小麦TaGS-D1与TaFlo2-A1等位变异对粒重的影响

为探究小麦粒重基因型的等位变异情况,利用位于7DS和2AL染色体上粒重相关基因TaGS-D1和 TaFlo2-A1共显性标记GS7D和TaFlo2-InDel8对298份国内外冬小麦品种(系)进行等位变异检验,分析了各等位变异及组合与千粒重的相关性和在不同小麦类型中的分布情况。结果表明,参试材料千粒重平均为37.65 g,且品种间的粒重遗传变异较大。携有 TaGS-D1a等位基因的小麦品种(系)的千粒重(38.18 g)显著高于 TaGS-D1b(35.61 g)(P0.01);携有 TaFlo2-A1b等位基因的小麦品种(系)的千粒重(39.12 g)显著高于 TaFlo2-A1a(37.31 g)(P0.01)。从两个基因位点形成的4种基因组合来看,具有高千粒重的 TaGS-D1a/TaFlo2-A1b基因型的千粒重均极显著高于其他基因型(P0.01)。不同等位基因及基因型在各小麦类型中分布不同,其中 TaGS-D1a在西南冬麦区占比较大, TaFlo2-A1b在长江中下游冬麦区占比较大。具有中间型千粒重的 TaGS-D1a/TaFlo2-A1a基因型在各小麦类型中分布频率最高,具有高千粒重的 TaGS-D1a/TaFlo2-A1b基因型仅在长江中下游冬麦区分布频率较高。     

新疆小麦籽粒过氧化物酶(POD)活性检测及其基因等位变异检测

【目的】 研究新疆小麦品种(系)过氧化物酶活性高低并分析相关基因变异类型和分布,为新疆小麦育种和品质的遗传改良奠定基础。【方法】 分别利用TaPod-A1和TaPod-D1基因位点的显性互补功能标记TaPod-3A1/TaPod-3A2和TaPod-7D1/TaPod-7D6对113份新疆小麦品种(系)进行分子标记检测,结合新疆小麦材料POD活性的测定结果,分析POD活性相关基因不同等位变异对小麦籽粒POD活性的影响,验证TaPod-A1和TaPod-D1基因位点功能标记有效性的同时,对新疆小麦材料POD相关基因的等位变异分布频率进行分析。【结果】 新疆小麦品种(系)中,在TaPod-A1位点,具有TaPod-A1b基因型的小麦品种(系)POD活性(2 595.3 U/(g·min))极显著(P<0.01)高于具有TaPod-A1a基因型的材料(2 346.0 U/(g·min)),2种基因型的分布频率分别为36.3%和63.7%;在TaPod-D1位点,具有TaPod-D1b基因型的小麦品种(系)POD活性(2 503.9 U/(g·min))显著(P<0.05)高于具有TaPod-D1a基因型的材料(2 376.9 U/(g·min)),2种基因型的分布频率分别为46.9%和53.1%。在113份新疆小麦材料中,共检测到TaPod-A1a/TaPod-D1a、TaPod-A1a/TaPod-D1b、TaPod-A1b/TaPod-D1a和TaPod-A1b/TaPod-D1b 4种变异组合类型,在新疆小麦中的分布频率分别为31.9%、31.9%、21.2%和15.0%。TaPod-A1b/TaPod-D1b(2 706.2 U/(g·min))类型的POD活性显著(P<0.05)高于TaPod-A1a/TaPod-D1a(2 283.6 U/(g·min))。【结论】 新疆小麦品种(系)以TaPod-A1a(低POD活性)和TaPod-D1a(低POD活性)等位变异类型为主;TaPod-A1和TaPod-D1的功能标记均能较好的区分小麦籽粒POD活性的高低,将2个位点特异性标记结合起来使用,有效地筛选出高POD活性的材料,提高新疆小麦品种(系)优异等位变异的频率,促进新疆小麦品质的遗传改良。     

基于无人机影像的棉花株高预测

【目的】 利用无人机遥感技术,快速、无损和高通量地获取田间株高表型信息,预测棉花品种(系)的长势监测及产量。【方法】 以无人机(UAV)搭载高清数码相机构成低空遥感平台,获取110份处于花铃期棉花品种(系)影像,测定地面实际株高;利用拼接软件与高清数码影像,生成研究区数字表面模型(DSM)和高清正射影像(DOM);基于高清的DOM和DSM,利用克里金插值法生成研究区离散地面高程值(DEM),经作差提取棉花株高(CHM),利用不同棉花品种(系)实测株高(H)与提取的棉花株高(CHM)作回归分析。【结果】 通过DOM可快速无损地监测花铃期各棉花品种(系)长势、叶色性状差异及分布状况,经DSM和克里金插值法提取的DEM和棉花株高分布图得出,研究区整体地势较平坦,高低落差仅0.5 m。所建株高模型R²达到0.846 9,验证模型R²也达到0.758 1。【结论】 利用无人机影像生成的DOM、DSM和克里金插值法生成的DEM,提取的棉花花铃期株高(CHM)精度较高,无人机搭载数码相机进行棉花株高测定具有较好的适用性。为大范围的棉花田间株高观测提供一种新的研究方法是可行的。     

新疆冬小麦过氧化物酶基因TaPod-D1和TaPod-A1的等位变异及分布

为了给新疆小麦品种面粉色泽的改良提供参考依据,利用位于7D染色体上的功能标记POD-7D1和POD-7D6及3A染色体上的功能标记POD-3A1和POD-3A2对98份新疆冬小麦品种(系)进行等位变异检测。结果表明,在TaPod-D1位点,有42份(占42.9%)材料含有与高POD活性相关的TaPod-D1a等位基因,56份(占57.1%)材料含有与低POD活性相关的TaPod-D1b等位基因;在TaPod-A1位点,有28份(占28.6%)材料含有与高POD活性相关的TaPod-A1b等位基因,70份(占71.4%)材料含有与低POD活性相关的TaPod-A1a等位基因。在不同类型的新疆冬小麦品种(系)中,两个不同位点上高POD活性等位变异TaPod-D1a和TaPod-A1b的分布频率均表现为引进品种(系)≈自育品种(系)地方品种。所检测的新疆冬小麦品种(系)共有四种等位基因组合,分别为Tapod-D1b/Tapod-A1a、Tapod-D1a/Tapod-A1a、 Tapod-D1b/Tapod-A1b和Tapod-D1a/Tapod-A1b,它们在新疆冬小麦品种(系)中的分布频率依次为39.8%、31.6%、17.4%和11.2%。     

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。     

春小麦主要籽粒性状的全基因组关联分析

为挖掘控制春小麦主要籽粒性状的关联SNP及候选基因,以国外引进品种、新疆地方品种、新疆自育品种共298份春小麦品种为材料,利用小麦55K SNP芯片,对5个环境下小麦千粒重、粒长、粒宽3个主要籽粒性状进行基于Q+K混合线性模型(mixed linear model,MLM)的全基因组关联分析（genome-wide association study,GWAS）。结果表明,供试小麦品种的3个主要籽粒性状在5个环境下的变异系数为3.89%~19.77%,其中粒宽的变异幅度最小,千粒重的变异幅度最大。不同环境中,新疆育成品种的3个主要籽粒性状的平均值均最高,而新疆地方品种的3个籽粒性状的平均值均最低。GWAS结果表明,共检测到84个与小麦主要籽粒性状显著关联的稳定SNP位点,它们分布在小麦的21条染色体上,单个SNP位点可解释3.74%~11.18%的表型变异。在1B、2B、3B、4B、5A、5D染色体上检测到6个同时关联多个籽粒性状的稳定位点。对84个SNP位点进行候选基因筛选,筛选到6个可能与小麦主要籽粒性状相关的候选基因,可作为小麦籽粒研究的重要基因。     

新疆小麦籽粒SOD活性及TaSOD-A1位点等位变异的分布

为了解新疆小麦品种(系)籽粒超氧化物歧化酶(SOD)的活性及TaSOD-A1位点等位变异的分布,用两个功能标记SODA1和SODA11对117份新疆小麦品种(系)的 TaSOD-A1位点(基因ID为TraesCS5A01G290800)进行等位变异检测,并结合SOD活性检测结果,分析 TaSOD-A1位点不同等位变异与SOD活性的相关性。结果表明,含有 TaSOD-A1a等位变异材料的籽粒SOD活性显著高于含有 TaSOD-A1b等位变异材料的籽粒,二者占比分别为50.4%和49.6%;新疆冬小麦品种(系)中, TaSOD-A1a等位变异的分布频率高低依次为引进品种(系)>自育品种(系)>地方品种;新疆春小麦品种(系)中,只有3份材料含有 TaSOD-A1a等位变异,早期品种(系)中未发现含有 TaSOD-A1a等位变异的材料。新疆冬小麦品种(系)的籽粒SOD活性平均值显著高于新疆春小麦品种(系),且新疆冬小麦引进品种(系)中含有 TaSOD-A1a等位变异材料的籽粒SOD活性平均值也显著高于含有 TaSOD-A1b等位变异材料的籽粒SOD活性。     

生物炭用量与灌水量对北疆灌区春小麦籽粒产量和品质综合评价

为探讨生物炭与灌水对春小麦产量和品质的综合效应,以北疆灌区春小麦为研究对象,通过随机区组试验,设置3个灌水量[4 500 m³·hm^-2(W0)、4 050 m³·hm^-2(W1)和3 600 m³·hm^-2(W2)]和3个生物炭施用量[0 t·hm^-2(B0)、10 t·hm^-2(B1)和20 t·hm^-2(B2)]水平,比较分析了不同生物炭用量与灌水量组合条件下春小麦干物质累积、产量和籽粒蛋白质含量等品质指标的差异,并运用基于熵值的DTOPSIS法进行综合效应评价。结果表明,不同灌水量条件下施用生物炭对春小麦干物质累积量影响均不显著,但可提升籽粒品质,灌水量和生物炭的交互作用对春小麦籽粒品质与产量的影响显著。在W0条件下春小麦籽粒蛋白含量随生物炭用量增加呈先升高后降低趋势,且所有施加生物炭处理的籽粒蛋白质含量均低于B0W0处理;W1条件下施加生物炭处理的籽粒蛋白质含量变化趋势与W0条件下...     

国内外301份小麦品种(系)种子 萌发期抗旱性鉴定及评价

以-0.5 MPa PEG-6000模拟干旱胁迫环境,对301份冬小麦品种（系）在人工气候箱内进行种子萌发培养,在发芽势、发芽率、发芽指数、根数、根长、苗高和胚芽鞘长度测定的基础上,应用隶属函数、聚类分析和因子分析等方法对小麦种子萌发期抗旱性进行综合评价。结果表明,PEG胁迫下各指标测量值较对照均下降,且各指标之间存在极显著或显著正相关。利用隶属函数法进行抗旱性分析,发现不同小麦品种（系）间表现出较大差异,D值的变幅为0.08~0.95。通过聚类分析,将材料按抗旱性强弱分为5类：藁城8901等8份品种（系）为高度抗旱型,周麦22等29份品种（系）为抗旱型,鲁麦8号等116份品种（系）为中等抗旱型,石4185等83份品种（系）为干旱敏感型,烟农18等65份品种（系）为干旱高度敏感型。主成分分析表明,发芽指数、根长和根数在萌发因子、伸长因子和根部性状因子中的载荷量分别为0.96,0.88和0.91。不同抗旱类型麦区间的分布表明,8份高度抗旱型小麦品种（系）均来自国内,其中5份来自北部冬麦区。综合评价得到萌发期高度抗旱型种质分别是川麦44、皖麦33、藁城8901、CA9719、周8425B、宁冬10、新麦37和CA0958。发芽指数、根长和根数可作为小麦萌发期抗旱性鉴定的可靠指标。北部冬麦区可作为挖掘抗旱关键种质的重点麦区。     

新疆小麦阿拉伯木聚糖阿魏酸酰基转移酶基因TaBahd-A1等位变异检测及其分布规律

阿魏酰阿拉伯木聚糖（feruloyl arabinoxylan,FAX）含量是影响小麦加工品质的重要因素,揭示其相关基因在小麦中的遗传变异规律,可为小麦分子育种提供一定参考。本研究利用阿拉伯木聚糖阿魏酸酰基转移酶 TaBahd-A1基因位点的3对功能标记AFTA2、AFTB2和AFTC8,对124份新疆小麦品种（系）进行 TaBahd-A1等位变异检测,并分析等位变异分布规律。结果表明,携带与低FAX含量相关的 TaBahd-A1b等位变异材料占比（57.2%）最大,其次是与高FAX含量相关的 TaBahd-A1c等位变异（29.1%）,与高FAX含量相关的 TaBahd-A1a等位变异占比（13.7%）最小;其中,98份新疆冬小麦品种（系）中,携带 TaBahd-A1a和 TaBahd-A1c基因型的材料共占比38.7%,携带 TaBahd-A1b基因型的材料占比61.3%;26份新疆春小麦材料中,携带 TaBahd-A1a和 TaBahd-A1c基因型的材料共占比57.6%,携带 TaBahd-A1b基因型的材料占比38.4%。在不同类型冬小麦品种（系）中,与高FAX含量相关的等位变异类型 TaBahd-A1a和 TaBahd-A1c的分布频率表现为引进品种（系）＞地方品种>自育品种（系）;与低FAX含量相关的等位变异类型 TaBahd-A1b的分布频率表现为自育品种（系）＞地方品种＞引进品种（系）。