小麦抽穗和开花期相关QTL定位与分析

抽穗期和开花期是衡量小麦发育快慢及稳定性的两个重要时期,发掘相关基因位点并应用于育种选择,可为小麦稳产性改良提供指导。本研究以人工合成六倍体小麦(Turtur)和Triticum spelta L.衍生系(Bubo)为亲本杂交构建的包含186个家系的重组自交系(recombinant inbred line,RIL)群体(F6)为材料,于2014—2017年连续种植于山东省农业科学院作物研究所济南试验基地,结合已构建的包含5 301个标记、长度为2 464 c M的高密度遗传连锁图谱对抽穗期和开花期QTL进行定位,结果表明,在1B(3)、2B、4B(2)、5A、5B和7B染色体上共检测到9个抽穗期相关QTL,可解释4. 55%～13. 40%的表型变异;在1D、2A、3D、4B、5A、6B和7B染色体上共定位到7个开花期相关QTL,可解释3. 48%～16. 93%的表型变异。其中,7B染色体上4409103～1233594标记区间内控制抽穗期的QTL连续两年被检测到; 4B和7B染色体上控制开花期的QTL分别连续2年和3年被检测到。这将为下一步分子标记辅助育种和品种稳产性改良提供理论依据。     

抗旱节水小麦新品种‘济麦262’选育及体会

为了培育高产稳产、抗旱节水、多抗广适的突破性小麦品种,以高产品种‘临麦2号’为母本,以高产抗旱品种‘烟农19’为父本,采用系谱法聚合二者优异农艺性状,通过多点多生态鉴定与评价,育成小麦新品种‘济麦262’。该品种产量高,品质优良,抗病抗逆性好,农艺性状优异,水旱兼用。在2010—2011年度济南和蒙阴水浇地品比试验中,平均产量较对照‘济麦22’增产2.87%和9.41%,均居第一位;在2012—2013年度山东省旱地区域试验中,平均产量较对照‘鲁麦21’增产9.74%,是近10年来增产幅度最大的旱地小麦。该品种籽大饱满,籽粒蛋白质含量、湿面筋含量和面粉白度等品质指标优于对照品种‘鲁麦21’;抗干热风,中抗条锈病;株高67.2 cm,后期叶片功能期长,落黄佳,长方形穗,穗粒数37.5粒,千粒重44.7 g,白粒,粉质。‘济麦262’于2016年2通过山东省审定,适宜在无浇灌条件的旱肥地及水资源匮乏地区种植应用。     

不同氮素处理对中麦175和京冬17产量相关性状和氮素利用效率的影响

本研究旨在了解我国黄淮和北部冬麦区不同施氮量和施氮模式对氮高效吸收和利用的影响,以及中麦175和京冬17产量对不同施氮处理的响应。2013-2014和2014-2015连续两年在河北吴桥和北京顺义两地种植两品种,观测不同施氮量和基追比处理下,冬小麦的群体特性、产量相关性状,以及氮素吸收效率(NUpE)和氮素利用效率(NUtE)。在吴桥点设0、60+0、120+0、120+60、120+120、120+180 kg hm?2 (基肥+拔节肥) 6个处理,在顺义点仅设前5个处理。在总施氮量0~240 kg hm?2 (吴桥)和0~180 kg hm?2 (顺义)范围内,随施氮量增加,归一化植被指数(NDVI)和气冠温差(CTD)提高,群体总粒数和成熟期生物量增加,进而产量提高;但继续增加施氮量会导致粒重、开花前干物质向籽粒转运量、转运率、对籽粒贡献率、收获指数、氮肥偏生产力、氮素吸收和利用效率降低。在不同施氮水平下,中麦175的产量和稳定性均优于京冬17,表现出穗数多、穗粒重稳定性好、群体活力持久、生物量和收获指数高、花前干物质积累量高和花后干物质转运能力强、氮素吸收效率高,这可能是其高产高效的重要基础。考虑到产量回报和经济效益,推荐中麦175和京冬17在黄淮麦区(北片)施氮量为180~240 kg hm?2,在北部冬麦区施氮量为120~180 kg hm?2。灌浆中后期,NDVI和CTD与穗数、产量和生物量相关性高,可作为快速评价品种氮肥敏感性的指标。     

冠层活性相关性状全基因组关联分析及其对产量性状遗传效应的解析

【目的】冠层活性是反映作物生长发育的重要指标,发掘小麦冠层活性相关基因并分析其与产量性状的关系,为解析产量遗传结构和辅助育种提供理论支撑。【方法】以166份国内外小麦品种为材料,将其种植于河南安阳和安徽濉溪,结合已构建的包含326 570个来源于小麦90K和660K SNP芯片标记的高密度整合物理图谱,对苗期和花后10 d归一化植被指数(NDVI-S和NDVI-10)及花后10 d旗叶叶绿素含量(Chl-10)进行关联分析,并与前期利用相同材料得到的产量相关性状结果进行比较。【结果】NDVI-S、NDVI-10和Chl-10在基因型、环境及基因型×环境互作间变异方差均达极显著(P<0.01)差异,广义遗传力(h_b²)分别为0.81、0.81和0.91。分别检测到13、12和15个与NDVI-S、NDVI-10和Chl-10显著相关的位点,其中,有12、11和12个为新位点,5个位点与2个以上性状有关。166份小麦品种含有NDVI-S、NDVI-10和Chl-10优异等位基因数变幅分别为4-11、3-11和4-12,且随着优异等位基因数目...     

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。     

不同品质类型冬小麦气冠温差的差异及其与产量性状的关系

研究不同品质类型冬小麦气冠温差(CTD)的差异,探讨气冠温差与产量性状的关系,对高产品种(系)选育具有重要的应用价值。在灌溉条件下,选用28个强筋型和27个中筋型冬小麦品种(系),分别对抽穗期、开花期、花后7 d、花后14 d、花后21 d和花后28 d的气冠温差进行了测定。结果表明,强筋型与中筋型冬小麦品种间的CTD在各个测量时期的差异均达极显著水平,中筋品种花后21 d的CTD与产量和千粒重均呈极显著正相关。CTD对冬小麦产量影响,主要通过粒重途径实现的。强筋型品种与中筋型品种的3个主成分累积贡献率分别为51.72%和63.45%,其中,花后21 d的CTD分别在强筋品种第2主成分和中筋品种第1主成分表现CTD差异越大,产量越高,贡献率分别为16.91%和36.95%。根据因子得分,筛选出CTD综合表现差异大,籽粒产量高的强筋品种(系)有济南17、鲁0540258、鲁0540261、鲁056479和鲁0540252;中筋品种(系)有济麦22、鲁055359、鲁055282、鲁0540319和鲁055293。     

三种限水灌溉水平下中麦175干物质积累与水分利用特性解析

【目的】中麦175是中国北部冬麦区水浇地和黄淮旱肥地大面积种植的水旱兼用型小麦品种。研究旨在明确其干物质积累和水分利用特征,揭示节水高产机理为培育水旱兼用的广适型小麦新品种提供理论支撑和评价指标。【方法】在河北吴桥和北京顺义两个试验点,以中麦175和京冬17为试验材料,在3种限水灌溉（W0,全生育期不灌溉;W1,灌拔节水75 mm;W2,灌拔节水和开花水共150 mm）水平下,比较两个品种群体性能、干物质积累与分配、产量及水分利用效率（water use efficiency,WUE）等性状及其对供水的响应特征。【结果】两个品种的产量均在W2水平最高,随着灌水量减少产量降低;W0主要降低单位面积粒数（每平米穗数减少47-67穗,穗粒数减少1.6-5.1粒）,W1主要降低千粒重（降低0.6-1.5 g）。水分亏缺显著降低蒸散量（ET）和群体生物量,但显著促进了花前积累的干物质向籽粒的转运,适度水分亏缺（W1）提高WUE。在3种灌溉水平下,中麦175的产量及其稳定性均优于京冬17,表现为穗数、花前干物质积累量及其向籽粒的转运量和转运率、收获指数（HI）均较高,灌浆期反映群体性能的归一化植被指数（NDVI）和气冠温差（CTD）指标值及反映品种抗旱性能的茎秆可溶性糖含量（WSC）含量均较高,全生育期ET和WUE较高,大部分产量性状的水分敏感性较弱。穗粒数和生物量对水分的敏感系数（WS）与产量对水分的WS呈密切相关性,而灌浆前期群体NDVI和CTD对水分的WS也与产量对水分的WS高度相关。【结论】前期干物质积累快、群体库容量大及花后群体性能稳定性强可能是中麦175节水高产的主要原因。不同供水条件下灌浆期群体NDVI和CTD的差异性可作为小麦品种对水分敏感性的快速综合评价指标。     

小麦胁迫相关基因TaUCE2的克隆及表达模式分析

前期通过对耐旱小麦的RNA-Seq分析发现,转录本TRIAE_CS42_3DL_TGACV1_252817_AA0892160在干旱胁迫下表达量下降;通过克隆、生物信息学分析发现,该转录本包含一个444 bp的完整编码区,编码147个氨基酸,蛋白结构分析其含有一个UBC结构域,与山羊草泛素结合酶(E2)的氨基酸序列完全一致,证明该基因为泛素结合酶(E2)基因(Ta UCE2)。蛋白序列比对发现其第7、91、144位置处的氨基酸在单双子叶植物之间是特异的。进化分析发现该基因是在单双子叶植物进化后期分化的。荧光定量PCR分析表明,该基因响应ABA、干旱、高盐、低温的胁迫,在四种胁迫下,该基因在根中的表达量均降低。本研究为进一步分析泛素蛋白酶体途径在小麦逆境响应中的功能和机制奠定基础。