黄淮麦区小麦新品系籽粒硬度相关基因分子鉴定及其对产量性状的影响

 【目的】以黄淮麦区小麦新品系为材料,通过对其籽粒硬度相关基因的鉴定,明确黄淮麦区小麦新品系的籽粒硬度基因型分布规律,为小麦品质改良提供优异基因资源。【方法】利用单籽粒谷物特性测定仪（SKCS）、PCR扩增、酶切以及DNA测序技术,对来自黄淮麦区109份小麦新品系的籽粒硬度表型、puroindo1ine基因型及其puroindo1ine b-2的不同等位变异类型进行了鉴定与分析。【结果】黄淮麦区材料中硬质麦比例较高,为61.5%。混合型和软质麦比例较低,分别为15.6%和22.9%,硬度指数范围较宽,为3.2—82.6。在硬质麦的puroindo1ine基因型检测中,发现有Pinb-D1b、Pinb-D1p和Pina-D1b共3种类型,其中,Pinb-D1b所占比例最高,为86.5%,Pinb-D1p和Pina-D1b分别为7.5%和6.0%。通过对puroindo1ine b-2变异检测,发现在调查的所有小麦材料中,D和A基因组上均含有Pinb-D2v1和Pinb-A2v4,其中,86份小麦品种（系）B基因组上的基因型为Pinb-B2v3,剩余的23份材料为Pinb-B2v2。通过对位于普通小麦B基因组puroindo1ine b-B2的2个基因型进行产量相关性状的分析,发现Pinb-B2v3变异的小麦品种（系）在穗粒数、单穗粒重、旗叶长和旗叶面积上均显著高于Pinb-B2v2变异类型的小麦品种（系）,同时Pinb-B2v3变异类型小麦的千粒重、小穗数、粒长、粒宽和旗叶宽等性状也略高于Pinb-B2v2变异类型的小麦。【结论】在黄淮麦区109份小麦新品系中,硬质麦比例较高,混合型和软质麦比例较低。硬质麦中,Pinb-D1b是最为常见的类型。在puroindo1ine b-2基因位点上,Pinb-B2v3变异类型小麦的产量相关性状略优于Pinb-B2v2变异类型小麦。     

硬粒小麦品种Lpx-B1位点等位变异的分子鉴定及其脂肪氧化酶活性

硬粒小麦籽粒中脂肪氧化酶(LOX)与硬粒小麦面制品的加工品质关系密切相关, 而Lpx-B1位点不同变异类型对LOX活性有重要影响。对来自不同国家和地区的167份硬粒小麦品种的LOX活性进行测定, 并对其Lpx-B1位点不同变异类型进行分子鉴定。不同品种间LOX活性差异明显, 变幅为0.20～7.98 AU min^-1 g^-1。在Lpx-B1.1位点鉴定出3种等位变异, 分别为Lpx-B1.1a、Lpx-B1.1b和Lpx-B1.1c, 以Lpx-B1.1a所占比例最高(55.1%), 其次为Lpx-B1.1c (37.1%), 而Lpx-B1.1b仅占7.8%; Lpx-B1.2和Lpx-B1.3二者总是互补出现在不同的品种中, 146份品种为Lpx-B1.2型, 其余21份品种均为Lpx-B1.3型, 表明二者可能互为一对等位因子。在Lpx-B1.1位点的3种等位变异类型中, Lpx-B1.1b类型品种的LOX活性显著高于Lpx-B1.1a和Lpx-B1.1c类型品种, 而Lpx-B1.1c类型品种的LOX活性最低。Lpx-B1.3类型品种的LOX活性显著高于Lpx-B1.2类型的品种。参试品种共有6种Lpx-B1基因型组合, 其中Lpx-B1.1b/Lpx-B1.3基因型的LOX活性显著高于其他基因型, 而Lpx-B1.1c/Lpx-B1.2和Lpx-B1.1c/Lpx-B1.3基因型的LOX活性最低。这些观测结果为硬粒小麦品质育种提供了重要信息。     

逆境胁迫下小麦脂肪氧化酶基因表达的qRT-PCR分析

为探讨小麦脂肪氧化酶基因在非生物胁迫过程中的生物学功能,采用qRT-PCR技术,首先分析了TaLox-B2和TaLox-B3基因在小麦幼叶、茎、根以及成熟籽粒中的表达情况,其次分析了这2个基因在高盐、低温、高温和干旱胁迫下叶片中的表达模式。结果表明,这2个基因在小麦根、茎、叶以及成熟籽粒中均有表达,但TaLox-B2基因主要在叶和成熟籽粒中表达,而TaLox-B3基因主要在根和叶中表达。在高盐胁迫下,这2个基因的表达趋势大体一致,类似于正态分布,在3h时达到峰值。在低温逆境下,TaLox-B2基因的表达模式无明显规律,而TaLox-B3基因在0~6h范围内呈上调表达,之后开始逐渐下降。在高温逆境下,这2个基因在0~12h范围内均呈下调表达,但二者下调的趋势明显不同。在模拟干旱胁迫下,这2个基因相对表达量均较低,表达趋势存在明显差别,但二者的表达模式则无明显规律。推测认为,TaLox-B2和TaLox-B3基因主要受盐胁迫诱导,且与PEG干旱胁迫之间没有特定的关系,此外,温度变化对TaLox-B2和TaLox-B3基因表达量的影响较为明显,但低温和高温的作用机制不同。     

国审小麦新品种郑品麦8号的辐照选育

郑品麦8号是河南省科学院同位素研究所有限责任公司和河南金苑种业股份有限公司利用辐照诱变技术和传统杂交技术相结合的方法联合选育的优质、高产、稳产、抗性较好的小麦新品种。该品种由(矮抗58/周麦18)F1种子诱变后经系谱法选育而成,于2016年通过国家农作物品种审定委员会审定。在2012—2014年的黄淮冬麦区南片冬水组区域试验中,郑品麦8号的平均产量为7 994.3 kg/hm~2,比对照周麦18增产4.05%;在2014—2015年度的生产试验中,郑品麦8号的产量为8 370.0 kg/hm~2,比对照周麦18增产5.71%。2 a区域试验中郑品麦8号的品质分析结果为蛋白质含量15.13%、14.32%,湿面筋含量32.0%、30.2%,沉降值37.2、28.1 m L,稳定时间8.0、7.9 min,其主要品质指标已达到国家强筋小麦二级标准。抗病性鉴定结果表明,该品种对条锈病近免疫,但高感叶锈病、白粉病、赤霉病和纹枯病。郑品麦8号的成功选育说明,传统杂交技术和辐照诱变技术的有机结合是加快优良小麦新品种选育的一种有效途径。     

河南省小麦诱变育种进展与分析

作物诱变育种是仅次于常规杂交育种的一个重要育种途径.河南省小麦诱变育种开始于20世纪60年代初,通过诱变先后培育出16个小麦新品种,利用突变体杂交育成17个新品种,为小麦生产做出了重要贡献.本文详细地论述了河南省小麦诱变育种的发展历程、取得的成绩,分析了存在的问题,并提出了今后的发展对策和建议.     

小麦籽粒脂肪氧化酶研究进展

小麦面粉或面制品的色泽是评价小麦品质性状的主要指标。小麦籽粒脂肪氧化酶(LOX)是影响面粉及面制品颜色发生褐变的主要因素之一,且与小麦加工品质、储藏品质密切相关。目前,分光光度法和氧化电极法是测定小麦籽粒LOX活性最为常用的方法。小麦籽粒LOX活性是一个受多基因控制的复杂数量性状,基因型和环境对其均有显著影响,但基因型是最为主要的决定因素。控制小麦籽粒LOX活性的主效基因被定位在4A、4B、4D和5D染色体上,目前已有多个控制LOX活性的分子标记被开发,可直接用于小麦脂肪氧化酶活性的分子标记辅助选择。本文综述了小麦籽粒脂肪氧化酶测定方法及其影响因素,阐述了小麦籽粒脂肪氧化酶的基因定位、克隆、等位变异类型以及功能标记的开发和利用情况,并系统地阐明了脂肪氧化酶与小麦品质性状的关系。     

小麦籽粒硬度基因型鉴定及其与吹泡仪和混合仪参数关系分析

以我国黄淮麦区35份小麦高代新品系为材料,通过测定其籽粒硬度表型、puroindoline基因型及其吹泡仪和混合仪参数,分析了籽粒硬度表型和基因型与吹泡仪和混合仪参数间的关系。结果发现,SKCS籽粒硬度与混合仪参数中的C1、C2、C3、C4值、幅度、吸水率、C3-C2值以及吹泡仪参数的P值、L值、G值和P/L值之间均极显著相关(P < 0.01)。方差分析表明,puroindoline基因对大多数吹泡仪和混合仪参数的影响极显著(P < 0.01)。其中,Pina-D1b类型小麦品系的P值、W值和P/L值均显著高于野生型和Pinb-D1b类型,但野生型小麦品系的L值、G值和Ie值则均显著高于Pinb-D1b和Pina-D1b类型。另外,2种硬质基因型(Pinb-D1b和Pina-D1b)小麦品系的C1值、C2值、C2-C1值、幅度和吸水率均显著高于野生型,而野生型小麦品系的C3值、C4值和C5值则显著高于2种硬质基因型。     

航天诱变技术在小麦育种上的应用

航天诱变是利用微重力、强辐射、超低温等空间特殊环境诱变植物种子或离体组织,获得有益突变体,进而选育植物新品种或创制优异育种材料和基因资源的技术。本文综述了航天育种的概念、发展历程以及在小麦育种方面取得的成就,重点介绍了近年来在航天诱变对小麦重要农艺性状的影响以及航天诱变的遗传机制等方面的研究工作,并据此探讨了航天诱变研究中存在的问题及今后可能的研究方向和应用前景,旨在为我国小麦航天育种研究提供一定的理论参考。     

河南省小麦新品种(系)籽粒硬度等位变异检测

为了解河南省最新培育的小麦品种(系)的籽粒硬度概况和Puroindoline等位变异类型及其分布,以参加河南省小麦预试及区域试验的145份小麦新品种(系)为材料,采用单籽粒谷物特性测定仪(SKCS)、分子标记技术、限制性内切酶技术以及DNA测序技术,对其SKCS硬度表型及Puroindo1ine的不同等位变异类型进行了测试和鉴定。结果表明,参试材料中硬质麦比例较高,为64.1%,而混合型和软质麦比例较低,分别为18.9%和20.0%,SKCS硬度指数范围较宽,为13.0～75.9。在硬质麦的Puroindo1ine基因型检测中,共检测到Pina-D1b、Pinb-D1b和Pinb-D1p3种类型,其中Pinb-D1b所占比例最高,占87.1%,而Pina-D1b和Pinb-D1p则分别为4.3%和8.6%。不同Puroindoline基因型的籽粒硬度也存在差异,其中Pina-D1b突变型的硬度值最高,为72.3,Pinb-D1a(野生型)最低,为62.3,并且Pina-D1b与Pinb-D1b2种硬质类型的籽粒硬度呈显著性差异,而Pina-D1b与Pinb-D1p的籽粒硬度无显著性差异。     

黄淮麦区(南片)小麦新品系脂肪氧化酶活性分析及其等位基因检测

小麦籽粒脂肪氧化酶（Lipoxygenase,Lox）是影响小麦面粉色泽的重要因素之一。为了解Lox活性及其等位基因在黄淮麦区（南片）小麦新品系中的分布情况,以及明确不同等位基因与Lox活性之间的关系。本研究以94份黄淮麦区（南片）小麦新品系为试验材料,利用功能标记Lox16、Lox18和Lox-B23对其 TaLox-B1、 TaLox-B2和 TaLox-B3位点上的等位基因进行分子检测,同时利用分光光度计对供试材料的Lox活性进行测定。结果表明,在 TaLox-B1位点,共检测到 TaLox-B1a和 TaLox-B1b两种等位基因,分布频率分别为18.1%和81.9%, TaLox-B1a等位基因的Lox活性显著高于 TaLox-B1b等位基因;在 TaLox-B2位点,共检测到 TaLox-B2a和 TaLox-B2b两种等位基因,分布频率分别为88.3%和  11.7%, TaLox-B2a等位基因的Lox活性显著高于 TaLox-B2b等位基因;在 TaLox-B3位点,共检测到 TaLox-B3a和 TaLox-B3b两种等位基因,分布频率分别为67.0%和33.0%, TaLox-B3a等位基因的Lox活性显著高于 TaLox-B3b等位基因。共检测到 TaLox-B1a/ TaLox-B2a/ TaLox-B3a、 TaLox-B1b/ TaLox-B2a/ TaLox-B3a、 TaLox-B1a/ TaLox-B2a/ TaLox-B3b、 TaLox-B1b/ TaLox-B2a/ TaLox-B3b、 TaLox-B1a/ TaLox-B2b/ TaLox-B3b和 TaLox-B1b/ TaLox-B2b/ TaLox-B3b六种等位基因组合,分布频率分别为10.6%、56.4%、5.3%、16.0%、2.1%和9.6%,含有 TaLox-B1a/ TaLox-B2a/ TaLox-B3a等位基因组合材料的Lox活性显著高于其余五种等位基因组合;含有 TaLox-B1b/ TaLox-B2b/ TaLox-B3b等位基因组合材料的Lox活性显著低于其余5种等位基因组合。