北部冬麦区主栽品种光合产物贮运特性研究

为解析北部冬麦区小麦品种光合产物积累与转运遗传特性,以近20年内主要推广的7个小麦品种为材料,通过两年两点田间试验,研究不同品种的生长发育生理动态、不同营养器官干物质积累分配、收获指数及籽粒产量。结果表明,收获指数和生物量对产量有显著影响。中麦816和中麦175具有较高产量潜力,分别为4 923.0 kg·hm^-2和4 913.0 kg·hm^-2,主要与其较高的生物学产量和收获指数有关。苗期群体光截获面积、灌浆期光能利用效率对干物质积累有重要影响。研究发现,灌浆期叶绿素含量低、旗叶面积小、光合速率高的品种,干物质积累效率较高,叶片和茎秆中可溶性糖贮积较多,如中麦175。在营养器官干物质分配方面,开花期中麦816和中麦175的各营养器官干物质贮积与其他品种差异较小,但成熟期叶片、茎秆干物质转运效率较高,贮积物残余较少,开花前中麦175和中麦1062贮藏的光合同化物对籽粒贡献最高。通过育种选择可提高光能利用效率和产量潜力,开花前干物质积累量和灌浆期干物质转运效率的选择,可减少成熟期营养器官光合产物残余,从而提高干物质向籽粒的转化效率。本研究进一步明确了新品种选育的目标与方向。     

1BL/1RS易位对小麦产量性状和白粉病抗性的影响及其QTL分析

用PH82-2/内乡188杂交后代240个F_5:6家系,按照α-lattice设计,分别种植在安阳、焦作和泰安,对产量和抗白粉病等性状进行了考察。利用SSR和蛋白标记对群体进行部分连锁作图,分析1BL/1RS易位对产量及其相关性状的遗传效应。结果表明,1BL/1RS易位系对产量、穗数/m²和抽穗期的影响不显著;易位系的千     

CIMMYT普通小麦品系Waxy蛋白类型及淀粉糊化特性研究

将来自CIMMYT第35届IBWSN和第20届SAWSN国际鉴定圃的488份品系于2003年种植在内蒙古临河,对其Wx蛋白亚基组成和淀粉糊化特性进行了研究。利用单向SDS-PAGE鉴定出191份Wx-B1蛋白亚基缺失和28份和Wx-D1蛋白亚基缺失品系。除峰值时间外,其余淀粉糊化特性参数在品系间都有较大变异,与中国春小麦相比,CIMMYT小麦表现峰值黏度、低谷黏度、最终黏度高,稀澥值和反弹值大,峰值时间长而稳定。Wx-B1和Wx-D1蛋白亚基缺失品系的最终黏度和反弹值显著高于和大于Wx蛋白亚基正常品系,Wx-D1蛋白亚基缺失品系的峰值黏度和稀澥值显著低于和小于Wx蛋白亚基正常品系,Wx-B1蛋白亚基缺失品系的峰值黏度和稀澥值显著高于和大于Wx-D1蛋白亚基缺失品系。第35届IBWSN品系的淀粉糊化特性优于第20届SAWSN品系,两者低谷黏度、最终黏度和反弹值间差异显著。     

中麦175高产高效广适特性解析与育种方法思考

解析中麦175的高产潜力、水肥高效特性、优良品质及广泛适应性机理将为培育突破性新品种提供理论指导和实用信息。(1)中麦175穗数容易达到750个/m2,收获指数高达0.49,穗数多和收获指数高实现高产潜力奠定基础;矮秆及茎秆弹性好与株型紧凑、叶片小且直立为穗多、不倒伏提供保障。(2)千粒重与株高对水分反应敏感性低,灌浆中后期叶片衰老速度慢,灌浆速度快,这是其水分利用效率高和在旱肥地表现突出的主要原因;中麦175产量的水分敏感指数为0.86,而京冬8号为1.13。(3)氮肥吸收和利用效率皆高,穗粒数和千粒重对肥料敏感性低,为肥料高效利用奠定基础;在6种不同施氮水平下,中麦175的产量均高于京冬17,氮肥施用量对穗粒数和千粒重影响小。良好的根系为肥水高效利用提供保障。(4)籽粒软质,面筋强度中等偏弱、延展性好,面粉颜色亮白,为面条和馒头兼用型品质奠定基础;锌高效吸收运转使籽粒锌含量高,具备较高营养价值。(5)含有光周期不敏感基因Ppd-D1b、肥水高效、抗寒、耐高温和抗病性等为中麦175的广适性和跨区域种植提供保障。本研究为高产高效广适性新品种培育提供了重要经验和理论支撑。     

小麦骨干亲本京411及衍生品种苗期根部性状的遗传

【目的】利用高密度SNP标记解析骨干亲本京411的遗传结构,并研究其根系性状遗传特征,为培育高产广适性品种奠定基础。【方法】选用京411及其14个衍生品种（系）,包括衍生一代6份,衍生二代8份,每品种选取饱满且大小一致的种子在发苗网上生长6 d,每份材料选取大小一致的幼苗转移至培养盘,每个培养盘种植3次重复,连续培养15 d后测定苗期根部性状的最长根长、侧根长、主根长、总根长、侧根表面积、主根表面积、总根表面积、总根尖数和根系干重。利用90K SNP芯片分析京411及其衍生后代群体的遗传结构和遗传区段传递,结合逐步回归分析定位苗期根部性状基因,探讨京411携带的优异根系基因在衍生后代中的分布。【结果】京411衍生群体平均遗传相似性为57.9%,该亲本与其衍生一代和衍生二代相同的等位变异频率分别为63.9%和67.9%,显著高于理论值。在A、B和D基因组间的相同等位变异频率分别为62.2%、61.3%和74.3%。京411的侧根和根尖数均优于其衍生品种,衍生品种的主根长和根干物质重量等性状的改良较为显著。以已有定位信息的SNP标记与根系性状进行逐步回归分析,共发掘出35个根系性状位点,3DL和5BL上携带控制根长性状的主效位点,分别与SNP标记wsnp_Ex_c1032_1972861和BS00100708_51关联,可用于京411衍生群体中分子辅助选择。来自京411的26个位点对根部性状起正向效应,中麦175和CA0958携带正向效应区段最多,占正向效应位点总数的73.1%。【结论】传统育种对地上部农艺性状的选择,可有效促进地下根系的改良,相当于对优异性状遗传片段的聚合。在京411衍生群体中,中麦175是针对骨干亲本遗传改良最成功的品种,不仅携带较多的京411优异根系基因,而且其主要根系性状、产量表现及广适性均优于京411。     

小麦品种川麦107对条锈病成株抗性的QTL定位

【目的】发掘川麦107中的条锈病成株抗性基因及与其紧密连锁的分子标记,为小麦持久抗性育种提供基因和分子标记辅助选择工具。【方法】在墨西哥国际玉米小麦改良中心(CIMMYT)Toluca试验站、中国成都和雅安3个环境下,对川麦107/Avocet-YrA组合的F5代重组自交系(recombinant inbred line,RIL)群体进行了小麦条锈病成株抗性鉴定,在此基础上利用SSR标记和复合区间作图法对成株抗性基因进行定位。【结果】在1B染色体长臂远端的Xcwem32和Xgwm818位点之间(连锁距离3.9cM)检测到1个主效QTL,暂定名为QYr.saas-1BL。该主效QTL在3个试验环境下分别解释19.3%、16.9%和27.4%的表型变异。【结论】QYr.saas-1BL是川麦107中对条锈病有持久抗性的成株抗性QTL。     

CIMMYT 273个小麦品种抗病基因Lr34/Yr18/Pm38的分子标记检测

【目的】明确CIMMYT观察圃273个小麦品种(系)在慢病基因Lr34/Yr18/Pm38位点的等位变异类型及其对条锈病、叶锈病和白粉病的抗性,进一步验证抗病基因功能标记的有效性。【方法】利用Lr34/Yr18/Pm38紧密连锁的STS标记csLV34和基于该基因第11外显子(exon11)等位变异开发的5对功能标记cssfr1-cssfr5检测新引进的273个CIMMYT小麦品种(系),同时在成都和北京分别对其进行田间条锈病和白粉病的抗性鉴定,并结合CIMMYT的田间条锈病和叶锈病抗性鉴定结果进行分析。【结果】STS标记csLV34与5对功能标记cssfr1-cssfr5检测结果的一致性为96.7%;在273份CIMMYT材料中有43份材料含有Lr34/Yr18/Pm38,在不同地点对条锈病、叶锈病和白粉病具有不同程度的抗病性。【结论】功能标记cssfr1-cssfr5可准确鉴定Lr34/Yr18/Pm38位点exon11中的等位变异,cssfr3、cssfr4、cssfr5可用于含有Lr34/Yr18/Pm38材料杂交后代的分子标记辅助选择。     

CIMMYT小麦puroindoline基因型的进一步鉴定与分析

【目的】籽粒硬度是小麦市场分级和定价的重要依据，影响磨粉和食品加工品质。CIMMYT是我国最重要小麦引种地之一，研究其硬度基因型对我国小麦引种具有重要的应用价值。【方法】以CIMMYT常用的236份小麦亲本和高代品系为材料，采用改进的颗粒指数法、特异引物的PCR扩增和改进的SDS-PAGE凝胶电泳对其SKCS硬度及其puroindoine基因型进行鉴定和分析。【结果】202份硬质麦中，165份为PINA蛋白缺失类型；37份为Pinb-D1b类型，其中19份为非CIMMYT材料，18份亲本中均含有非CIMMYT材料。在34份软质麦中，有野生型、Pina-D1a/Pinb-D1i、Pina-D1c/Pinb-D1h、Pina-D1j/Pinb-D1i和Pina-D1a/Pinb-D1j共5种基因型。两种硬质类型中，Pina-D1b类型胚乳硬质程度明显高于（PSI硬度显著低于）Pinb-D1b类型；4种软质类型中，Pina-D1c/Pinb-D1h 和Pina-D1a/Pinb-D1i类型胚乳硬质程度显著高于（PSI硬度显著低于）Pina-D1j/Pinb-D1i和Pina-D1a/Pinb-D1a类型。通过分析各类型的puroindoline基因序列发现，Pinb-D1h和Pinb-D1i编码同一种氨基酸，突变后仍表现为软质是因为第28位精氨酸变成色氨酸，其余软质变异类型色氨酸丰富区附近均未发生变化，这可能是导致其胚乳质地仍未变硬的主要原因。【结论】在先前研究基础上，本试验对CIMMYT小麦基因型作了进一步分析，发现系谱中没有外源材料的所有CIMMYT硬质麦均为Pina-D1b类型。从山羊草引进的软质突变类型之间存在一定硬度差异。     

中国冬小麦puroindoline类型分布及其对溶剂保持力的影响

 以中国4个冬麦区的244份小麦品种（系）为材料，对籽粒硬度、面粉颗粒度大小、puroindoline等位变异类型和溶剂保持力进行了研究。结果表明，中国冬小麦中有5种puroindoline类型，分别为Pina-D1a/Pinb-D1a（野生型）、Pina-D1b/Pinb-D1a、Pina-D1a/Pinb-D1b、Pina-D1a/Pinb-D1d和Pina-D1a/Pinb-D1p。 Pina-D1a/Pinb-D1p为新变异类型，目前仅在我国品种（系）中发现。硬质麦中以Pina-D1a/Pinb-D1b类型最为广泛，占硬质麦的81.2%，Pina-D1b/Pinb-D1a、Pina-D1a/Pinb-D1d和新类型Pina-D1a/Pinb-D1p分别占硬麦的9.7%、1.2%和7.9%。籽粒硬度及面粉颗粒大小与4种溶剂保持力之间的相关均达1%显著水平，其中以水溶剂保持力与硬度之间的关系最为密切，与SKCS和NIR硬度值之间的相关系数分别为0.73和0.64。Pina-D1b/Pinb-D1a类型的水溶剂保持力和碳酸钠溶剂保持力平均值最大，分别为68.1和85.8，均与Pina-D1a/Pinb-D1b类型之间差异达5%显著水平。同时，各个麦区间的硬度值和溶剂保持力也有所不同，其中北部冬麦区和西南冬麦区的水溶剂保持力间及北部冬麦区和长江中下游冬麦区的碳酸钠溶剂保持力间差异也达到了5%显著水平。这为改进我国小麦籽粒硬度及将溶剂保持力用于早代选择提供了理论基础。     

CIMMYT小麦材料的苗期和成株抗叶锈病鉴定

选择来自CIMMYT的103个小麦品种(系)及35个含有已知抗叶锈基因的对照品种,苗期接种17个中国小麦叶锈菌小种以鉴定这些品种中可能含有的抗叶锈病基因, 并于2008-2009和2009-2010连续2年对这些材料进行成株抗叶锈病鉴定。通过苗期鉴定结合系谱分析和分子检测,在46个品种中共鉴定出Lr26、Lr34、Lr42和Lr47等4个抗叶锈病基因,其中9个品种携带Lr26基因,28个品种含有成株抗叶锈病基因Lr34基因,Lr42可能存在于11个品种中,还有2个材料可能含有Lr47,其他57个品种(系)对供试的15个小种多数表现为高抗,没有鉴定出已知的抗叶锈病基因。通过两年的田间抗叶锈病鉴定共筛选出46个表现慢锈的品种。苗期和田间结果表明,CIMMYT材料中含有丰富的对我国叶锈菌小种有效的苗期和成株抗叶锈基因,这些材料均可应用于我国小麦的抗叶锈病育种。