彩色小麦近等基因系籽粒中氨基酸含量的比较分析

氨基酸是蛋白质的基本组成单位,是人体必需的重要营养物质。彩色小麦被认为是一类新型的营养保健小麦品种,但对其籽粒中氨基酸含量的研究很少。本研究首次利用高效液相色谱法比较分析了种植于三个环境中的彩色小麦近等基因系(蓝粒小麦科兴611,紫粒小麦科兴617和白粒小麦轮回亲本济麦22)籽粒中多种氨基酸的含量。结果表明,蓝粒小麦科兴611的必需氨基酸含量、非必需氨基酸含量及总氨基酸含量均显著地高于紫粒小麦科兴617和白粒亲本济麦22。紫粒小麦科兴617和白粒小麦济麦22相比,必需氨基酸含量、非必需氨基酸含量及总氨基酸含量相近,甚至低于济麦22。因此,蓝粒小麦籽粒氨基酸含量高的性状,有益于满足人类营养需求,同时可作为育种材料改良小麦品种的氨基酸含量,尤其是提高限制性氨基酸的含量,进而提高小麦的营养品质。     

小麦叶面积及光合速率与产量关系的研究

选用不同叶片姿态、不同叶片类型以及不同经济系数等多种特性小麦品种(品系)以及拟近等基因系为试验材料,测定了不同叶位叶面积、旗叶光合速率以及小麦生物和经济产量。研究小麦叶面积、旗叶光合速率与产量的关系。结果表明:顶三叶面积与单株生物产量、经济产量显著正相关,而下部三片叶叶面积与单株生物产量和经济产量之间无显著相关;旗叶光合速率与生物产量和经济产量之间呈正相关,但相关不显著,而旗叶光合速率与旗叶面积的乘积与生物产量和经济产量之间呈显著正相关。提高小麦顶三叶面积和光合速率有利于提高产量,旗叶面积和光合速率乘积与产量的关系更为密切。     

小麦籽粒多酚氧化酶（PPO）检测方法的优化及其在育种中的应用

降低小麦中多酚氧化酶(PPO)活性,减缓面粉制品的褐化,是重要的育种目标之一。为了更好地服务于低PPO育种,本研究对检测PPO活性的原苯酚染色法进行了优化,更好地发挥了其鉴别力强、结果稳定、对种子活力伤害小等优点,便于育种者使用。苯酚染色和分子标记结果对比发现,染色结果可以很好地反映亲本(或高代)材料中PPO的基因型,特别在低PPO材料中吻合更好。对大量亲本和世代材料的籽粒染色发现,PPO不仅存在于种皮中,其活性还是由种皮基因型决定的,后代PPO性状表现出母性遗传和加性效应的特点,控制高PPO特性的两个主效基因之间具有明显的代偿作用。PPO性状遗传相对简单,纯合较快,F2以后籽粒的染色程度以单株为单位发生分离。尽管染色是针对种皮基因型的,但PPO基因的这些遗传特点和小麦的自交特性,使染色结果同样可以预测后代单株的分离前途。这一优化的籽粒染色法在低PPO育种中的有效性是可以肯定的。     

染色体消失法在小麦育种中应用的研究

用不同世代的小麦杂种为母本和鸭茅状摩擦禾进行属间杂交.利用杂合子发育过程中来自父本的染色体完全、迅速地消失得到大量单倍体胚.借助于胚培养和染色体加倍技术从杂合体小麦快速得到性状稳定的纯系.本文首次继花药培养法之后向读者介绍另一种以常规育种与生物技术手段相结合的小麦单倍-二倍化育种方法.     

利用HMW-GS全缺失突变体快速构建Glu-1位点近等渗入系

小麦高分子量麦谷蛋白亚基(highmolecular weight glutenin subunit, HMW-GS)由Glu-A1、Glu-B1、Glu-D1位点中含有的复等位基因编码,评价和优化Glu-1位点组合是认识与改良HMW-GS表达与功能的重要途径。本研究创制了以小偃81为背景的HMW-GS基因完全缺失突变体DLGlu1。将DLGlu1与加拿大优质强筋小麦品种Glenlea杂交,结合后代幼胚培养与分子标记辅助选择技术,在BC₃F₃种子中快速鉴定出来自Glenlea的Glu-A1a、Glu-B1al和Glu-D1d位点不同组合的7种渗入系材料,可进一步发展成一套完整的Glu-1位点有差异的近等渗入系。本研究表明,DLGlu1可用于Glu-1位点近等渗入系的快速创制,对Glu-1位点功能研究和改良具有重要价值。     

390份小麦-黑麦种质材料主要农艺性状分析及优异材料的GISH与FISH鉴定

将小麦近缘属植物黑麦中的优良基因导入小麦可以拓宽小麦的遗传基础,丰富小麦的遗传变异。本研究调查并分析了390份小麦-黑麦种质材料。在这390份种质材料中,6个主要农艺性状值均有较大的极差,说明其遗传多样性丰富。与10份小麦主栽品种相比,90%以上的材料具有穗长和分蘖数的显著优势,60%以上的材料具有小穗数优势,约30%的材料穗粒数和千粒重显著高于主栽品种。利用基因组原位杂交(genomic in situ hybridization,GISH)和多色荧光原位杂交(multicolor fluorescent in situ hybridization,mc-FISH)技术,对8份农艺性状优良的代表性材料进行染色体组成分析,发现3份为六倍体小黑麦(AABBRR),2份为八倍体小黑麦(AABBDDRR),1份为1RS·1BL易位系,其余2份不具有可见的黑麦染色体或染色体片段。值得指出的是,3份六倍体小黑麦与2份八倍体小黑麦所含的黑麦染色体不完全相同。八倍体小黑麦中有1对来源于黑麦的小染色体,而六倍体小黑麦中没有类似小染色体;并且,不同材料中黑麦4R染色体端部的GISH杂交带有明显差异。本研究结果为这些小麦-黑麦种质材料进一步应用于小麦育种提供了依据。     

非生物因素调控植物根系发育可塑性的研究进展

植物根系的发育具有高度的可塑性,基因型完全相同的植物生长在不同的环境当中根系构型可能会表现出显著的差异,而根系构型的变化会影响到植物根系吸收养分和水分的能力,进而影响到作物的产量,因此对植物根系发育可塑性进行研究具有重要意义。笔者对植物根系发育的可塑性以及非生物因素对根系发育可塑性的调控进行了综述,并对根系育种的前景进行了探讨。     

冬小麦新品种"科农199"选育和推广

以"科农9204"为父本、"石4185"为母本进行杂交, 经单株选择和系统选育, 培育出高产稳产小麦品种"科农199"。该品种中早熟, 株型紧凑, 株高75~80 cm, 穗纺锤型、短芒, 灌浆快, 落黄好。籽粒角质、饱满, 千粒重40~42 g; "科农199"根系发达, 生育后期根系活力强, 具有较强的吸收深层土壤水分养分的能力;该品种适应性强, 产量稳定性好, 抗逆性强。在黄淮北片国家冬小麦区域试验中连续两年产量居第1 位, 比对照品种"石4185" 极显著增产, 于2006 年通过国家品种审定。目前, "科农199"已在河北、河南、山东和山西等省累计推广种植130 万公顷, 成为黄淮冬麦区北片的主栽品种之一。     

冬小麦新品种"科农199"高产稳产特征分析

"科农199"是利用染色体工程技术培育的高产稳产小麦新品种, 其抗寒、耐旱、抗干热风, 根系发达,生育中后期能够高效吸收深层土壤的水分养分。本文研究了氮肥、磷肥、水分运筹等对"科农199"产量潜力的影响, 为"科农199"的栽培推广提供参考。试验从2008 年开始, 在冬小麦各主要生育期收集数据、取样并进行相关处理; 在收获后进行室内考种, 考查千粒重、穗粒数、单株穗数、产量等重要性状指标。通过田间试验发现, "科农199"小麦无论低氮或高氮供给条件下都比其他品种积累更多的干物质并向籽粒中分配, 从而形成较高的经济产量; 大田节肥试验中施纯氮120 kg·hm^-2 时单产6 532.5 kg·hm^-2, 氮肥偏生产力达54.4 kg·kg^-1; 施纯氮180 kg·hm^-2 时单产7 312.5 kg·hm^-2, 氮肥偏生产力达40.6 kg·kg^-1。在低磷定位试验中, "科农199"表现出分蘖力强、成穗率高、收获群体大的特点。在冬前底墒水充足的条件下, 春季灌水1~2 次可满足亩产千斤的水分需求。现阶段冻害干旱等极端气候高发频发, 推广"科农199"这类抗逆稳产品种, 可提高我国小麦生产可持续性, 有助于保障粮食安全。     

外源基因导入改良小麦抗旱性的研究进展

华北是我国水资源匮乏地区之一,干旱直接威胁着本区域粮食安全。小麦(Triticum aestivum L.)作为世界主要粮食作物,在我国北方占有重要地位,选育抗旱小麦品种是降低干旱危害的有效手段。由于小麦属内的遗传变异相当有限,小麦抗旱性遗传改良急需开发和导入新的基因资源。远缘杂交是转育小麦近缘属种优良基因、创造特异育种新材料的有效途径;全基因组DNA导入技术打破了物种界限,可以将小麦族外的基因导入小麦基因组中;转基因技术不仅可以导入其他物种的基因,更使得分子聚合不同来源的抗旱相关基因成为可能,为小麦抗旱性综合改良开辟了新途径。本文以上述3种技术为切入点,对外源基因(或染色质)导入、改良小麦抗旱性的相关研究进展进行了回顾和展望。