新疆小麦TaLox-B1、TaLox-B2、TaLox-B3位点的等位变异及其分布规律

面粉颜色是小麦品质分级的重要指标。为了给新疆小麦面粉白度改良提供依据,本研究利用位于4BS染色体上的功能标记LOX16、LOX18和Lox-B23,对123份新疆小麦品种(系)的TaLox-B1、TaLoxB2和TaLox-B3等位变异进行分子标记检测。结果表明,在123份新疆小麦品种(系)中,具有高LOX活性等位基因TaLox-B1a和低LOX活性等位基因TaLox-B1b的材料分别有33份(26.8%)和90份(73.2%);具有高LOX活性等位基因TaLox-B2a和低LOX活性等位基因TaLox-B2b的材料分别有122份(99.2%)和1份(0.8%);具有高LOX活性等位基因TaLox-B3a和低LOX活性等位基因TaLox-B3b的材料分别有95份(77.2%)和28份(22.8%)。在不同类型冬小麦品种(系)中,TaLox-B1a的分布频率表现为引进品种(系)自育品种(系)地方品种外,TaLox-B3a的分布频率表现为地方品种引进品种(系)自育品种(系);在不同类型春小麦中TaLox-B1a只存在于晚期品种,TaLox-B2a和TaLox-B3a的分布频率均表现为早期品种(100.0%)晚期品种。所检测的新疆小麦品种(系)共有5种基因型组合,具有最高LOX活性的基因型组合TaLox-B1a/TaLox-B2a/TaLox-B3a和TaLox-B1b/TaLox-B2a/TaLox-B3a,具有中等LOX活性的基因型组合TaLox-B1b/TaLox-B2a/TaLox-B3b和TaLox-B1a/TaLox-B2a/TaLox-B3b以及具有低LOX活性的基因型组合TaLox-B1b/TaLox-B2b/TaLox-B3b的分布频率分别为23.6%、53.7%、19.5%、2.4%和0.8%。在新疆小麦资源中具有高LOX活性基因型组合的材料的频率高于全国平均水平。本研究将3个位点功能标记组合起来使用,能更有效地评价检测材料的LOX活性水平。     

新疆小麦籽粒过氧化物酶(POD)活性检测及其基因等位变异检测

【目的】 研究新疆小麦品种(系)过氧化物酶活性高低并分析相关基因变异类型和分布,为新疆小麦育种和品质的遗传改良奠定基础。【方法】 分别利用TaPod-A1和TaPod-D1基因位点的显性互补功能标记TaPod-3A1/TaPod-3A2和TaPod-7D1/TaPod-7D6对113份新疆小麦品种(系)进行分子标记检测,结合新疆小麦材料POD活性的测定结果,分析POD活性相关基因不同等位变异对小麦籽粒POD活性的影响,验证TaPod-A1和TaPod-D1基因位点功能标记有效性的同时,对新疆小麦材料POD相关基因的等位变异分布频率进行分析。【结果】 新疆小麦品种(系)中,在TaPod-A1位点,具有TaPod-A1b基因型的小麦品种(系)POD活性(2 595.3 U/(g·min))极显著(P<0.01)高于具有TaPod-A1a基因型的材料(2 346.0 U/(g·min)),2种基因型的分布频率分别为36.3%和63.7%;在TaPod-D1位点,具有TaPod-D1b基因型的小麦品种(系)POD活性(2 503.9 U/(g·min))显著(P<0.05)高于具有TaPod-D1a基因型的材料(2 376.9 U/(g·min)),2种基因型的分布频率分别为46.9%和53.1%。在113份新疆小麦材料中,共检测到TaPod-A1a/TaPod-D1a、TaPod-A1a/TaPod-D1b、TaPod-A1b/TaPod-D1a和TaPod-A1b/TaPod-D1b 4种变异组合类型,在新疆小麦中的分布频率分别为31.9%、31.9%、21.2%和15.0%。TaPod-A1b/TaPod-D1b(2 706.2 U/(g·min))类型的POD活性显著(P<0.05)高于TaPod-A1a/TaPod-D1a(2 283.6 U/(g·min))。【结论】 新疆小麦品种(系)以TaPod-A1a(低POD活性)和TaPod-D1a(低POD活性)等位变异类型为主;TaPod-A1和TaPod-D1的功能标记均能较好的区分小麦籽粒POD活性的高低,将2个位点特异性标记结合起来使用,有效地筛选出高POD活性的材料,提高新疆小麦品种(系)优异等位变异的频率,促进新疆小麦品质的遗传改良。     

基于无人机影像的小麦株高与LAI预测研究

为快速、准确地估测不同生育时期小麦品种（系）株高与叶面积指数（LAI）表型性状，基于各生育时期小麦品种（系）数字正射影像（digital orthophoto map，DOM）和数字表面模型（digital surface model，DSM），分别构建不同生育时期株高估测模型和光谱指数LAI估测模型。借助一元线性回归、多元逐步回归（SMLR）和偏最小二乘回归（PLSR）分析方法，并采用决定系数（r）、均方根误差（RMSE）和归一化均方根误差（nRMSE）综合性评价指标，筛选出小麦不同生育时期最优的株高和LAI估测模型。结果表明，（1）全生育期株高估测效果最好，模型预测值与实测值高度拟合（r、RMSE、nRMSE分别为0.87、5.90 cm、9.29%）；在各生育时期中，灌浆期模型预测精度较好，成熟期预测精度最差，r分别为0.79和0.69。（2）所选的18种光谱指数与LAI相关性均较好，其中BGRI、RGBVI、NRI和NGRDI的相关系数达到极显著水平，且各时期三种回归估测模型均表现出较高的稳定性和拟合效果，其中SMLR回归模型对各生育时期LAI预测精度最好，其拔节期、孕穗期、扬花期、灌浆期和成熟期的预测集r分别为0.68、0.57、0.61、0.68和0.53。这说明，基于无人机获取的不同生育时期小麦DSM影像提取株高，并运用18种光谱指数构建LAI估测模型方法是可行的。     

小麦TaGS-D1与TaFlo2-A1等位变异对粒重的影响

为探究小麦粒重基因型的等位变异情况,利用位于7DS和2AL染色体上粒重相关基因TaGS-D1和 TaFlo2-A1共显性标记GS7D和TaFlo2-InDel8对298份国内外冬小麦品种(系)进行等位变异检验,分析了各等位变异及组合与千粒重的相关性和在不同小麦类型中的分布情况。结果表明,参试材料千粒重平均为37.65 g,且品种间的粒重遗传变异较大。携有 TaGS-D1a等位基因的小麦品种(系)的千粒重(38.18 g)显著高于 TaGS-D1b(35.61 g)(P0.01);携有 TaFlo2-A1b等位基因的小麦品种(系)的千粒重(39.12 g)显著高于 TaFlo2-A1a(37.31 g)(P0.01)。从两个基因位点形成的4种基因组合来看,具有高千粒重的 TaGS-D1a/TaFlo2-A1b基因型的千粒重均极显著高于其他基因型(P0.01)。不同等位基因及基因型在各小麦类型中分布不同,其中 TaGS-D1a在西南冬麦区占比较大, TaFlo2-A1b在长江中下游冬麦区占比较大。具有中间型千粒重的 TaGS-D1a/TaFlo2-A1a基因型在各小麦类型中分布频率最高,具有高千粒重的 TaGS-D1a/TaFlo2-A1b基因型仅在长江中下游冬麦区分布频率较高。     

小麦籽粒阿魏酰阿拉伯木聚糖含量QTL定位

阿拉伯木聚糖(arabinoxylan,AX)是小麦中重要的膳食纤维组分,对面制品加工品质和营养品质有重要影响。阿魏酰阿拉伯木聚糖(ferulic acid arabiaxylan,FAX)含量是决定小麦AX质量的关键因素。挖掘小麦中FAX含量相关的QTL位点及紧密连锁标记,可为FAX基因的克隆及功能标记开发提供参考。本研究选用小麦藁城8901/周麦16重组自交系(recombinant inbred line,RIL)群体结合90K SNP芯片,应用复合区间作图法(composite interval mapping,CIM),对小麦籽粒FAX含量进行QTL定位。在小麦全基因组范围内共检测到5个在多个环境下稳定存在的QTL,位于2AS、2BS、2DL、3AS和6AS染色体,分别命名为QFax.xjau-2AS、QFax.xjau-2BS、QFax.xjau-2DL、QFax.xjau-3AS和QFax.xjau-6AS.2,单个QTL可解释6.2%~18.2%的表型变异。其中QFax.xjau-3AS解释表型变异最大(18.2%)。QFax.xjau-2AS、QFax.xjau-3AS和QFax.xjau-6AS的优异等位基因来源于周麦16,QFax.xjau-2BS和QFax.xjau-2DL的优异等位基因来源于藁城8901。本研究发现的5个与FAX含量相关的稳定QTL,其紧密连锁标记可以用于高FAX含量MAS育种,为小麦FAX含量遗传解析提供参考。     

棉花光籽基因n_2的精细定位

【目的】棉纤维是由胚珠外珠被表皮单细胞经突起并极性伸长而成的,棉花种子上的短绒是由胚珠外珠被表皮单细胞突起而产生的。因此,本研究对棉纤维光籽基因n_2进行定位,旨在为其克隆和功能研究奠定基础。【方法】以海岛棉新海21和陆地棉光籽突变体n_2为亲本构建F_2群体,结合棉花基因组数据,开发简单序列重复标记,定位该基因,获得预测的基因序列,通过实时荧光定量聚合酶链式反应分析候选基因的表达量差异。【结果】光籽基因n_2被定位在染色体A12上,位于标记P61与Z10之间的181 kbp内。该区间共有7个候选基因。实时荧光定量聚合酶链式反应分析显示,候选基因72098在2个亲本中的表达量有显著差异。【结论】本试验精细定位了光籽基因n_2,初步分析了候选基因,为其图位克隆和功能验证奠定了基础。     

新疆春小麦品种（系）农艺性状分析

农艺性状在小麦的品种改良中有着重要的意义,为给新疆春小麦新品种的选育提供科学依据,本研究以30个新疆春小麦品种（系）为试验材料进行农艺性状的简单相关分析,以及多远逐步回归和通经分析。结果表明：供试春小麦品种（系）株高总体偏低,千粒重和单株产量平均为30.04g、8.84g。穗粒数、穗重和千粒重与单株产量之间存在极显著正相关,小穗数与穗长、穗重之间正相关也达到显著水平。多元回归方程为Y = 0.6139 + 0.02X3 + 1.07 X4 +0.42 X5,表明穗粒数、穗重和千粒重三个因素所决定的单株产量变异占产量总变异程度的74%。因此,协调好各农艺性状与单株产量这一性状间的关系可作为新疆春小麦高产育种的重要筛选指标。     

新疆早熟植棉区机采棉和手摘棉纤维品质比较

通过比较分析机采棉和手采棉的纤维品质,发现新疆早熟植棉区机采棉纤维长度较手摘棉差1mm,断裂比强度较手摘棉差1.08cN·tex-1,短纤维率高于手摘棉,棉花主体品级为3级,较手摘棉低1级。由此提出在新疆早熟植棉区应加强断裂比强度高、纤维长、马克隆值适中的机采棉品种选育,以提升新疆早熟植棉区机采棉纤维品质。     

棉花SRAP反应体系的建立与优化

为了利用SRAP开展棉花连锁遗传图谱构建和纤维品质的研究,采用海陆杂交F2代2单株的模板DNA、2对引物和3种浓度梯度进行组合,对SRAP的反应体系进行优化.筛选优化了SRAP反应体系,即:10 μL反应体系中,模板DNA 15 ng,1×Buffer,Mg2 浓度2.1 mmo1/L,dNTPs浓度0.25 mmo1/L,Taq DNA聚合酶0.5 U,引物1.0 mmo1/L.经验证,所建立的SRAP反应体系具有简便、稳定、中等产率和较强重复性等特点.     

春小麦脂肪氧化酶TaLox-B位点等位变异检测及分布规律

为阐明脂肪氧化酶TaLox-B位点等位基因在国内外不同地区春小麦种质资源中的分布规律,利用已开发的功能基因标记LOX16、LOX18和LOX-B23对154份国内新疆春小麦地方品种(系)和83份国外春小麦品种(系)进行分子标记检测。结果表明,237份春小麦品种(系)在TaLox-B1、TaLox-B2和TaLox-B3位点上与高LOX活性相关的等位基因TaLox-B1a、TaLox-B2a和TaLox-B3a的分布频率分别为:8.0%、93.2%和86.1%,与低LOX活性相关的等位基因TaLox-B1b、TaLox-B2b和TaLox-B3b的分布频率分别为:92.0%、6.8%和13.9%。新疆维吾尔自治区四大生态区的春小麦地方品种(系)中,东疆地区和伊犁河谷地区的参试材料未发现优异等位变异TaLox-B1a;而优异等位变异TaLox-B2a和TaLox-B3a的分布频率由高到低为:东疆地区北疆地区南疆地区伊犁河谷地区。供试品种(系)的国外不同地区春小麦品种(系)中,优异等位变异TaLox-B1a的分布频率由高到低为:欧洲地区非洲地区美洲地区亚洲地区。本研究所用春小麦品种(系)共检测出5种基因型组合:TaLox-B1a/TaLox-B2a/TaLox-B3a或TaLox-B1b/TaLox-B2a/TaLox-B3a,TaLox-B1a/TaLox-B2a/TaLoxB3b或TaLox-B1b/TaLox-B2a/TaLox-B3b和TaLox-B1b/TaLox-B2b/TaLox-B3b,分别与高、中和低LOX活性相关,其频率分别为86.1%、7.2%和6.7%。新疆四大生态区的春小麦地方品种(系)中,东疆地区材料均检测为具有最高LOX活性基因组合TaLox-B1b/TaLox-B2a/TaLox-B3a。供试的国外春小麦品种(系)中,美洲地区的材料具有高LOX活性基因型组合TaLox-B1a/TaLox-B2a/TaLox-B3a或TaLox-B1b/TaLox-B2a/TaLox-B3a的频率分别为13.8%和69.0%,总体高于国外其他地区。