矮秆基因在中国不同麦区小麦品种中的分布及其对赤霉病抗性的影响

为研究矮秆基因在中国不同麦区的分布,以及株高和小穗密度与赤霉病抗性的相关性,本研究通过分析3个矮秆基因 Rht1、 Rht2和 Rht8在211份不同麦区小麦自然群体中的分布,并结合其在不同环境下株高、小穗密度以及赤霉病抗性的调查数据,分析矮秆基因 Rht1、 Rht2和 Rht8对赤霉病抗性的影响。结果表明：（1）不同麦区矮秆基因的分布频率差异较大, Rht1主要分布在长江中下游麦区, Rht2和 Rht8主要分布在黄淮麦区;（2）与野生型品种相比,携带 Rht1、 Rht2和 Rht8的小麦品种,株高均显著或极显著降低;（3）携带 Rht2和 Rht8的小麦品种,赤霉病抗性均极显著低于野生型品种,而携带 Rht1的小麦品种,赤霉病抗性则极显著高于野生型品种;（4）携带 Rht2和 Rht8的小麦品种,小穗密度显著大于野生型品种,而携带 Rht1的小麦品种,小穗密度则显著降低。因此,不同矮秆基因对小穗密度性状的遗传差异可能是导致小麦赤霉病抗性和不同麦区矮秆基因选择利用差异的部分原因。     

利用矮败小麦进行轮回选择的几个问题

矮败小麦具有Ta（即MS2）显性核不育基因与Rht1。显性矮秆基因紧密连锁遗传的特点，与高秆亲本杂交，后代高秆株可育，矮秆株不育，故可用植株高度作为育性的标记性状鉴别不育株和可育株，在轮回选择育种上具有重要意义。我院于1989年秋引入矮败小麦，采取边研究这育种的策略，经8年9代的选育，获得一批综合性状较好的株系及具特殊优点的料科，积累了轮回选择育种的经验，为改进小麦育种提出了新方法和新经验。现将轮回选择育种的几个问题初步总结分析如下。一、轮选亲本的选配效果引进矮败小麦的第一年用本省代表性品种晋麦2148控制授粉…     

47份外引小麦种质中矮秆基因的检测及其降秆效应分析

为有效利用外引小麦种质资源,明确矮秆基因的组成分布和降秆效应,利用8个矮秆基因( Rht-B1b、 Rht-D1b、 Rht4、 Rht5、 Rht8、 Rht9、 Rht12、 Rht13)的特异性分子标记分别对47份外引种质矮秆基因进行分子检测。结果表明,有46份种质含有矮秆基因,其中, Rht-B1b、 Rht4和 Rht12基因的频率最高,均为40.43%,其余依次为 Rht8(31.91%)、 Rht-D1b和 Rht13(均为19.15%)、 Rht5(8.51%)、 Rht9(6.38%)。有10份小麦种质含有单个矮秆基因,占21.28%;有36份小麦种质含有2个及以上矮秆基因,占76.60%,其中有11份含有3个矮秆基因,有2份含有4个矮秆基因。单个矮秆基因降秆效应以 Rht5最强,为31.78%,含有 Rht5的小麦材料平均株高为86.65cm。含有优良矮秆基因 Rht9、 Rht12和 Rht13的小麦材料平均株高分别为101.07 cm、92.87 cm和92.75 cm,其中, Rht9在8个矮秆基因中降秆效应最弱。     

蓝标型小麦核不育系在轮回选择育种中的应用

轮回选择作为群体改良的一条重要途径已在许多作物上广泛应用。作物的雄性不育又为轮回选择提供了有效的杂交工具。蓝标型不育系为隐性核基因的控制的小麦不育材料。它具有矮秆,优质,生态适应性强等特点,但它的抗条锈病能力差,遗传背景较单一。利用轮回选择既可以改良它的背景基因型,同时又可以将多亲本的优良性状聚集,累加,从而选择出优良的重组体。     

蓝标型小麦核不育系在轮回选择育种中的应用

轮回选择作为群体改良的一条重要途径已在许多作物上广泛应用。作物的雄性不育又为轮回选择提供了有效的杂交工具。蓝标型不育系为隐性核基因控制的小麦不育材料。它具有矮秆、优质、生态适应性强等特点。但它的抗条锈病能力差 ,遗传背景较单一。利用轮回选择既可以改良它的背景基因型 ,同时又可以将多亲本的优良性状聚集、累加 ,从而选择出优良的重组体。本文从理论上探讨了蓝标型核不育的轮回选择育种途径和方法。     

显性矮秆基因Rht10亚染色体水平导入“中国春”的研究

以4D染色体上携有Ms2-Rht10连锁基因的“矮败”小麦为模拟育种目的基因Rht10的供体,以“中国春”为受体,通过中国春与矮败小麦的杂交、回交,利用同源染色体片段间“交换”的功能,解除Rht10与Ms2（太谷核不育基因）的连锁,将Rht10与其所在的一个染色体片段导入中国春4D染色体相应的部位。测得Rht10与Ms2连锁解除时的交换值为0.12%,验证了Rht10与Ms2属密连锁的基因。Rht10导入中国春后,最初获得的是株高为72cm左右的半矮秆可育的“初级目标植株”,以其自交及中国春回交的后代所得的分离比例证实了Rht10通过交换在初级目标植株中处于杂合状态。初级目标植株自交分离出了Rht10纯合、株高为29.3cm左右（与“矮变1号”株高相当）的模拟育种的“目标植株”。Rht10导入中国春后所得的初级目标植株结实率较中国春原种显著降低,而目标植株则是雄性不育的,这表明Rht10在中国春核遗传背景条件下对普通小麦的育性有明显的负面效应。由于Ms2Rht10连锁中的Rht10基因可以在亚染色体水平上被操作,因此可以利用Ms2所标记的普通小麦染色体作为目的基因载体进行小麦属内染色体工程育种。     

黄淮麦区小麦种质资源矮秆基因分布及其与农艺性状的关系

为了进一步阐明多个矮秆基因的分布及其与小麦农艺性状的关系,运用分子标记对来自我国黄淮麦区的246份小麦种质资源中6个矮秆基因位点(Rht1、Rht2、Rht4、Rht8、Rht9及Rht12)分别进行了检测,同时连续3年调查参试材料株高、穗长、穗下节长、小穗数、旗叶长、旗叶宽、穗粒数、粒长、粒宽和千粒重共10个农艺性状,分析了不同矮秆基因位点对小麦农艺性状的影响。结果表明,6个矮秆基因在黄淮麦区小麦中均具有广泛分布,其中含有Rht1和Rht2基因的小麦品种分布最广。分析矮秆基因位点对小麦农艺性状的影响发现,在Rht1位点,Rht1-B1a和Rht1-B1b两种基因型间的株高没有显著差异;在Rht2位点,拥有Rht2-D1b类型的小麦品种所有年份间的株高和穗下节长较低,但千粒重较高,为相对优良的基因型。排除Rht1和Rht2基因效应后,Rht4、Rht8、Rht9和Rht12位点对黄淮麦区小麦品种不同农艺性状均具有重要影响,其中,Rht4基因位点主要对小麦株高和千粒重具有重要影响,且Rht4-B1b类型为相对优良的基因型;Rht8基因位点主要对小麦穗下节长、穗长和千粒重具有重要影响,且Rht8-D1b类型为相对优良的基因型;Rht9基因位点主要对小麦株高和千粒重具有重要影响,且Rht9-A1a类型为相对优良的基因型;Rht12基因位点主要对小麦千粒重和穗长具有重要影响,且Rht12-A1a类型为相对优良的基因型。进一步分析发现,6个位点中对株高影响最大的是Rht2基因,其次是Rht4基因;有4个位点(Rht1、Rht2、Rht8、Rht12)对千粒重有显著影响,其中Rht2基因的影响最大。分析除Rht1外其他5个位点优良基因型在不同时期小麦品种中的分布发现,从早期历史品种、近期历史品种到现代品种,不同位点优良基因型分布比例总体呈现上升趋势,表明优良矮秆基因型在黄淮麦区小麦品种选育中的利用逐渐增加,尤其是82.9%的现代小麦品种已含有Rht2-D1b类型。     

滴灌模式下矮秆基因对小麦部分农艺性状的效应

为探明滴灌模式下矮秆基因对小麦农艺性状的影响,对不同麦区的271份小麦品种(系)所含的矮秆基因Rht-B1b、Rht-D1b和Rht8进行检测,并对其在滴灌栽培模式下的株高、穗长、小穗数、穗粒数和单株产量进行分析。结果表明,参试的271份小麦品种(系)中有177份含矮秆基因Rht-D1b,占65.31%;110份含Rht-B1b,占40.59%;58份含有Rht8,占21.40%;27份材料不含有所检测的3个矮秆基因。34.68%的品种(系)含有2个或3个矮秆基因。根据所含矮秆基因的类型可将271份材料分为8类。3个矮秆基因都能显著降低滴灌栽培模式下小麦的株高,其中Rht-B1b还显著降低了穗长、小穗数和单株产量,对穗粒数的影响不显著;Rht8对穗长、小穗数、穗粒数和单株产量均产生了负效应,但影响不显著;Rht-D1b对株高的影响最大,并对穗长、穗粒数和单株产量具有正效应,在育种中应加强利用。     

应用群体改良法选育高产、优质、抗病油菜新品种

为了探究轮回选择在油菜品种群体改良中的作用,利用具有高产、双低、抗病等优异性状的种质材料为育种亲本,以显性细胞核雄性不育基因为桥梁,构建了一个随机交配轮回选择群体。针对群体的产量、品质、抗病性等性状进行了多次轮回选择,结果表明经过6轮选择后,群体的主要性状得到改良,产量增加11.3%,每轮遗传增益为1.88%;芥酸和硫苷含量每轮遗传增益达到10.12%和6.37%,改良效果明显;但菌核病的抗性改良效果不明显。经过多轮选择后群体的遗传离散度仍然较高（0.338 3~0.377 7）,表明遗传多样性并没有明显下降。从不同轮次群体中选择优异单株,经系谱选择后育成了中双5号、中双6号和中双10号等优良品种,在生产上应用广泛,表明轮回选择在油菜品种改良方面具有巨大潜力。     

部分印度小麦品种矮秆基因的检测及其对部分性状的影响

为了解印度小麦品种中矮秆基因的分布特点,明确矮秆基因对株高和胚芽鞘长度的影响,本研究利用8个小麦矮秆基因的特异分子标记结合赤霉素处理,检测21份印度小麦品种中的矮秆基因,并结合田间株高调查和室内胚芽鞘长度测量评价了该批材料中各种矮秆基因对株高和胚芽鞘长度的影响。结果表明,21份印度小麦品种中均检测到了相关矮秆基因,且均含有两个及其以上矮秆基因,其中含有3个矮秆基因的材料有13份,含有4个矮秆基因的材料有3份。该批材料中矮秆基因Rht8和Rht4的分布频率较高,分别占66.7%和61.9%;含有Rht5和Rht-B1b的材料也较多,分别占57.1%和52.4%;未检测到含有Rht12和Rht13基因的材料。赤霉素处理结果表明,该批材料中对赤霉素敏感的有4份。胚芽鞘长度调查结果表明,大部分材料的胚芽鞘长度比中国春的长,其中13份材料的胚芽鞘显著长于中国春。田间株高调查结果显示,该批材料株高均显著低于中国春。以上结果表明,这21份印度小麦品种中的矮秆基因降低株高的效应较强,且对幼苗胚芽鞘无不利影响,适于旱地矮秆小麦改良利用。     

Rht12矮秆基因在不育系繁殖中的应用研究

为了解决小麦矮秆不育系的繁殖问题，使半矮秆杂种小麦尽快投入生产应用，利用中国农业大学从德国引入的Rht12矮秆系与江苏省小麦推广品种杂交和回交，育成了适合江苏省南部种植的Rht12矮秆系及其T型细胞质雄性不育系。由同一品种转育的Rht12矮秆系，其株高变动于50～90cm之间；不同株高的Rht12矮秆系可以配制出不同株高的杂种F1。在拔节期至穗期喷施50～100mg/kg的赤霉酸溶液，可以使Rht12矮秆系的株高显著增加。在不育系种子繁殖区内，喷施50mg/kg的赤霉酸溶液，保持系株高由65cm增加到90cm，不育系植株的异交结实率由对照的20.2%增加到60.4%，从而显著地提高了不育系种子产量。株高的差异也能在收获时防止保持系种子混入不育系中，从而可以确保不育系种子的纯度。本文还讨论了如何解决Rht12矮秆系所存在的晚熟性和早枯等不良性状问题。     

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。     

小麦显性矮源对主要农艺性状的影响

利用 5个普通小麦品种与 5个不同显性矮源回交 6代以上 ,产生的 5套近等基因系 ,研究显性矮源对株高、穗长、小穗数、穗下节间长、旗叶长和生物产量等主要农艺性状的影响。结果表明 ,显性矮源的近等基因系对回交父本的主要农艺性状有显著影响 ,回交父本的遗传背景对显性矮源近等基因系有一定的修饰作用。所有显性矮源近等基因系都极显著降低回交父本的株高、穗下节间长和生物产量。西农 0 2和矮苏 3矮源近等基因系对回交父本的穗长没有影响 ;奥尔森矮源近等基因系对回交父本的小穗数没有影响 ,对旗叶长影响比较小 ;矮变 1号矮源近等基因系对回交父本的所有主要农艺性状有极显著降低作用。携带 Rht10突变基因的西农 0 2和矮变 1号矮源近等基因系的主要农艺性状之间存在明显差异 ,表明西农 0 2矮源不同于矮变 1号矮源。此外 ,本文对如何降低显性矮源的负效应也进行了探讨     

K、V型小麦雄性不育恢复系轮回选择的研究I.轮选群体的育性分离及性状表现

利用太谷核不育小麦组建成K(Ae.kotschyi)、V（Ae.ventricosa)型小麦恢复系表型轮回选择群体，对C0～C3不同轮选世代的育性及其农艺性状进行了分析研究。结果表明，K、V型小麦雄性不育恢复基因对大谷核不育小麦的育性没有影响，符合可育:不育=1:1的分离比例。经过3次轮回选择，小麦株高、穗粒数、百粒重和单株产量具有一定的选择效果，其中株高比对照降低3.3cm，穗粒数增加2.7粒，效果更明显。     

矮秆基因对小麦不同农艺性状的影响

矮秆基因不仅降低株高，而且在许多情况下也影响其它农艺性状。利用小麦品种丰抗8号，北京841和京411遗传背景的近等基因系，研究矮秆基因对农艺性状的影响，结果表明：Rht10,Rht12延迟小麦抽穗期，Rht1b在丰抗8号背景下抽穗较迟，Rht1,Rht1s,Rht2和Rht3基因对轴抽穗期无影响；矮秆基因在降低株高的同时一般也降低单株生物产量，但含有Rht1,Rht1s,Rht1b,Rht2基因的矮秆系与对应的高秆系相比单株生物产量差异不显著，单株粒重差异也不显著，单株生物量的降低主要表现为秸秆重量的减少。含有Rht3,Rht10和Rht12基因的矮秆系与高秆系相比，单株生物量，单株籽粒产量和收获指数显著降低。     

四川小麦主要矮秆基因的分子鉴定

为系统研究四川小麦品种主要矮秆基因的组成,应用Rht-B1b和Rht-D1b基因的STS标记及Rht8基因的连锁SSR标记,对262个小麦品种(系)进行了检测。结果表明,四川小麦品种(系)具有Rht8基因连锁标记的频率为54.6%,Rht-D1b基因的频率为37.4%,Rht-B1b基因的频率为15.3%。与前人的研究比较发现,四川小麦Rht8连锁标记的频率高于全国平均值,而Rht-B1b和Rht-D1b的频率都低于全国平均值。这3种矮秆基因一共构成了8种组合类型。为分析不同基因组合对株高的影响,对连续种植3年的125份材料进行了测定。这些材料中,不含3种基因的类型占12.8%,仅含有Rht8的类型最多(33.6%),其次为仅含有Rht-D1b基因的类型(20%);同时含有Rht8基因和Rht-D1b基因的类型占17.6%;含有Rht-B1b基因的组合类型所占比例较少(都低于10%)。矮秆基因的降秆强度表现为:Rht-D1bRht-B1bRht8。同时具有3种矮秆基因的材料,其降秆强度最大,其次为含有2种矮秆基因的组合类型。