小麦胁迫相关基因TaUCE2的克隆及表达模式分析

前期通过对耐旱小麦的RNA-Seq分析发现,转录本TRIAE_CS42_3DL_TGACV1_252817_AA0892160在干旱胁迫下表达量下降;通过克隆、生物信息学分析发现,该转录本包含一个444 bp的完整编码区,编码147个氨基酸,蛋白结构分析其含有一个UBC结构域,与山羊草泛素结合酶(E2)的氨基酸序列完全一致,证明该基因为泛素结合酶(E2)基因(Ta UCE2)。蛋白序列比对发现其第7、91、144位置处的氨基酸在单双子叶植物之间是特异的。进化分析发现该基因是在单双子叶植物进化后期分化的。荧光定量PCR分析表明,该基因响应ABA、干旱、高盐、低温的胁迫,在四种胁迫下,该基因在根中的表达量均降低。本研究为进一步分析泛素蛋白酶体途径在小麦逆境响应中的功能和机制奠定基础。     

土壤和叶面施锌对小麦农艺性状、籽粒产量和对锌、铁及硒微量元素浓度的影响

锌(Zn)是动植物和人体必需的微量元素,能预防肺炎等疾病和提高人体免疫功能。小麦作为中国主要粮食作物,为满足人体对锌的营养需求,提高小麦籽粒锌含量十分必要。为给优质富锌小麦生产提供理论依据和技术支撑,通过在田间条件下进行土壤和叶面施锌试验,研究其对小麦农艺性状和籽粒产量的影响,尤其是对籽粒锌浓度的生物强化效果,以及对籽粒中其他2种有益微量元素（铁和硒）的影响规律。结果表明：土施锌肥使小麦穗数从447.0万穗/hm²增加到511.5万穗/hm²,增幅14.4%。土壤和叶面施Zn使得小麦籽粒产量从5419.5~6250.5 kg/hm²增加到6372.0~6811.5 kg/hm²,增幅5.2%~17.6%,对籽粒铁和硒浓度均无显著影响,有效提升籽粒Zn浓度,从34.0~39.6 mg/kg提高到44.6~46.6 mg/kg,增幅17.7%~32.9%,达到世界卫生组织等机构和科学家所推荐的生物强化目标值(40~50 mg/kg)。因此,土壤和叶面施Zn提高小麦产量的同时,可以提升籽粒锌营养品质,是实现小麦提质增效的有效途径,建议大面积推广应用。     

利用揉面特性鉴定小麦1BL/1RS易位系

1BL/1RS易位系曾广泛用于小麦农艺性状改良,但对加工品质有明显的负面影响。利用404份F₅至F₈高代品系(试验I)和175份山东省主栽品种及高代品系(试验II),研究1BL/1RS易位对小麦揉面参数的影响,分析不同高低分子量蛋白亚基(HWM/LWM-GS)背景下1BL/1RS的揉面特性,探讨利用揉面特性鉴定1BL/1RS易位系的方法。结果表明,1BL/1RS易位系的揉面时间、峰值带宽及峰后1 min带宽显著低于非1BL/1RS易位系,而衰落角和带宽比(峰值带宽/峰后1 min带宽)显著高于非1BL/1RS易位系,说明1BL/1RS易位导致小麦的揉面特性显著变劣。易位系的揉面谱带的主要特征为峰后1 min谱带急剧衰落并变窄,带宽比显著增大,而非1BL/1RS易位系的峰后谱带衰落、变窄平缓或者稳定时间较长,带宽比较小。带宽比1.6可作为判断易位系的有效指标,即大于或等于1.6为1BL/1RS易位系,小于1.6为非1BL/1RS易位系,准确率达85.2%(试验I)和96.8%(试验II)。尽管优质HWM-GS背景对Glu-B3j(1BL/1RS易位系)的揉面特性有一定正向补偿作用,但品质特性仍显著劣于其他Glu-B3位点,带宽比表现尤为突出。因此,揉面特性不仅能测定育种材料的面团流变学特性,而且还能有效鉴别1BL/1RS易位系。     

小麦胚乳14-3-3蛋白的表达及其淀粉体淀粉合成酶的互作

从小麦胚乳中克隆了14-3-3基因,并将其分别插入pET29c和pET41c质粒,用热激法转化大肠杆菌BL21-CodonPlus (DE3)-RP,得到高效表达的蛋白,但融合蛋白主要以包涵体的形式存在。可溶性的融合蛋白可直接通过S-蛋白琼脂糖树脂纯化。包涵体经8 mol L^-1尿素溶解变性,稀释复性后,结合到S-蛋白琼脂糖树脂上,也得到纯化的融合蛋白。复性后的融合蛋白对蔗糖合成酶活性表现抑制作用,说明包涵体14-3-3融合蛋白恢复活性。将结合14-3-3融合蛋白的S-蛋白琼脂糖树脂作为诱饵与小麦胚乳淀粉体提取液进行亲和杂交,与14-3-3蛋白特异互作的淀粉合成酶结合到S-蛋白琼脂糖树脂上,Western 检测结果表明, 淀粉体淀粉合酶I(SSI)、淀粉合酶II(SSII)、淀粉分支酶IIa(SBEIIa)、淀粉分支酶IIb(SBEIIb)和ADP焦磷酸化酶大亚基(SH2)与14-3-3蛋白存在互作,而淀粉分支酶I(SBEI)、淀粉磷酸化酶(SP)、D-酶(DE)和ADP焦磷酸化酶小亚基(BT2)不能与14-3-3蛋白结合,说明小麦胚乳14-3-3蛋白对淀粉体淀粉合成具有一定的调控作用。     

“十五”以来山东省小麦育种现状及发展趋势

本文对山东省＂十五＂以来小麦育种现状进行了较为详细的总结,并对存在的主要问题和今后的发展趋势进行了分析。近10年内,山东省小麦育种成绩突出,育成品种类型多、适应性广、推广种植面积大;产量三因素构成合理、增产幅度大、产量潜力高;小麦品质与产量协同提高取得较大进展。小麦育种中存在的主要问题是亲本利用单一,育成品种亲缘关系近、遗传基础狭窄;适合旱地种植的耐旱耐瘠品种相对缺乏;优质品种的抗逆性、抗病性及丰产性急需提高。山东省小麦育种发展方向应重点集中在以下几个方面：①选育水肥及光热资源高效利用型品种,实现大面积均衡增产是大幅度提高山东省小麦产量的关键;②提高品种的抗逆性和抗病性是应对气候和耕作制度变化的有效措施;③小麦品质育种应重点提高优质品种的抗逆性、抗病性和产量潜力;④常规育种与现代分子育种技术有机结合。     

杂交纸袋对小麦杂交穗粒数和千粒重的影响

为解决小麦杂交穗籽粒瘪小问题,将66个小麦杂交组合剪颖后分别套牛皮纸袋和白色硫酸纸袋,比较两种纸袋对杂交穗穗粒数和千粒重的影响。结果表明,套两种纸袋的杂交穗穗粒数无显著差异;而套牛皮纸袋的杂交穗种子千粒重极显著高于套白色硫酸纸袋,66个组合平均提高33.00%。说明用牛皮纸袋替代传统的硫酸纸袋,可显著提高小麦杂交穗种子质量。     

小麦成熟期QTL定位与分析

小麦成熟期对粮食周年丰产具有重要的决定作用。为了给小麦分子标记辅助育种提供可用的分子标记,本研究以人工合成六倍体小麦(Turtur)和T.spelta L.衍生系(Bubo)为亲本创制的包含186个家系的RIL群体(F6)为材料,构建了包含5 301个标记(4 120个DArT标记、621个SNP标记和560个传统DArT标记),总长为2 464cM的遗传连锁图谱,利用Windows QTL Cartographer 2.5软件的复合区间作图法对在3年4点环境下的成熟期性状进行QTL检测,在LOD2.5水平下,共定位到15个QTL,分布于小麦的1A、2B、2D、3A、4A、4B、5B、7A和7B染色体上,可解释4.42～12.67的表型变异。其中在1A染色体上控制小麦成熟期的QTL贡献率最大;4B染色体的1215714-1068877F0-44CG区间内3年3点均检测到的QTL与1215714标记遗传距离为0.01cM,近乎共分离,为下一步分子标记辅助选择的精准性提供了坚实的基础。     

播期和种植密度对超高产小麦济麦22产量及其构成因素的影响

为给‘济麦22’大面积推广提供适宜栽培措施,选择4个生态区5个试验点,通过大田试验研究了播期和种植密度对该品种产量及其构成因素的影响。结果表明,播期对单位面积穗数、千粒重及产量产生显著的影响,但对穗粒数影响不大;种植密度对产量及构其成因素均有显著影响。在一定范围内,‘济麦22’单位面积穗数随着播期的推迟而减少,随密度的增加而增加;穗粒数随播期的推迟而增加,随密度的增加而减少;千粒重随播期的推迟先增加后下降,随密度的增加而降低。产量构成因素稳定性分析发现环境差异对‘济麦22’千粒重影响较大,而对单位面积穗数和穗粒数影响较小。2008年4个生态区‘济麦22’适宜播期范围分别为：鲁南地区10月8日至14日、鲁东地区10月6日至12日、鲁北地区10月1日至7日、鲁西地区10月10日至16日;适宜种植密度范围为180×104/hm2~240×104/hm2。研究还表明,在中高肥或高肥地力条件下,增加粒重对充分发挥‘济麦22’高产潜力似乎更有效。因此,选择适宜播期播量的同时,应在栽培技术中注意采取相应的措施,获得足够的单位面积穗数的基础上,稳步提高粒重。     

不同基因型冬小麦冠层温度与产量性状的关系

为分析小麦冠层温度与产量性状的关系,选用55个不同基因型冬小麦品种(系),在灌溉条件下研究了不同冬小麦基因型产量性状,冠层温度差异及二者的相关性.结果表明,基因型间冬小麦的冠层温度在开花期、花后7 d、花后21 d和花后28 d均存在极显著差异.除花后21 d外,不同测量时期在重复间也均有极显著差异.开花期和花后21 d的冠层温度分别与穗数和穗粒数呈显著相关,灌浆期间冠层温度与千粒重呈显著或极显著相关.冠层温度与产量的相关性依次为花后7 d>花后21 d>开花期>花后28 d>花后14 d>抽穗期,其中花后7 d和21 d的冠层温度与产量呈极显著相关(P<0.01).冠层温度在灌浆中后期持续偏低与冬小麦绿叶功能和衰老机制的延缓有密切关系,可用于鉴定冬小麦产量潜力.