)。与未转基因扬麦16相比,转TaMYB86基因小麦中3个下游防卫基因(PR10、PR17c和Chit1)的转录水平也显著上调。以上结果说明,TaMYB86过表达可显著增强转基因小麦的根腐病抗性,在小麦防御根腐病过程中起正向调控作用。     

普通小麦主要农艺性状的全基因组关联分析

为解析小麦复杂农艺性状的遗传机制,本研究以150份小麦品种(系)为自然群体,在4个环境条件下测定了9个主要农艺性状,利用小麦35K SNP芯片,结合5种关联模型(Q、PCA、K、PCA+K、Q+K),进行全基因组关联分析。结果表明,全基因组多态性信息量PIC的范围为0.0950～0.5000,最小等位基因频率MAF值为0.0500～0.5000;群体结构分析和PCA分析均表明参试材料可分为两个亚群;连锁不平衡分析发现A基因组、B基因组、D基因组和全基因组的LD衰减距离分别为4.7、8、11和6 Mb。9个性状共检测到652个显著的关联位点(P≤0.001),其中21个SNP在2个或2个以上的环境中被重复检测到,分布在1A(1)、1B(4)、2A(3)、2D(2)、3A(1)、5A(1)、5B(5)、6A(1)、6B(2)和7D(3)染色体上; 1个SNP标记的物理位置未知, 3个SNP标记同时与2个性状显著关联;单个SNP的表型贡献率为7.67%～18.79%。8个优势等位变异在供试群体中所占比例较低,筛选出14个可能与小麦农艺性状相关的候选基因,其中TraesCS5B02G237200、TraesCS7D02G129700和TraesCS1B02G426300可能在植物抵御生物与非生物胁迫中起作用,TraesCS5B02G010800和TraesCS7D02G436800可能与植物激素的合成和响应有关,TraesCS2A02G092200可能与植物细胞壁的增强有关, TraesCS5A02G438800可能参与叶绿体发育,另外7个候选基因的功能未知。     

壮秆剂及用量对水稻产量和抗倒伏能力的影响

以籼粳杂交稻品种甬优2640、超级稻南粳9108为供试材料,设置壮秆剂A(壮秧剂∶速效硅∶生物炭=1.0∶0.5∶1.0)5个处理(A-1:18.75 kg hm~(–2)、A-2:37.5 kg hm~(–2)、A-3:56.25 kg hm~(–2)、A-4:75 kg hm~(–2)、A-5:93.75 kg hm~(–2)),壮秆剂B("杰伟"牌水稻生长调节剂)5个处理(B-1:7.5 kg hm~(–2)、B-2:15 kg hm~(–2)、B-3:22.5 kg hm~(–2)、B-4:30 kg hm~(–2)、B-5:37.5 kg hm~(–2))。在齐穗后30 d观测水稻基部第1节间(N1)、第2节间(N2)、第3节间(N3)、第4节间(N4)抗倒伏能力和主要物理性状,比较研究壮秆剂不同用量对水稻产量及抗倒伏能力的影响。两年试验结果表明,壮秆剂A对水稻产量及抗倒伏能力的影响要优于壮秆剂B,随着壮秆剂用量的增加水稻产量呈先增后减的趋势,其中A-3处理产量最高,其原因在于每穗粒数、结实率、千粒重均有所增加,壮秆剂B中B-3产量最高,壮秆剂A增产效果优于B的原因在于千粒重的增加。随着壮秆剂用量的增加,各节间倒伏指数呈现先减后增趋势,其中A-3、A-4处理的N_2、N_3倒伏指数显著小于对照。进一步分析壮秆剂A与B抗倒伏能力增强的原因在于抗折力的增加,壮秆剂A主要是通过增加N_1、N_2、N_3节间茎秆粗度、茎壁厚度和节间充实度增强了抗倒伏能力,壮秆剂B主要是增加N_1、N_2、N_3节间茎壁厚度来增强抗倒伏能力,两者比较壮秆剂A效果更明显。     

冬小麦低温处理叶片细胞膜透性的QTL定位

为探索冬小麦抗寒性的分子机制,以168个花培3号×豫麦57的双单倍体株系为作图群体,利用已构建含有324个SSR标记的遗传图谱,对电导法测定低温(−18℃)处理后的叶片膜透性进行QTL定位。利用完全区间作图法,在3种环境下共检测到21个与叶片膜透性相关的加性QTLs,分布于1B、2A、3A、3B、5B、6A、6B、6D、7B和7D染色体上,其中4个位点(qCMP-1B-1、qCMP-3B-2、qCMP-5B-1和qCMP-5B-4)遗传贡献率大于10%,属主效基因,其余QTL的遗传贡献率较小,属微效基因。3种环境条件下在5B染色体的Xgwm213–Xswes861.2区间检测到共同位点,与Xswes861.2的遗传距离为0 cM,其中qCMP-5B-1 (环境1)和qCMP-5B-4 (环境3)的贡献率高达17.5%和14.0%。研究结果对于小麦抗寒标记选择和抗寒育种具有应用价值。