小麦耐热型种质资源的鉴定与筛选

小麦是全球最重要的粮食作物之一,鉴定及筛选耐热种质资源,选育耐热品种,对适应高温气候及保障小麦高产稳产具有重要意义。鉴定、筛选小麦耐热种质资源,选育耐热性品种是解决小麦不耐热所产生问题的根本方法,以河南省麦区推广的20份小麦品种(品系)为试材,设置灌浆期的生长环境为热胁迫(每天8:00～18:00扣棚增温)和自然条件(CK)2个处理,研究热胁迫对小麦千粒重和产量的影响。结果表明:高温明显抑制了小麦籽粒干物质的积累,在不同品种间产量和千粒重对高温耐受性存在遗传差异。     

小麦种质资源耐热性评价

【目的】利用热感指数作为耐热性鉴定指标,分别对冬、春小麦种质资源进行高通量耐热性鉴定,筛选耐热种质资源,为小麦耐热性育种提供材料基础。【方法】冬小麦材料采用延期播种、春小麦材料种植在温度有显著差异的地理环境下,人为致使小麦灌浆期遭遇高温胁迫。根据不同环境处理的千粒重值计算冬、春小麦各个材料的热感指数。依据热感指数,对来自中国不同小麦生态区和国外不同地区和组织的1 325份小麦种质资源,包括688份冬小麦和637份春小麦,分别进行耐热性评价。热感指数小于0.5为极耐热材料、大于等于0.5小于1为中等耐热材料、大于等于1小于1.5为中等热敏感材料、大于等于1.5为极敏感材料。【结果】冬小麦和春小麦热胁迫处理组灌浆期平均最高温度分别高于对照组1.91℃和7.09℃,且热胁迫处理组千粒重与对照组相比均有显著降低。根据热感指数分级评价结果,极耐热冬、春小麦材料31和48份,占供试材料的4.51%和7.54%;极敏感冬、春小麦材料19和58份,占供试材料的2.76%和9.11%;其余大多数材料为中间类型（中等耐热材料和中等热敏感材料）。从中国小麦生态区域的地理分布来看,来自南部麦区（西南冬麦区、青藏春冬麦区、长江中下游冬麦区）的冬小麦材料耐热性整体高于来自北部麦区（北部冬麦区、黄淮冬麦区）的冬小麦材料。对于春小麦,来自新疆春冬麦区的材料耐热性最强,平均热感指数为0.70,且其中88.00%的材料属于耐热材料（极耐热材料或中等耐热材料）;此外,来自国际干旱地区农业研究中心的春小麦平均热感指数为0.88,也表现出较强的耐热性。来自CIMMYT的人工合成六倍体材料耐热性最弱,平均HSI为1.18,其中69.58%的材料为热敏感材料（中等热敏感材料和极敏感材料）。【结论】采用延期播种或在高温的地理环境下种植能使小麦在灌浆期遭遇高温胁迫。以千粒重热感指数作为评价指标,对1 325份小麦种质资源进行高通量耐热性鉴定,综合考虑正常条件下的产量潜力和高温条件下的耐热性,筛选出优异耐热资源103份,可用于相应生态区小麦的耐热性遗传改良。     

不同快菜品系萌发期耐热指标筛选及耐热性评价

【目的】确定快菜萌发期耐热评价指标,筛选萌发期耐热种质,为快菜大规模鉴定和耐热机理研究提供方法及优质资源。【方法】以耐热性不同的6份快菜品系（编号分别为B18、B33、B11、B15、B2、B36）为材料,在25（对照）,35,37和42 ℃下进行萌发试验,分析不同快菜品系对高温胁迫的响应,确定模拟萌发期高温胁迫的最适温度。在模拟高温胁迫下,以38份快菜品系（编号为B1-B38）为材料,测定12个与萌发期耐热性相关的指标,以各指标的耐热系数（γ）作为基础,利用相关性分析、主成分分析、隶属函数分析、逐步回归分析和聚类分析方法,对不同快菜品系萌发期耐热指标进行筛选,对耐热性进行评价。并对38份快菜品系苗期和成株期的田间热害指数及耐热性进行综合评价。【结果】随着胁迫温度升高,6份快菜品系的发芽率、发芽势、发芽指数、活力指数与对照相比均下降,37 ℃是模拟萌发期高温胁迫的最适温度。在37 ℃模拟高温胁迫下,12个快菜萌发指标均受到不同程度的影响,相关性分析发现,各指标间存在一定的相关性,主成分分析中5个综合指标可代表不同快菜品系萌发期耐热性原始信息量的92.64%。根据隶属函数中不同品系萌发期耐热性综合评价值（D值）可知,B3品系耐热性最强,B17品系耐热性最差。与快菜耐热性密切相关的指标是活力指数、芽长和根长。38份快菜材料按萌发期耐高温能力可分为3大类,其中20个品系对高温不敏感,8个品系对高温敏感,10个品系对高温有较强的耐受性。苗期和成株期耐热性田间鉴定结果与萌发期室内鉴定结果基本一致。【结论】快菜萌发期模拟高温胁迫最适温度为37 ℃,活力指数、芽长和根长可作为快菜萌发期耐热性鉴定的首选指标,获取了38份快菜材料萌发期耐热性数据。     

早籼稻垩白形成与灌浆期耐热性关系研究初报

采用田间透明塑料薄膜简易棚遮盖增温的方法,以结实率胁迫指数、千粒重胁迫指数和成熟度胁迫指数为耐热性指标,鉴定37个早籼稻品种灌浆期的耐热性,以及高温胁迫下垩白增量与品种耐热性的关系。结果显示,早籼稻灌浆期耐热性存在广泛的基因型差异。在高温胁迫下,稻米垩白度的增量与成熟度胁迫指数呈显著负相关,表明通过提高品种灌浆期耐热性来减少早籼稻垩白是可能的。     

高温胁迫对小麦籽粒品质的影响

以春小麦品种Seri82和Siete Cerros双亲及其17个重组近交系为试材,利用大棚升温处理(模拟灌浆期的高温胁迫环境)和第2播期(模拟全生育期的高温胁迫环境)2个高温环境条件,研究了高温胁迫对小麦籽粒品质的影响.结果表明,高温胁迫提高蛋白质和湿面筋含量;小麦籽粒灌浆后期高温胁迫提高多数基因型的淀粉粘度参数,而全生育期高温胁迫降低这些参数;灌浆期高温胁迫对糊化温度影响较小,全生育期高温胁迫提高糊化温度.     

水稻品种耐热性与相关生化指标的关联分析

研究高温胁迫下水稻生化特性变化及其与品种耐热性的关系,可为水稻耐热性育种、耐热品种的鉴定和热害后补偿栽培技术研究提供依据.采用人工智能温室对水稻幼穗分化期到抽穗开花期进行高温处理,研究了高温胁迫对水稻叶片叶绿素、可溶性糖、脯氨酸、可溶性蛋白等6项生化指标含量变化的影响,对各品种生化指标变化与热敏感指数进行多元同归分析筛选水稻耐热性鉴定指标.结果表明,高温胁迫后,水稻叶片叶绿素、可溶性糖以及内源多胺含最在3个处理阶段均旱下降趋势,但耐热品种下降幅度明显小于热敏感品种;脯氨酸和丙二醛含量变化趋势与之相反,耐热品种脯氨酸含量上升幅度明显大于热敏感晶种,而丙二醛含量上升幅度则明显小于热敏感品种;高温处理7 d后,叶片可溶性蛋白含量上升,处理14 d和21 d后呈逐渐下降趋势.高温胁迫后,叶绿素、可溶性糖、脯胺酸、可溶性蛋白、丙二醛以及内源多胺等含量变化与水稻耐热相关性存在较大差异.叶绿素、可溶性糖、脯氨酸、可溶性蛋白、丙二醛以及内源多胺含量可以作为水稻幼穗分化期到抽穗开花期耐热性鉴定的生化指标.     

灌浆期高温和干旱对小麦灌浆特性的影响

在盆栽和人工气候箱模拟条件下,研究了高温与干旱胁迫对两个不同筋力小麦品种豫麦34号(强筋)和豫麦50号(弱筋)灌浆特性的影响.结果表明,高温胁迫抑制了子粒灌浆速率,使最大灌浆速率出现时间提前,灌浆持续期缩短,导致子粒干物质积累量下降.不同时段高温胁迫对粒重的影响有差异,豫麦34号和豫麦50号分别以前期和中期受高温胁迫影响最大,后期相对小.豫麦34号以中期干旱胁迫粒重降幅最大,而豫麦50号在前期受干旱胁迫影响最大,后期干旱使两品种的粒重略有增加.高温和干旱对小麦子粒灌浆特性及粒重的影响存在明显的水、温互作效应.研究还表明,渐增期平均灌浆速率的降低及快增期、缓增期持续时间的缩短是最终导致粒重降低的主要原因.     

黄淮海麦区小麦耐热性分析及其鉴定指标的筛选

【目的】分析不同基因型小麦的耐热性,筛选耐热鉴定指标,建立可靠的耐热评价模型,为耐热小麦品种的选育提供理论支撑。【方法】以黄淮海麦区大面积推广的20个小麦品种为试验材料,采用田间试验,设置高温（花后第14—20天,连续7 d高温处理）和自然条件2种处理,在灌浆后期测定小麦穗部冠层温度、旗叶叶绿素相对含量（SPAD）、丙二醛（MDA）含量以及超氧化物歧化酶（SOD）、过氧化物酶（POD）和过氧化氢酶（CAT）活性;收获晾干后测定单穗粒重、千粒重和产量。根据高温处理和自然条件生长下各项指标的耐热系数,采用主成分分析、隶属函数法、聚类分析和逐步回归分析方法对小麦耐热性进行综合评价。【结果】高温处理下各性状变异幅度为-14.89%—15.09%。通过对9个性状指标的相关分析,发现各指标之间存在显著或极显著相关性。通过主成分分析将9个单项指标转换为3个相互独立的综合指标,其贡献率分别为55.970%、15.530%和12.171%,代表了全部数据83.670%的信息量。利用隶属函数法计算综合耐热评价值（D）,并对其进行聚类分析,按照耐热性强弱将20个小麦品种划分为3类,第一类耐热型8个品种;第二类中等耐热型7个品种;第三类高温敏感型5个品种。通过逐步回归方程建立了小麦耐热性的评价数学模型：D=-4.801+0.834X₄+2.913X₇+0.303X₆+2.937X₈- 1.409X₁-0.524X₃+0.876X₉（R²=0.986）,利用建立的最优回归方程预测供试材料的耐热性,预测值（VP）与D值基本一致,表明SOD活性（X₄）、单穗粒重（X₇）、CAT活性（X₆）、千粒重（X₈）、冠层温度（X₁）、MDA含量（X₃）和产量（X₉）这7个指标可用于小麦耐热性品种的鉴定。【结论】采用多元统计分析方法对小麦耐热性评价是可行的;20个小麦品种被分为3类（耐热型、中等耐热型和高温敏感型）;高温处理下,SOD活性、单穗粒重、CAT活性、千粒重、冠层温度、MDA含量和产量可以作为小麦耐热性的鉴定指标。     

不同油麦菜品种萌发期耐热指标筛选及耐热性评价

为筛选油麦菜萌发期耐热性的鉴定指标,初步构建耐热性评价体系,为生产上快速筛选耐热的油麦菜品种及提高耐热油麦菜育种效率提供依据,本研究以15个油麦菜品种为试材,以筛选出的35℃高温胁迫条件为基础,通过设置正常和35℃高温2个处理,测定不同油麦菜品种萌发期的7个形态指标,并计算耐热系数;以各指标的耐热系数为基础,利用相关性分析、主成分分析、隶属函数分析、逐步回归分析、聚类分析等方法对各参试油麦菜品种萌发期的耐热性进行综合评价并对耐热指标进行筛选,并结合各参试油麦菜品种田间耐热性对萌发期的耐热性鉴定结果进行验证。结果表明,35℃高温处理后,不同品种的发芽率、发芽势、发芽指数、活力指数、芽根比、芽粗及鲜质量等均显著下降。对这7个单项指标进行多元统计综合评价及相关性分析发现,除芽根比外,其余单项指标耐热性系数之间存在极显著正相关。主成分分析从这7个指标提取出2个相互独立的主成分,可概括参试油麦菜品种萌发期耐热性原始信息量的90.70%。通过隶属函数分析得出耐热性综合评价值(D值),并进行排序得出‘脆香油麦菜’耐热性最强、‘圣美紫油麦菜’耐热性最差。通过聚类分析将15个参试品种分为耐热型、中等耐热...     

小麦耐热性的生理遗传研究进展

小麦是中国第二大口粮作物,其产量直接关系人民的生活水平,所以高产和稳产一直是中国小麦的首要育种目标。小麦起源于温带,属喜凉作物,生长季节内的高温对生长发育会产生不利影响,使其产量下降,品质变劣。由于耐热性是复杂的数量遗传性状,其机制的解析一直是生物学研究难点,也是研究热点。为了解析小麦耐热的生理遗传学及分子生物学基础,国内外研究人员通过正向遗传学方法,构建遗传分离群体,以冠层温度、灌浆持续时间、细胞膜稳定性和叶绿素含量等生理学参数,以及穗粒数和千粒重热感指数为指标,在小麦不同染色体上定位了多个耐热相关的QTL位点。同时利用反向遗传学方法,特别是通过转录组、蛋白组和表观遗传组等组学方法鉴定了大量的高温胁迫响应的基因、mi RNA及长片段非编码RNA,并通过转基因等手段证明了部分候选基因在小麦抵御高温胁迫中的重要作用。另外,虽然植物中高温受体至今尚未发现,但是钙离子信号通道以及ABA和SA等激素在高温信号传导中的作用也逐渐引起人们的关注。文中主要综述了现阶段高温对小麦产量品质及生理性状的影响、小麦耐热相关QTL的定位,以及小麦响应高温胁迫的转录组、蛋白组和表观遗传组的研究进展;提出应针对小麦种质资源进行系统的耐热性评价,筛选优异等位基因、解析其分子遗传机理,通过创新再利用,为选育适合中国气候条件的耐热小麦品种提供新材料,实现品种耐热性与丰产性的统一。     

春小麦耐热性表现及其评价①

以Seri82×Siete Cerros重组近交系为供试材料,对不同高温胁迫环境条件下小麦耐热性的表现以及小麦耐热性的评价方法进行了研究。结果表明分期播种能够给春小麦提供全生育期的高温胁迫环境;借助塑料大棚人工升温的办法可以模拟大田生产条件下籽粒灌浆期的高温胁迫环境。在这些不同的热胁迫环境中,供试材料的产量性状都受到严重影响,且在耐热性表现显著差异。产量性状和耐热性的相关分析表明正常环境条件下产量性状表现与耐热性之间不存在相关关系。不同热胁迫环境条件下,基因型之间产量性状的遗传表达亦存在显著差异,并与耐热性呈显著的负相关。可以认为采用热感指数和几何平均产量2个指标鉴定和评价小麦品种的耐热性。     

春小麦耐热性表现及其评价

以 Seri82× Siete Cerros重组近交系为供试材料 ,对不同高温胁迫环境条件下小麦耐热性的表现以及小麦耐热性的评价方法进行了研究。结果表明 :分期播种能够给春小麦提供全生育期的高温胁迫环境 ;借助塑料大棚人工升温的办法可以模拟大田生产条件下籽粒灌浆期的高温胁迫环境。在这些不同的热胁迫环境中 ,供试材料的产量性状都受到严重影响 ,且在耐热性表现显著差异。产量性状和耐热性的相关分析表明 :正常环境条件下产量性状表现与耐热性之间不存在相关关系。不同热胁迫环境条件下 ,基因型之间产量性状的遗传表达亦存在显著差异 ,并与耐热性呈显著的负相关。可以认为采用热感指数和几何平均产量 2个指标鉴定和评价小麦品种的耐热性     

小麦耐热种质资源的鉴定与筛选

鉴定和筛选耐热种质资源,培育耐热品种,对于应对高温气候和保障小麦稳产高产意义重大。以黄淮麦区推广的100份小麦品种(品系)为试材,采用对比试验设计,灌浆期的生长环境设热胁迫(每天8:00~18:00扣棚增温)和自然条件(CK)2个处理,研究了热胁迫对小麦产量和千粒重的影响。结果表明:参试品种热胁迫处理的千粒重为35.0~56.9 g、产量为0.27~0.81 kg/m2,均低于其CK(千粒重39.7~63.2 g,产量0.38~1.10 kg/m2),千粒重平均值和产量平均值分别较CK降低了5.6%和13.4%。高温明显抑制了小麦籽粒干物质的积累,但不同品种间千粒重和产量对高温的耐受性存在着遗传差异。根据千粒重热感指数和产量热感指数对参试小麦品种的耐热性进行了综合评价,筛选出产量热感指数和千粒重热感指数均1且热感总指数(产量热感指数+千粒重热感指数)≤1.55的抗热性稳定材料26份:大面积推广品种邯6172、邯5316、邯4589、邯4564、石家庄8号、石新828、冀5418和冀麦23,主推品种邯麦13、邯麦12、衡05-4444、冀5265、尧麦16、临麦2号、洛旱2号和洛旱3号,新审定品种邯麦16、邢麦6号、邢麦13号和邯麦15,新育成品系邯11-5272、邯11-5276、邯02-6018、邯07-8069、邢05-1241和科农3106。这些品种(品系)可以作为育种材料用于抗热性品种改良,也可在生产上种植推广。     

高温胁迫下菠菜种子萌发特性及耐热性

对14个菠菜品种的种子在萌发期进行15、30、35℃处理,研究高温对其萌发特性的影响。通过对不同胁迫温度下各品种种子的发芽率、发芽指数、发芽活力、发芽势和发芽天数进行分析,并对各品种耐热系数α作主成分和隶属函数分析,综合评价各品种的耐热性并进行聚类分析。结果表明:15℃是菠菜种子萌发的适宜温度,30℃和35℃的高温下各菠菜品种的发芽率、发芽势、发芽指数和活力指数均显著低于15℃处理,但不同高温对不同菠菜品种的平均发芽天数的影响不同;30℃是适宜菠菜萌发期耐热性鉴定的胁迫温度;通过耐热性综合评价,将菠菜品种分为耐热、中耐热和不耐热3类,"史贝斯"、"圣菲尔"、"群多"、"至尊宝"和"东京绿"属于萌发期耐热品种,"班德"和"世纪绿"属于萌发期中耐热品种;其余品种不耐高温。     

有棱丝瓜耐热性种质资源筛选与耐热生理响应

开展有棱丝瓜耐热性材料筛选与鉴定试验,通过对30个品种高温处理并进行耐热性资源评价与耐热性品种筛选,再从中选出3个不同耐热性材料研究有棱丝瓜在高温胁迫下的生理响应机制.30个有梭丝瓜品种中,泰国丝瓜2等4个品种是耐热品种;2017肉资-13等9个品种为较耐热品种;泰国丝瓜1等6个品种是不耐热品种;2018RZ-20等11个品种为热敏品种.通过对耐热品种2018RZ-19、较耐热品种2017肉资-13和热敏品种2018CL-8进行高温胁迫,分别测定叶片细胞中相对电导率等生理指标.测定结果显示,叶片的细胞膜透性、丙二醛(MDA)含量、可溶性糖含量均随着高温胁迫时间的延长而有不同程度增加.保护酶活性对植物高温胁迫有一定影响,叶绿体色素含量随着高温胁迫时间的延长有所下降.对丝瓜耐热性品种进行筛选及综合评价分析,对有棱丝瓜种质资源的收集与遗传育种具有指导性意义.     

杂交水稻灌浆期耐热性生理生化鉴定指标的筛选

以5个杂交水稻组合为材料,在灌浆期高温胁迫条件下,测定了与水稻灌浆期耐热性密切相关的生理生化指标:剑叶光合速率、叶绿素、可溶性糖、蛋白质、MDA含量和SOD活性等,进行了主成分分析和逐步回归分析.结果表明,蛋白质和MDA含量与灌浆期耐热性有显著影响,可作为水稻灌浆期耐热性鉴定指标.利用所建立的最优回归方程对供试组合进行了耐热性预测,结果与其在田间表现基本一致.表明,用这2个指标对水稻灌浆期耐热性进行鉴定是可行的.     

砧木南瓜耐高温理化指标的初步筛选

以生产上常用的几个砧木南瓜品种为试材,以耐热品种NT和不耐热品种CQ作为耐热性对照鉴定品种,发芽期和幼苗期对供试品种进行热胁迫处理,对发芽势、胚根长、抗氧化酶活性等生理生化指标作耐热性鉴定。结果发现：发芽势、胚根伸长比、SOD活性、电解质渗透率、可溶性蛋白含量可作为砧木南瓜的耐热性鉴定指标,POD活性可作为耐热性鉴定的重要参考,CAT活性和脯氨酸含量不宜作为砧木南瓜的耐热性鉴定指标。     

中印南瓜自交系田间耐热特性鉴定研究

随着我国平均气温逐年的升高,高温发生时间前移,持续时间延长,南瓜定植之后极易遭受高温胁迫。建立南瓜田间早期耐热性鉴定方法,对品种进行耐热性评价筛选,是缓解高温热害胁迫经济有效的措施。本试验以中国南瓜×印度南瓜自交系为试验材料,在自然高温环境下,通过比较植株两叶一心期、五叶一心期、团棵期和伸蔓期4个时期的单株叶片萎蔫程度,计算株系热害指数,经过多重比较,确定南瓜热胁迫的敏感时期,建立南瓜田间早期耐热鉴定方法。利用供试材料的单瓜种子数目,检验田间评价的准确性。结果表明,南瓜团棵期的热害指数变异系数最大,是南瓜植株对高温胁迫的敏感时期。利用田间热害指数和单瓜种子数目2个指标可综合判断中印南瓜自交系的耐热特性。     

花后高温对晋南冬小麦籽粒灌浆速率的影响

为了探究晋南冬麦区小麦灌浆后期高温干旱胁迫对小麦灌浆速率的影响,试验采用花后高温与不同土壤水分环境的互作设置,在4种不同的大气温度和土壤水分环境下对131份历年亲本种质材料的灌浆速率进行测定分析。结果表明,2种土壤水分条件下,灌浆后期高温胁迫都会暂时加速小麦的灌浆速率,随后灌浆速率又明显下降,缩短了小麦灌浆期,最后导致千粒质量下降;小麦千粒质量的大小与灌浆期灌浆速率最大值的大小关系不大,而与灌浆期时间长短有关,也就是说,平稳的灌浆方式对千粒质量的形成最有利;高温胁迫对旱地小麦灌浆的影响大于对水地小麦的影响,尤其灌浆后期高温胁迫与土壤干旱互作对小麦灌浆极为不利。     

灌浆期高温胁迫下水稻叶片叶绿素降解的活性氧损伤及调控研究

研究了不同早籼稻品种灌浆期耐热性差异的机理及灌浆期高温胁迫条件下不同耐热性品种叶片Chl含量的降低与原叶绿素酸酯含量、活性氧和H2O2水平、保护酶活性、抗氧化剂含量、Chl-Pro结合度的相关关系,以及外源抗氧化物质和激素调节作用.高温胁迫导致水稻叶片Chl含量降低,不仅是合成受阻,而且存在明显的降解,耐热性越弱的品种降解越严重,稻株的一系列生理生化指标对高温胁迫的反应与品种灌浆期的耐热性呈现很强的一致性,Chl含量的降低与这些生理生化指标的升高或降低均呈显著或极显著的线性相关,这种降低与活性氧的损伤有关,耐热性弱的品种所受的不利影响越大.高温胁迫下水稻叶片中Chl-Pro结合度松弛,有利于自由基对Chl进行氧化损伤,导致叶片中Chl含量下降.利用外源抗氧化物质和激素能减少膜脂过氧化作用,减轻高温胁迫下叶片Chl含量的降低,从而为栽培调控打下了基础.