小麦品种(系)延绿性的遗传变异及其特征

为了解高湿环境下小麦品种（系）延绿性的遗传变异和延绿特点,2012-2014年以我国主要麦区近年来育成的47个品种（系）为材料,以品种（系）开花后不同日龄下旗叶的绿色叶面积百分比（%GLA）为指标,采用模糊聚类法对品种（系）的延绿性进行分类,用Gompertz模型拟合品种（系）开花后旗叶的衰老过程并解析其衰老特性。结果表明,3年试验中,小麦品种（系）均可分为延绿、中等延绿、中等早衰和早衰4种类型,其中,CP02-8-5-6-2-1、天民668、川农16、川麦60、川麦107和泰山046219为延绿稳定表达品种（系）;小麦旗叶衰老特征参数达到最大衰老时间（TMRS）、绿色叶面积持续期（GLAD）和平均衰老速度（ARS）与灌浆后期旗叶的%GLA均呈极显著正相关;同一年度不同延绿型品种（系）间旗叶的TMRS、GLAD和ARS存在显著差异,MRS无显著差异,TMRS和GLAD表现为延绿型＞中等延绿型＞中等早衰型＞早衰型,ARS表现为早衰型＞中等早衰型＞中等延绿型＞延绿型;不同年度间小麦旗叶TMRS和GLAD表现为2014年＞2013年＞2012年,MRS表现为2013年＞2014年＞2012年,ARS以2012年＞2013年＞2014年。这说明旗叶衰老特征参数可作为品种延绿的评价指标。     

假俭草杂交试验初报(简报)

假俭草(Eremochloa ophiuroides (Munro.)Hack.)起源于中国中部和南部,以养护水平低、容易建植、耐贫瘠且病虫害少而著称,是国外公认的中国最好的暖季型草坪草,所以又称为“中国草坪草”(Chinese lawn grass)^[1]。虽然假俭草主要分布在中国,而且我国的东部和南部很可能是假俭草的起源中心^[2],但它真正得到深入研究和广泛应用的国家却是美国。江苏省中国科学院植物研究所自1993年起就开始了假俭草种源的收集工作,并对其进行了初步评价。结果表明,不同种源的假俭草在茎色、柱头色泽、花药色泽、匍匐茎长、草层高度、叶长、以及单位小花数和种子产量上都存在丰富的变异^[3、4]。     

普通小麦籽粒DON含量的配合力分析

为了选育抗赤霉病且籽粒毒素含量低的小麦品种以减轻赤霉病危害,在对我国南方麦区地方品种进行赤霉病抗性鉴定的基础上,选用8个籽粒中脱氧雪腐镰刀菌烯醇（deoxynivalenol, DON）含量水平不同的小麦品种作亲本,按8×8半双列杂交配制28个杂交组合,以接种后成熟籽粒中DON含量、病小穗数、病小穗率和病粒率为指标,进行赤霉病抗性、一般配合力（GCA）和特殊配合力（SCA）遗传分析,以及不同鉴定指标间比较和相关性分析。结果表明,8个品种中籽粒DON含量以苏麦3号最低(0.5715 mg kg^-1),Alondra’s最高(13.5560 mg kg^-1),各组合F1的籽粒DON含量均低于感病品种Alondra’s。品种间GCA和SCA存在显著差异,籽粒DON含量以加性效应为主,存在部分显性效应。苏麦3号、望水白和翻山小麦表现出较好的一般配合力效应。以苏麦3号为亲本的5个组合、望水白为亲本的4个组合特殊配合力效应较大。扬麦158一般配合力效应较小,但有4个组合表现较好的特殊配合力效应。籽粒DON含量和病小穗数、病小穗率、病粒率呈极显著的正相关关系。感病品种Alondra’s和绵阳8545的各个抗性鉴定指标的一般配合力在8个品种的排序中表现一致,抗病品种各个抗性指标的一般配合力在8个参试材料间的排序有所差异。DON含量的狭义遗传力为74.54%,因此以抗DON积累为指标的赤霉病抗性育种,可以在早期世代进行选择。     

利用Affymetrix芯片分析DON诱导抗赤霉病小麦品种望水白的基因表达谱

中国小麦地方品种望水白不但高抗赤霉病,而且其籽粒中DON(脱氧雪腐镰刀菌烯醇,被认为是赤霉病的致病因子)含量也低.为了研究望水白低DON含量的分子机制,利用Affymetrix小麦基因芯片对望水白受DON诱导调控的基因进行高通量的检测,以DON诱导后12 h和24 h混合样品作为处理组,水处理做为对照.总共检测到差异表达的基因1 114个,其中上调表达的基因有949个,下调基因165个.在上调表达基因中,推断有功能的基因涉及转录因子、信号蛋白、着丝粒蛋白以及与病程相关的基因,如:腺苷三磷酸结合盒转运蛋白,谷胱甘酞转移酶、细胞色素P450酶、苯丙氨酸解氨酶、葡萄糖基转移酶以及抗病蛋白等.对上调表达中的部分基因进行RT-PCR分析,证实它们都受DON诱导上调表达,与芯片检测结果吻合.     

水稻长穗颈恢复系9311eR的诱变选育

通过EMS诱变中籼稻93-11(审定名扬稻6号)种子,筛选得到长穗颈突变体9311eR。9311eR株高显著增加,增幅达36．44％。秆型分析表明,地上5个伸长节间和穗长均不同程度地增加,主要表现在节Ⅰ长、节Ⅱ长、节Ⅲ长的增加,其中以穗颈节(节Ⅰ)长增加最多,增幅达89．55％;遗传分析表明,长穗颈是单基因隐性突变,但受到另一对基因的影响。同时9311eR在下列性状上发生了不同程度的变化：有效穗、单株产量和垩白率有显著差异。有效穗减少13．33％,单株产量减产8．21％,但垩白率下降37．5％,外观品质有了明显改善。此外,播始历期缩短了2d,每穗颖花数、千粒重、粒长等略有增加,但均未达到显著差异。长穗颈9311eR与培矮64S、粤泰A、广占63S分别配制的新组合,基本保留了原组合的半矮秆株型、主要性状和产量,但个别性状发生了显著的有利变化：3个新组合垩白率均显著下降;9311eR与广占63S配制的新组合播始历期显著缩短。     

簇毛麦3V染色体短臂特异分子标记的开发与应用

普通小麦野生近缘物种簇毛麦(Haynaldia villosa L. 2n=14, VV) 3V染色体短臂（3VS）携带抗小麦条锈病基因。开发高密度的3VS特异标记是准确鉴定和追踪3VS、推进抗病基因转移和利用的重要基础。为了开发更多的均匀分布于3VS染色体臂不同区段的分子标记，本研究利用簇毛麦和小麦品种中国春参考基因组序列与基因注释信息，通过比较3VS与3AS、3BS、3DS同源基因序列内含子序列差异，选择同一内含子长度差异大于10%的区域开发了104个跨越内含子(intron targeting, IT)的分子标记，在簇毛麦、簇毛麦-硬粒小麦双二倍体、硬粒小麦中引1286、中国春、普通小麦-簇毛麦二体异附加系DA1V-DA7V、小麦-簇毛麦T3VS·3DL易位系中进行扩增，筛选出3VS特异、扩增条带清晰且稳定性好的IT分子标记43个。为了验证上述标记的有效性，选择位于3VS不同区段的12个标记对［DS3V(3D)×中国春ph1b］的F₃群体中的148个ph1b纯合的单株进行分析，共筛选得到6种类型涉及3VS的结构变异体。进一步利用GISH/FISH技术对上述材料进行鉴定，结果与分子标记结果相吻合，证明利用外源染色体特异分子标记可有效筛选涉及外源染色体结构变异体。     

携带抗白粉病基因Pm21的小麦–簇毛麦小片段易位染色体在不同小麦背景中的传递率及遗传稳定性

抗白粉病基因Pm21来自小麦近缘种簇毛麦。小麦一簇毛麦小片段顶端易位系NAU418(T1AS·1AL-6VS)和小片段中间插入易位系NAU419(T4BS·4BL-6VS-4BL)携带Pm21,高抗白粉病,是小麦抗病育种新种质。为了对其育种利用提供依据,以NAU418和NAU419为亲本分别与来源于不同生态区的郑麦9023等12个小麦品种杂交,杂种F_1再分别与来源于不同生态区的农艺亲本进行正、反回交,研究两种易位染色体在不同小麦背景中的遗传稳定性及其通过雌雄配子的传递规律。DNA分子原位杂交结果表明,在杂种F_1花粉母细胞减数分裂中期Ⅰ(Pollen Mother Cell,PMC MI),两种易位染色体分别可以与对应的小麦染色体配对形成棒状二价体。正、反交结果分析表明,NAU418中的小片段顶端易位染色体T1AS·1AL-6VS通过雌配子和雄配子的传递率分别为8.00%~50.98%和7.89%~45.07%,NAU419中的小片段中间插入易位染色体T4BS·4BL-6VS-4BL通过雌配子和雄配子的传递率分别为29.17%~52.38%和7.69%~47.06%。表明2个易位系中的易位染色体都可以通过雌、雄配子传递,但是其通过雄配子的传递率均显著低于通过雌配子的传递率。     

圆锥小麦四排穗性状基因的遗传及分子标记分析

四排穗(four-rowed spike, FRS)性状是超数小穗(supernumerary spikelets, SS)性状的一种类型,表现为在一个穗轴节片上近垂直地着生2个无柄小穗,从而增加了小穗数和穗粒数,对提高产量有一定的潜力。为了解圆锥小麦0880 FRS性状的遗传特征,将0880与正常穗(normal spike, NS)圆锥小麦0879杂交,构建了遗传群体,并对0880 (FRS) × 0879 (NS)与0879 (NS) × 0880 (FRS) F₁、F₂及F_2:3植株的穗部性状进行了调查。结果显示,正反交组合的F₁植株均表现为正常穗,F₂群体中正常穗与四排穗符合3∶1的分离比例,表明0880的四排穗性状由隐性单基因控制,将该基因定名为frs1;细胞质对frs1无显著影响。采用已定位于普通小麦A组与B组的SSR分子标记并结合混合分组分析法(BSA), 筛选出32个在双亲及F₂单株构建的四排穗型池和正常穗型池都具有多态性的SSR分子标记,利用JoinMap4.0软件构建了与frs1连锁的2A染色体11个SSR分子标记遗传图谱,其中SSR标记Xwmc598和Xwmc522位于frs1基因两侧,与该基因的遗传距离分别为4.0 cM和2.4 cM。利用2A染色体缺失系对这11个SSR进行物理定位,Xwmc598和Xwmc522均被定位在2A染色体短臂FL0.00~0.78区域。本研究的结果为frs1基因的精细定位及分子标记辅助选择奠定了基础。     

小麦抗赤霉病、优质高分子量麦谷蛋白亚基聚合体的分子标记辅助选育

为了创制小麦抗病、优质育种的重要中间材料,加速丰产、优质、综合抗逆性好的小麦新品种选育进程,以抗赤霉病小麦品种苏麦3号和优质面包小麦安农94212、扬麦158等为亲本配置杂交组合,利用覆盖苏麦3号抗赤霉病主效QTL (Qfhs. ndsu-3BS)的4个SSR标记和优质高分子量麦谷蛋白亚基5 10特异分子标记在杂交F<,3代进行标记辅助选择,F<,4代选育到纯合的含有Qfhs. ndsu-3BS和5 10亚基的聚合体2个(J3316-8和J3316-10).经田间赤霉病抗性鉴定,J3316-8自交后代的8个株系赤霉病抗性表现优于苏麦3号,J3316-10自交后代的2个株系赤霉病抗性与苏麦3号相当.两个聚合体农艺性状比苏麦3号有明显的改良,加之它们含有优质面包小麦高分子量麦谷蛋白亚基,因此可以作为小麦抗病和优质育种的中间材料.本研究结果进一步证明,将现代分子标记技术与传统育种方法相结合可以大大提高育种效率.     

小麦乙烯合成通路关键基因TaACS2在抗赤霉病中的功能分析

利用转录组学分析手段解析乙烯通路参与小麦抗赤霉病的调控网络,筛选到一个乙烯合成通路上的关键基因——氨基环丙烷羧酸合成酶基因Ta ACS2,利用病毒诱导基因沉默(VIGS)技术在抗赤霉病小麦品种‘望水白’和‘苏麦3号’中沉默Ta ACS2基因,初步研究其在小麦抗赤霉病中的作用。结果表明:Ta ACS2基因在抗病品种‘苏麦3号’中受赤霉菌诱导上调表达,但在感病品种‘Alondra’s’中不受诱导,甚至下调表达。沉默Ta ACS2基因的植株接种赤霉菌后,与对照相比,‘苏麦3号’平均病小穗率从7. 2%上升到13. 3%,病穗轴率从4. 6%上升到19. 0%;‘望水白’平均病小穗率从10. 8%上升到28. 4%,病穗轴率从0上升到53. 6%,两品种病小穗率和病穗轴率均显著提高,表明沉默Ta ACS2基因后,小麦赤霉病抗性显著下降,提示Ta ACS2基因正向参与调节小麦对赤霉病的抗病反应。