不同逆序衰老率小麦干物质积累特性的探索研究

为揭示小麦逆序衰老类型间干物质积累的差异和动态变化规律,以61个品种(系)作材料,分期采样,并在乳熟末期调查逆序衰老率,采用箱线图、分类变量回归等统计方法对不同逆序衰老率小麦开花后各生育阶段的干物质积累特性进行了集群间对比分析。结果表明,183个样点逆序衰老率的分布呈正偏态分布特征,不符合正态分布,参试小麦逆序衰老率为20%(10%~33%)。与低逆序衰老率小麦相比,高逆序衰老率小麦叶片衰老程度在籽粒形成期和乳熟期均较低;茎鞘干物质转运量在乳熟期和灌浆末期均较高;穗干物质积累量在籽粒形成期较低,在乳熟期较高。与逆序衰老现象紧密关联的因素有4个即籽粒形成期和乳熟期的叶片干重变化值、乳熟期和灌浆末期的茎鞘干重变化值,且后两者影响更大。高逆序衰老率小麦千粒重为44.95g(41.24~49.90g),高于低逆序衰老率小麦的43.28g(39.55~47.99g)。从本研究结果看,与低逆序衰老率小麦相比,高逆序衰老率小麦花后穗干物质积累速率呈现出"慢-快-慢"的特征,有利于籽粒的增重。     

小麦 TaFer A1基因抗旱相关分子标记的开发

铁结合蛋白(Ferritin,Fer)参与干旱胁迫应答反应,开发Fer基因抗旱相关的分子标记可为抗旱小麦品种选育提供依据。本研究依据2个强抗旱性和2个弱抗旱性小麦品种1A染色体上铁结合蛋白基因(TaFer-A1)序列的差异,开发TaFer-A1基因抗旱相关的分子标记,用150份萌发期抗旱性不同的小麦品种(系)对标记的有效性进行验证。克隆序列比对发现,TaFer-A1基因在4份抗旱性极端品种间仅存在7个变异位点,包括6个SNP位点和1个3bp碱基Del/Ins位点,其中仅在基因第1个内含子区域的3个连续碱基TCT的Del/Ins位点变异与4份品种抗旱性的表型相对应,而其余6个SNP位点在强与弱抗旱性品种之间随机发生。根据两组抗旱性极端品种间TCT碱基的差异,设计1对引物开发出了分子标记FerA1i-ntr1。该分子标记在2个强抗旱性品种中扩增出了167bp特异性条带,定名为TaFer-A1a等位变异;在2个弱抗旱性品种中扩增出了170bp特异性条带,定名为TaFer-A1b等位变异,表明FerA1i-ntr1为共显性标记。在分子标记FerA1i-ntr1检测的150份小麦品种(系)中,有73份被检测为TaFer-A1a等位变异类型,平均相对发芽率为70.1%;77份被检测为TaFer-A1b等位变异类型,平均相对发芽率为55.1%。TaFer-A1a等位变异类型品种(系)的平均相对发芽率极显著高于TaFer-A1b等位变异类型的(P<0.01),说明该共显性标记FerA1-intr1可用于小麦抗旱性的鉴定和筛选,也表明TaFer-A1基因与小麦抗旱性有关。     

远缘杂交后代转育的小麦抗源材料抗病及抗旱性研究

郑麦9023和豫麦66分别与野生二粒小麦和野燕麦远缘杂交后代进行杂交和回交,经过7代筛选、鉴定,获得了20个抗病性和农艺性状稳定的高代系。在陕西杨凌设置条锈菌流行小种（CYR32和CYR33）病圃,在甘肃天水设置自然发病圃对筛选的小麦高代系进行异地抗病性鉴定,同时对其进行分小种CYR32、CYR33、CYR31和CH42苗期鉴定;分别选用Yr5、Yr9、Yr10、Yr15、Yr17、Yr18和Yr26等7个已知抗条锈病基因的分子标记进行基因检测;对高代系进行萌发干旱胁迫试验,从而对其抗旱性进行评价;并调查其农艺性状并进行评价。抗病、抗旱和农艺性状调查结果显示：参试的20个高代系中,符合抗病耐旱且农艺性状较好,可用于作为抗源亲本的高代系有8个分别是郑野-2、郑野-3、郑野-6、豫野-1、豫野-2、豫野-4、豫野-5、豫野-6。研究结果表明,在抗病、耐旱综合性状优良育种目标指导下,将郑麦9023和豫麦66作为基因累加的库容,利用系谱选择法,结合育种分子标记检测辅助选择,可不断对品种郑麦9023和豫麦66进行改良与创新;并且可依次对其抗病性、抗旱性、成熟期等农艺性状基因及来源不同的优良基因进行累加转育。     

小麦 TaCP3基因的克隆及其参与非生物胁迫的表达分析

半胱氨酸蛋白酶(cysteine protease,CP)是植物中重要的蛋白酶家族之一,广泛参与植物的各种生理过程;TaCP3属于papain-like(木瓜蛋白酶)家族的半胱氨酸蛋白酶,在小麦的生长发育及抗逆中起到重要作用。为研究 TaCP3基因的结构特征,以及在干旱、高盐、低温和高温胁迫下的表达情况,从小麦抗旱品种西农538中克隆了 TaCP3基因,该基因仅含1个1125 bp的开放阅读框,编码374个氨基酸,在蛋白氨基端有一个28个氨基酸残基组成的信号肽,羧基端具有木瓜蛋白酶亚家族的保守结构域。生物信息学分析表明, TaCP3与大麦和山羊草半胱氨酸蛋白酶基因相似性最高。同时,本研究构建了pcold-TF/TaCP3原核表达载体,通过转化大肠杆菌BL21(DE3),成功表达了TaCP3重组蛋白,分子量约为40 kD。qRT-PCR结果表明, TaCP3的表达对干旱、高盐、低温和高温胁迫均有响应,初始都呈先降后升的趋势;且对干旱胁迫有强烈的正向响应。     

利用HPCE构建小麦LMW-GS标准图谱初探

为给不同小麦品种低分子量谷蛋白亚基（LMW-GS）的鉴定、品质预测提供快速、准确的方法,以黄淮麦区14个普通小麦品种为材料,首先利用SDS-PAGE和分子标记确定LMW-GS组成,然后采用改进的HPCE体系分离LMW-GS,最后通过控制变量法比对小麦品种间相同亚基以判断各LMW-GS亚基在图谱中对应的峰。结果表明,采用SDS-PAGE和分子标记相结合的方法可以更加准确地鉴定小麦LMW-GS;利用HPCE体系获得的小麦LMW-GS图谱具有很高的重复性,重复试验所得小麦LMW-GS图谱中各个峰迁移时间的相对标准偏差均在0.30%以下;通过控制变量法所建立的小麦LMW-GS图谱可以实现Glu-A3a、Glu-A3c、Glu-A3d、Glu-B3a、Glu-B3d、Glu-B3h的快速鉴定。     

集雨节灌种植技术对春玉米光合特性及产量的影响

以春玉米为供试材料，以传统灌溉方式沟灌、水平畦灌为对照，研究了集雨节灌种植技术对春玉米功能叶片的相对叶绿素含量（SPAD值）、光合参数以及籽粒产量的影响。结果表明，在同期灌溉处理中，集雨节灌处理各测定时期的净光合速率（Pn）、蒸腾速率（Tr）以及气孔导度（Gs）较沟灌处理分别提高10.57%～16.15%、4.10%～9.24%、15.38%～33.33%；较水平畦灌分别提高11.31%～26.19%、5.73%～13.56%、22.73%～47.37%；较沟垄集雨种植分别提高-0.12%～26.19%、0.16%～9.95%、-4.35%～25%。集雨节灌处理的相对叶绿素含量（SPAD值）和瞬时水分利用效率（WUE）与沟灌、水平畦灌、沟垄集雨种植相比差异不明显。在播前灌1水条件下集雨节灌处理的产量和水分利用效率（WUE_Y）较沟灌、畦灌和沟垄集雨种植分别提高15.45%（P<0.05）、21.85%（P<0.05）、3.28%和39.82%（P<0.05）、53.13%（P<0.05）、4.44%，在开花期灌1水条件下分别提高7.06%、18.42%（P<0.05）、2.32%和28.41%（P<0.05）、39.58%（P<0.05）、5.09%，在播前和开花期均灌1水条件下分别提高5.03%、14.57%（P<0.05）、5.72%和40.23%（P<0.05）、54.70%（P<0.05）、2.99%。试验表明，集雨节灌 种植技术在大幅度降低灌水量的情况下可以提高叶片的光合性能，并显著提高玉米籽粒产量。     

远缘杂交后代转育的小麦抗源材料抗病及抗旱性研究

郑麦9023和豫麦66分别与野生二粒小麦和野燕麦远缘杂交后代进行杂交和回交,经过7代筛选、鉴定,获得了20个抗病性和农艺性状稳定的高代系。在陕西杨凌设置条锈菌流行小种（CYR32和CYR33）病圃,在甘肃天水设置自然发病圃对筛选的小麦高代系进行异地抗病性鉴定,同时对其进行分小种CYR32、CYR33、CYR31和CH42苗期鉴定;分别选用Yr5、Yr9、Yr10、Yr15、Yr17、Yr18和Yr26等7个已知抗条锈病基因的分子标记进行基因检测;对高代系进行萌发干旱胁迫试验,从而对其抗旱性进行评价;并调查其农艺性状并进行评价。抗病、抗旱和农艺性状调查结果显示：参试的20个高代系中,符合抗病耐旱且农艺性状较好,可用于作为抗源亲本的高代系有8个分别是郑野-2、郑野-3、郑野-6、豫野-1、豫野-2、豫野-4、豫野-5、豫野-6。研究结果表明,在抗病、耐旱综合性状优良育种目标指导下,将郑麦9023和豫麦66作为基因累加的库容,利用系谱选择法,结合育种分子标记检测辅助选择,可不断对品种郑麦9023和豫麦66进行改良与创新;并且可依次对其抗病性、抗旱性、成熟期等农艺性状基因及来源不同的优良基因进行累加转育。     

夏闲期种植不同绿肥作物对土壤养分及冬小麦产量的影响

为探明种植绿肥作物对关中土壤肥力及冬小麦产量的影响效果,在夏闲期种植光叶苕子（Vicia villosa Rothvar）、毛叶苕子（Vicia villosa Roth）、紫云英（Astragalus sinicus）和草木樨（Melilotus suaveolens Ledeb.）等四种绿肥作物,以免耕休闲为对照,分析了冬小麦主要生育时期的土壤速效养分动态变化及其产量效应。结果表明,夏闲期种植绿肥的土壤速效磷、速效钾和碱解氮都有不同程度的提高,增加量主要受绿肥的养分含量以及生物量影响。与对照相比,种植并翻压光叶苕子、毛叶苕子、紫云英和草木樨,均可显著提高冬小麦单位面积穗数、穗粒数和千粒重,冬小麦依次增产21.1%（P＜0.05）、24.3%（P＜0.05）、6.0%和11.6%。     

小麦品系P9897成株期抗条锈性遗传分析

小麦品系P9897对条锈病具有良好的成株期抗性。为给该品系的合理利用提供参考依据,在温室中对P9897和铭贤169进行苗期及成株期抗病性鉴定,在陕西杨凌(人工接种病原菌)和甘肃天水(自然诱发病原菌)2个地区对P9897和铭贤169及以P9897作为父本与铭贤169杂交获得的F1、F2和F3代进行成株期抗病性鉴定,最终对其成株期抗条锈性进行遗传分析。结果显示,P9897成株期表现高度抗病性[反应型(Infection type,IT)=2],在两个试验地的严重度(Disease severity,DS)平均值为5.0%~17.5%;所有F1代表现为抗病(IT=2),F2代抗病(IT:0~6)和感病(IT:7~9)植株数符合13∶3的分离比(χ2=0.793.84),F3代抗病(IT:0~3)、抗感分离(IT:4~6)和感病(IT:7~9)植株数符合7∶8∶1的分离比(杨凌χ2=0.185.99;天水χ2=0.665.99);F3代172株成株期小麦的反应型和严重度都是连续分布的。表明P9897的成株期抗条锈性是一种数量性状,由一显一隐2对基因独立控制或起重叠作用控制。     

华山新麦草3Ns染色体特异SCAR标记的开发

为快速准确地建立小麦-华山新麦草杂交后代的分子标记鉴定方法,采用150条10bp的随机引物R1-R150对华山新麦草、普通小麦7182、中国春及华山新麦草1Ns-7Ns全套二体附加系共10个材料进行了RAPD分析,从中获得了华山新麦草3Ns染色体上2个特异RAPD分子标记片段FR-113和FR-125。克隆这两个片段并测序,发现其全长分别为543bp和515bp;分析序列后对其分别设计SCAR引物S-113和S-125,重新对10个材料进行SCAR分析,结果只在华山新麦草和小麦-华山新麦草3Ns二体附加系上扩增出了特异条带,由此证明已将华山新麦草3Ns染色体上获得的两个RAPD标记成功转化为稳定可靠的SCAR标记。这两个SCAR标记可用于检测小麦背景下的华山新麦草3Ns染色体,同时为小麦-华山新麦草杂交后代提供了分子鉴定依据。