北京地区高产小麦品种苗、蘖、穗、粒组成和分蘖成穗率研究

北京地区小麦品种经过5次更新后,300多万亩小麦平均亩产已达350kg以上.小面积地块亩产超过500kg的随处可见.对于进一步的高产,育种上提出要组合多个关键性状的超高产育种,栽培上则希望更多地应用基础学科方面的研究成果和先进技术,为更大面积持续增产作出贡献.从根本上说,产量是品种特性和环境相互作用的结果,只有对品种特性和环境变化的特点了解得愈深刻和具体,则获得高产的把握也愈大.经过多年的研究和生产实践,要从现有产量水平上再提高一步,确定和改善作物的基本结构是根本性的,这是高产的基础.另外,这也因品种和生态环境的不同而呈现多种高产结构的模式.为此1997年我们以北京地区不同类型的小麦品种为主,对苗、蘖、穗、粒的组成和分蘖成穗的基本过程进行了初步的研究,为高产更高产提供参考.     

不同生态环境条件下小麦籽粒灌浆速率及千粒重QTL分析

以142个和尚麦/豫8679的F7:8重组自交系及其亲本为试验材料, 分析了籽粒平均灌浆速率、最高灌浆速率及千粒重在北京(2006, 2007)、安徽合肥(2007)和四川成都(2007)4个生态环境下的性状表现, 并利用已构建的含有170个SSR标记和2个EST标记的遗传图谱, 对这3个性状进行了QTL定位分析。共检测到54个QTLs, 涉及小麦1A、1B、2A、2D、3A、3B、3D、4A、4D、5A、5B、6D 和7D染色体。其中, 17个与平均灌浆速率相关, 可解释表型变异的7.17%~20.83%; 16个与最高灌浆速率相关, 可解释表型变异的6.31%~15.95%; 21个与千粒重相关, 可解释表型变异的4.36%~16.80%。另外, 在1A、1B、2A、3B、4D、6D和7D染色体上发现10个涉及“一因多效”或紧密连锁位点的基因组区段, 有助于了解籽粒灌浆和籽粒产量相关性状的遗传基础。     

参与ABA调控小麦种子胚休眠的dehydrin基因的分离与表达分析

dehydrin蛋白是一个通过双向电泳分离出的参与ABA调控种子休眠过程的ABA反应蛋白。本研究利用二级质谱技术（Q-TOF2）获得了dehydrin蛋白的部分肽段序列,以此设计特异引物在万县白麦子中分离了其全长cDNA序列。与来自于durum小麦中的同源蛋白在DNA水平以及氨基酸水平进行序列比对,发现在3’与5’端以及编码区域都存在碱基变异。进一步从mRNA水平分析了dehydrin基因的表达变化与种子休眠性状的表达之间的关系,结果表明,该基因在转录水平上的表达特性与翻译水平一致,说明该基因早在转录水平就受ABA调控从而参与休眠性状的表达。     

白粒小麦抗穗发芽遗传育种的研究

收获前穗发芽一直是长江中下游冬麦区、东北春麦区和西南冬麦区的重要灾害,在黄淮冬麦区和北部冬麦区也偶有发生。受灾后有些麦粒虽然外观未发芽,但由于胚的萌动,其面粉结构已被分解转化,严重影响加工品质;明显的穗发芽可使麦粒失去食用价值。在潮湿地区,有时没有明显的降雨,但因空气湿度接近饱和,穗发芽过程也能发生。由于穗发芽是一种气候灾害,在现代科技还不能控制天气状况的条件下,只有依靠培育抗性品种加以防御。我国曾依靠红粒(皮)小麦的休眠性较好地控制了生产上的穗发芽现象,但一直没有解决潮湿地区未发芽麦粒中面粉加工品质劣变问题。进入80年代以后,面粉加工业和农户更偏爱出粉率较高的白粒(皮)品种,使小麦生产和面粉……     

白皮小麦收获前穗发芽及品种抗性机制探讨

对４８个白皮小麦种质及２个红皮小麦种质连续３年测定结果,品种间收获前穗发芽率,籽粒发芽率及收获后种子休眠特性差异显著。穗发芽敏感性因年份和种子发育时期而异,开花后３５－４０天较敏感,品种间差异大。休眠期长短与穗发芽率间呈极显著负相关。收获后的种子α－淀粉酶活性,降落值,与穗发芽率间分别呈极显著正相关和极显著负相关。     

大麦α-淀粉酶抑制基因对小麦α-淀粉酶的抑制作用研究

α－淀粉酶活性的调控是小麦生产和加工的一个重要问题。本研究比较了大麦,小麦,黑麦和小黑麦α－淀粉酶抑制蛋白对小麦α－淀粉酶作用的等电聚焦电泳图谱,并测定了具有大麦α－淀粉酶抑制基因或小麦种子休眠基因的发育种子内源α－淀粉酶同工酶谱。结果表明,大麦α－淀粉酶抑制蛋白可在小麦遗传背景中抑制α－淀粉酶－１活性。小麦种子萌动时,α－淀粉酶抑制蛋白使α－淀粉酶－１受到抑制,α－淀粉酶－２－的合成以及整个发芽     

中国小麦微核心种质及地方品种籽粒休眠特性的分子标记鉴定

为探索我国小麦微核心种质及地方品种籽粒休眠的遗传基础,利用已报道的4个3AS上的SSR标记(Xbarc57、Xbarc294、Xbarc310和Xbarc321)和1个3BL上的Viviparous-1基因标记Vp1-b2对107份我国小麦微核心种质及31份地方品种进行籽粒休眠的分子标记鉴定。结果表明,5个分子标记在试验材料中表现出丰富的等位变异,具有5～6种等位类型,与籽粒萌芽指数(GI)密切相关。根据一般线性模型分析结果,各位点的等位变异显著影响籽粒休眠,其中Vp1-b2和Xbarc294对籽粒休眠作用较其他标记大,可分别解释65.8%和61.2%的表型变异;其次是Xbarc310(56.3%)和Xbarc57(55.8%),最小的是Xbarc321(53.3%)。而5个标记联合可解释95.9%的性状变异,其次是Vp1-b2和Xbarc294的组合(89.1%),解释变异最小的标记组合是Vp1-b2和Xbarc321(79.4%)。5个分子标记即可解释籽粒休眠的绝大部分表型变异,说明我国小麦微核心种质及地方品种籽粒休眠特性受3AS和3BL上的2个主效基因控制。     

小麦胚休眠的蛋白质组分析

为探讨小麦种子休眠解除的机制,利用蛋白质组学方法比较解除休眠前后的小麦胚在ABA和H2O2中的蛋白质表达情况.H2O2能打破种子休眠,而ABA则使种子保持休眠状态.比较2D图谱后,利用MALD1-TOF-MS鉴定了10个在不同处理间表达丰度差异显著的蛋白点,其中一些蛋白在已知的种子萌发中起重要作用.种子休眠的解除是一个复杂的发育过程,涉及环境胁迫反应(胚发育后期丰度蛋白、NAD(P)H脱氢酶)、细胞循环(生长素反应蛋白)、信号转导(钙调素相关蛋白)和贮藏蛋白(2S种子清蛋白)代谢等生理活动.为研究H2O2打破小麦休眠的分子机理提供了重要参考.     

不同穗发芽抗性的小麦胚对ABA敏感性的蛋白质组分析

 小麦穗发芽抗性与其对ABA敏感性关系密切，一般认为ABA处理可导致基因表达的变化。本研究用不同穗发芽抗性的白皮小麦品种陕优225和冀麦1号扬花后25 d的胚在±1 ?mol·L-1ABA溶液中处理48 h后进行蛋白质组分析。依据蛋白质表达差异，鉴定出胚发育后期丰度蛋白（LEA）、NAD（P）H脱氢酶亚基Ⅰ、盐胁迫后根表达的蛋白（RS1）、生长素反应蛋白IAA19、20 kD的钙结合蛋白、钙调蛋白（CAM）和肌动蛋白解聚因（ADF5）等7个蛋白点。按其表达丰度大致可分为两类：第一类如LEA，在抗穗发芽品种中的表达量比易穗发芽品种高，ABA处理可以增加其表达。第二类如生长素反应蛋白IAA19，在易穗发芽品种中的表达量较高，ABA处理可以降低其表达。抗穗发芽品种的离体胚更易于表达ABA上调的蛋白质。这些结果为了解抗穗发芽基因表达蛋白质的过程提供了实验数据。