基于55K SNP芯片分析的优质小麦的遗传多样性

为分析优质小麦品种的遗传多样性,探讨其亲缘关系,以45个优质小麦品种和5个优质高代品系为试验材料,利用55K SNP芯片对其杂合度、遗传相似度、群体遗传结构和染色体低多态性区段进行分析。结果表明,45个优质小麦品种的遗传相似度系数（GS）为0.488~0.928,平均值为0.603,其中16个品种与其他品种的GS均高于0.800;50个优质小麦品种（系）可分为2个类群7个亚群,其中类群1可分为6个亚群。除亚群Ⅴ的10个品种外,其余亚群品种的遗传聚类结果与品种系谱来源较为吻合。B基因组的多态性SNP位点最多,A基因组次之,D基因组最少。在21条染色体中,4D染色体上的多态性SNP位点最少。A基因组和D基因组染色体低多态性区段高于B基因组。在优质小麦选育过程中,A基因组和D基因组受到的选择压力高于B基因组。     

利用小麦660K SNP芯片分析川麦44在其衍生后代中的遗传贡献

为明确小麦骨干亲本川麦44的遗传特性,利用小麦660K SNP芯片对川麦44及其衍生品种进行解析。结果表明,川麦44在6个衍生品种中的遗传贡献率为23.77%～72.63%,平均为48.58%,衍生品种存在遗传偏亲现象。川麦44特异性标记在不同染色体和染色体组中分布不均匀,衍生品种中特异性标记数具有B染色体组A染色体组D染色体组的共同特征。在除1B和6A外的染色体上,共筛选出52个川麦44高遗传率片段,片段长度为0.10～76.20 Mb,其中5B上的片段数量最多,累计长度最大。本研究结果为进一步明确骨干亲本川麦44的重要基因组区段及其功能奠定了基础。     

小麦新品种陕农33的遗传构成分析

为解析小麦新品种陕农33的遗传构成,利用小麦55K芯片检测到的53 063个SNP标记分析双亲陕农981和新麦18对陕农33的遗传贡献率。结果表明,陕农33与亲本陕农981和新麦18 SNP标记的一致性分别为52.72%和46.38%,陕农981对陕农33的贡献略大于新麦18;从染色体水平看,新麦18对陕农33的贡献率超过50%的染色体有2A、5A、7A、3B、4B、2D、3D、4D和6D,而陕农981在除此之外的12条染色体的遗传贡献率均大于50%;在遗传距离大于5 cM的染色体区段中,陕农33来源于陕农981和新麦18的染色体区段分别有18个和19个,其中,在6B染色体上来源于陕农981的染色体区段最多(4个),在7A染色体上来源于新麦18的区段最多(6个);陕农33有154个不同于双亲的特异位点,分布在21条染色体上,其中,在1B、2B、2D、4A、4D和6A染色体上,共发现11个与农艺和品质性状有关的QTL,3个来源于新麦18,8个来源于陕农981。     

小麦周8425B及其衍生品种与黄淮麦区主栽品种的遗传解析

为了解小麦骨干亲本周8425B及其衍生品种与黄淮麦区主栽品种的遗传结构和遗传多样性,利用Illumina 90KiSelect SNP标记技术对周8425B及其16份衍生品种和23份黄淮麦区主栽品种进行全基因组扫描。结果显示,在40份小麦材料中,有22 466个多态性SNP位点被定位在21条染色体上,不同基因组间多态性SNP标记的分布依次为BAD。周8425B及其衍生品种的遗传相似系数变化范围为0.640 5~0.926 4,平均值为0.739 8,与黄淮麦区主栽品种间遗传差异较小。供试材料的遗传相似系数变化范围为0.530 1~0.963 4,平均值为0.672 1,并被划分为4个类群,聚类分析结果与系谱较为吻合。周8425B对其衍生一代、二代、三代的平均贡献率为79.48%、76.73%和74.24%,随世代的增加而不断降低,且在不同基因组间的遗传贡献率表现为DAB。全基因组扫描结果显示,周8425B衍生品种共有6 789个SNP位点保留了周8425B的遗传基因,不同基因组继承的SNP位点数不同,依次为BAD,这些选择位点可能与重要基因的遗传传递有关,可能是周8425B成为骨干亲本的主要遗传特征。     

利用基因芯片分析西南麦区主栽小麦品种川麦104的遗传构成

川麦104是西南麦区近年来选育的主栽小麦品种,为研究其高产、抗病遗传特性,利用3种小麦基因芯片(660K SNP、50K SNP和35K SNP)对川麦104及其双亲川麦42、川农16进行分析,探究川麦104的遗传构成。结果表明,在能定位于小麦不同染色体的SNP中,川麦104中与双亲相同的共有等位变异位点数目远多于其他类型位点,分别占定位位点总数的75.90%、74.21%和81.08%。川麦104中来源于双亲的SNP位点在染色体A、B和D基因组中分布不均匀;3种基因芯片扫描结果显示,在D基因组中来源于川麦42的遗传位点数均多于川农16。从21条染色体分布来看,川麦104中来源于川麦42的等位位点在7A、1B、2B、5B、1D和5D染色体上分布较多(遗传贡献率≥70%),其中在7A染色体上遗传贡献率超过90%;来源于川农16的等位位点在6A、3B和4B染色体上分布较多(遗传贡献率≥70%),其中在6A和4B染色体上遗传贡献率超过90%。功能基因分型结果表明,川麦104中绝大多数的优良等位基因均同时继承于双亲川麦42和川农16,在少部分重要性状上,川麦104还分别继承了双亲中的优良等位基因。这些优良基因正是川麦104在产量、抗性等各方面表现优良的分子基础。     

内麦系列小麦品种(系)的染色体结构变异分析

为明确内麦系列小麦品种(系)的染色体结构特点,利用荧光原位杂交(fluorescence in situ hybridization, FISH)技术和pTa535、pSc119.2探针对21份内麦系列小麦材料的染色体进行分析。结果显示,5份材料含1RS/1BL易位染色体;探针除3A、7A、2B、3B、4B、2D和4D外的其他染色体在21份材料间存在结构差异;共鉴定出49种染色体多态类型,其中数量最多的是A基因组(22),其次是B基因组(14)和D基因组(13);在5B、6B、3D和7D染色体的同源染色体间存在不对称核型;根据A、B和D基因组的FISH核型,把21份材料分为16类。通过FISH信号模式,发现所有材料在染色体水平上都有变异。多数材料的染色体类型一致,推测这些材料的遗传背景一致或者相似。     

青海省小麦品种基于55K SNP 芯片的遗传多样性分析

为研究青海省小麦品种之间的遗传关系和遗传多样性,选取93个青海小麦品种,基于55K SNP芯片对其进行全基因组扫描,并进行遗传多样性分析。结果共扫描到53 063个SNP位点,选择分型成功率（call rate,CR）≥0.90、缺失率＜10%、MAF＞0.05的SNP位点,获得多态性SNP位点50 243个,多态性比率为94.68%。其中多态性位点在第2同源群中分布最多,在第4同源群中分布最少,在基因组中分布呈现B＞A＞D,特别是4D染色体上的多态性SNP分布最少。93个小麦品种的多态性信息含量(PIC)为0.00～0.59,平均值为0.33,为中度多态性位点;两两品种间的遗传距离为0.00～0.67,平均值为0.41。通过聚类分析表明,根据遗传距离可将93个小麦品种划分为8个类群。综上,青海省现有小麦品种的遗传关系较近,需要引进外来品种来丰富青海省小麦品种的遗传多样性,推动小麦品种的选育及研究工作。     

普通小麦 华山新麦草衍生后代H18和0841的SSR标记鉴定

为了明确普通小麦华山新麦草衍生后代材料中所携带的外源遗传物质,利用SSR标记对普通小麦-华山新麦草衍生后代H18和0841进行了鉴定.SSR标记结果表明,331个SSR标记中有271个在亲本华山新麦草和普通小麦7182间具有多态性;85个在华山新麦草中具有清晰且明亮的特异条带,其中9个标记在H18衍生的8个单株中(2n=51～54)具有华山新麦草特征条带.0841的染色体数目为42条,利用筛选的9个标记对其鉴定,发现定位于小麦3D染色体上的标记Xbarc71在0841中具有华山新麦草的特异条带,同时缺失小麦亲本7182的特异条带,推测0841可能是华山新麦草的3Ns染色体代换了小麦的3D染色体.条锈病抗性鉴定显示,0841中抗至高抗条锈菌条中31号和条中32号混合小种.     

小麦系选品种与其亲本的遗传差异分析

为了解小麦系选品种与其亲本间遗传物质的传递特点,利用分布于小麦全基因组的522个SSR标记和十二烷基硫酸钠-聚丙烯酰胺凝胶电泳(SDS-PAGE)对7个系选品种及其亲本进行了分析.总体来看,UPGMA聚类和品种间遗传距离分析结果与品种间亲缘关系有较好的一致性,7个系选品种与其亲本间不同位点的比例平均为25.3％,其中昌乐5号与亲本济南4号有118个(22.6％)不同位点,北京14与其衍生的6个姊妹系品种存在差异的位点数在79～179之间,分别占全基因组遗传信息的15.1％～34.3％.从基因组和染色体来看,系选品种与其亲本的遗传差异较大,其中红良5号在1A、7A、1B和4D染色体,冀麦2号在1D染色体,京双3号在7D染色体,分别与亲本北京14不同位点的比例等于或超过50.0％.高分子量麦谷蛋白亚基分析发现,7个系选品种分别与他们的亲本高分子量谷蛋白亚基组成相同.     

西南地区小麦种质资源白粉病抗性的全基因组关联分析

为了有效利用我国西南地区小麦抗白粉病种质资源,于2012―2013年在贵州贵阳、贵州赫章和四川绵阳以及2013―2014年在贵州贵阳对主要来自西南地区的120个小麦品种(系)进行了白粉病抗性鉴定,并利用小麦90K芯片进行全基因组关联分析。抗病性鉴定结果显示,36个品种(系)在四个环境下均表现出抗性,其中大部分品种(系)来自贵州省。全基因组关联分析发现,16个SNP位点与白粉病抗性显著相关,分别位于1A、1D、2A、3A、4B、5B、6A、6D和7B染色体上,其中位于6AS染色体重要区段上的3个SNP位点(Jagger_c4823_169、Tdurum_contig55201_928和Tdurum_contig12215.89)的遗传距离小于1cM,在四个环境中均与白粉病抗性显著相关。相关分析表明,这3个SNP位点与 Pm21分子标记(SCAR1265)紧密连锁。     

灌水与施磷对小麦氮素积累运转及水分利用效率的影响

为探讨小麦产量形成过程中灌水与施磷的作用,以黄淮南部高产麦田主导小麦品种百农207和豫麦49-198为供试材料,在大田多年定位试验条件下,研究了灌水与施磷对冬小麦干物质积累、转运及水分利用效率的影响。结果表明,与不施磷(P0)相比,施磷条件(P1,150 kg·hm~(-2))下小麦花后干物质积累量、营养器官氮素转运量、籽粒产量和水分利用效率均显著提高,其中百农207和豫麦49-198花后干物质积累量分别增加132.9%和105.9%,花后营养器官氮素转运量分别增加65.3%和51.2%,籽粒产量分别提高76.9%和51.8%,水分利用效率提高55.1%和29.2%。灌水有利于小麦花后营养器官氮素转运量及籽粒氮素积累,提高籽粒产量。与不灌水(W0)相比, W1(拔节水)和W2(拔节水+开花水)条件下百农207花后营养器官氮素转运量分别增加14.1%和17.7%,籽粒产量分别提高15.3%和28.8%;豫麦49-198氮素转运量分别增加40.1%和58.9%,籽粒产量分别提高22.8%和16.8%。水、磷对小麦籽粒产量的影响存在一定的互作效应。百农207和豫麦49-198籽粒产量分别以W2P1和W1P1处理最高,较W0P0处理分别提高116.3%和69.1%。综合考虑,施用磷肥150 kg·hm~(-2)结合灌水1～2次既能实现小麦高产,又能维持较高的水分利用效率。     

六个八倍体小偃麦的选育和鉴定

以中间偃麦草（Elytrigia intermedia）与普通小麦品种烟农15杂交，从其杂种后代中选育出6个细胞学稳定的八倍体小偃麦山农TE183、山农TE185、山农TE188、山农TE198、山农TE256和山农TE347。这些八倍体小偃麦植株健壮、育性正常、穗大多实，高抗白粉病、务锈病等小麦病害。种子醇溶蛋白电泳分析证明，6个八倍体小偃麦醇溶蛋白图谱中均具有亲本中间偃麦草的特异带，并且山农TE183、山农TE185、山农TE198、山农TE256和山农TE347等5个八倍体小偃麦的带型基本一致，为同一类型，而山农TE188为另一类型。细胞学鉴定结果表明，6个八倍体小偃麦的根尖细胞染色体数目为2n=56，花粉母细胞减数分裂中期I（PMCMI）染色体构型为2n=28II，具有高度的细胞学稳定性。以山农TE188和山农TE198分别与中2、中3和中1、中5杂交，对其杂种F1染色体构型分析结果表明，山农TE188与中。和中2、山农TE198与中1和中5的染色体构成是不同的。综合种子醇溶蛋白电泳和细胞学分析结果，初步认为本研究选育的6个八倍体小偃麦与前人选育的中1、中2、中3、中4、中5等5个八倍体小偃麦所携带的中间偃麦草染色体组可能不完全相同。     

优质强筋小麦新品种郑品优9号的遗传基础解析

为明确优质强筋小麦新品种郑品优9号的分子遗传基础及重要性状功能基因组成,利用小麦50 K SNP育种芯片对郑品优9号及其双亲郑麦366和豫麦34进行分析。结果表明,郑麦366和豫麦34对郑品优9号的遗传贡献率分别为68.26%和31.74%;在不同基因组和染色体水平,双亲对郑品优9号的遗传贡献率差异较大,郑麦366对郑品优9号A、B、D三个基因组的贡献率分别为68.60%、90.98%和27.63%,其中,郑麦366在B基因组染色体上的遗传贡献率均高于豫麦34,除1B染色体外,2B~7B染色体上的遗传贡献率均超过80%。重要性状功能基因组成分析发现,郑品优9号不仅聚合了多个优良品质基因,还携带有与抗病性和农艺性状相关的优异基因。本研究可为郑品优9号在遗传改良和生产中的应用提供理论依据。     

基于SRAP和SSR标记的小麦品质相关性状的QTL定位

为了对小麦品质相关性状进行QTL定位,以两个品质性状差异较大的小麦品种西农981和陕麦159构建的169株F2群体和F2:3家系为材料,利用SRAP标记和SSR标记进行遗传图谱构建,并通过完备区间作图法对杨凌及三原两个环境下籽粒的粗蛋白质含量、淀粉含量、湿面筋含量和Zeleny沉降值进行QTL定位。结果表明,在两个环境下共检测到33个与品质性状相关的QTL,其中11个为粗蛋白含量QTL,分布于1A、3A、5A、6A、2B和4B染色体上,可解释表型效应的0.69%~2.48%;7个为淀粉含量QTL,分布于1A、6A、4B和2D染色体上,可解释表型变异的2.94%~6.99%;12个为湿面筋含量QTL,分布于1A、3A、5A、6A、2B、3B和4B染色体上,可解释表型变异的0.58%~2.37%;3个为Zeleny沉降值QTL,分布于3A、1B和3B染色体上,可解释表型变异的2.72%~11.31%。同时,在1A、3A、5A、6A、2B、4B染色体上存在粗蛋白质含量、淀粉含量和湿面筋含量QTL富集区,在后续研究中可重点关注。     

小麦熟期相关性状的QTL定位分析

抽穗期、始花期和开花期是衡量小麦成熟期的重要指标,对其进行QTL定位并分析其遗传效应,对小麦品种改良至关重要。为了给小麦分子标记辅助选择育种提供参考,本研究以波兰小麦和普通小麦品系中13杂交后代的F8重组自交系为作图群体,构建由A染色体组和B染色体组共14个连锁群构成的遗传连锁图谱,包含115个SSR标记位点,图谱全长822.9cM,标记间的平均遗传距离为7.16cM;利用复合区间作图法在两年的环境中检测到分别位于1A、5A、6A、7A、2B、4B、5B和6B染色体上的8个抽穗期QTL,5个始花期QTL和6个开花期QTL。表型变异解释率分别为10.12%～31.51%、11.98%～19.75%和9.64%～20.27%。无论是抽穗期、始花期或开花期,都在4B染色体上检测出了与其相关的QTL,说明4B染色体与小麦成熟期关系密切。另外,在1A染色体上检测出2个控制抽穗期的QTL,对表型变异的贡献率分别达到28.13%和31.48%,说明1A染色体控制小麦抽穗期的作用较大。本研究检测出多个成熟期相关的QTL与连锁标记间的遗传距离仅0.01cM,近乎共分离,可在育种中直接用于成熟期的分子辅助选择。     

云南、西藏与新疆小麦醇溶蛋白Gli-1和Gli-2编码位点等位基因组成及遗传多样性分析

利用酸性聚丙烯酰胺凝胶电泳(A-PAGE)法,分析了64份中国西部特有小麦材料的醇溶蛋白编码位点等位基因组成及遗传多样性。结果表明,在34份云南小麦、24份西藏小麦和6份新疆小麦的G li-1位点上,分别发现了26、33和3个等位基因;在G li-2位点上,则分别发现15、16和3个等位基因。在云南和西藏小麦的G li-B 1、G li-D 1和G li-A 2位点上均发现了一些现有小麦醇溶蛋白编码基因位点目录中未列出的等位变异。从染色体组来看,云南小麦、西藏小麦和新疆小麦B染色体组的N ei s平均遗传变异系数高于A染色体组和D染色体组,这说明B染色体组的遗传变异要高于A和D染色体组。云南小麦、西藏小麦和新疆小麦群体内的N ei s平均遗传变异系数分别为0.6824、0.7471和0,说明云南小麦和西藏小麦群体具有较高的遗传多样性。