粮饲兼用型小麦种质资源筛选与评价

为筛选出适宜在陕西关中地区种植的粮饲兼用型小麦(Triticum aestivum L.)种质资源,本研究采用盆栽种植方式,在大田气候条件下,以春化发育特性、田间农艺性状、饲草产量、再生能力以及籽粒产量等为指标,对300份小麦种质资源的粮饲兼用特性进行筛选与评价。结果表明,'大地532’、'隆麦855’、'黎丰6号’、'WM353’、'普冰326’、'永顺188’、'XN719’、'XN911’共8个小麦种质资源的冬季饲草产量和籽粒产量较高、再生能力较强及综合表现较好,适宜作为粮饲兼用型小麦种质资源进行育种和生产利用。本研究可为陕西关中地区及类似生态区的粮饲兼用型小麦育种和生产应用提供物质基础。     

播期、播量和施氮水平对‘西农109’小麦生长及产量的影响

对在陕西省和安徽省审定的冬小麦品种西农109进行栽培技术措施探索,为其在关中地区乃至黄淮南片冬麦区的推广提供技术支撑。试验于2018-2020年在陕西省宝鸡市陇县的西北农林科技大学旱地农作物试验示范基地开展,通过探索不同播期、播量以及氮肥水平处理条件下对冬小麦西农109农艺性状和产量及品质的调控影响,综合分析得出：10月10日播种、157.5 kg/hm²的播量与144～168 kg/hm²氮肥水平栽培措施更适宜西农109小麦增产提质。     

小麦株高相关性状的QTL分析

为探索小麦株高及其相关构成性状的遗传基础,以小麦品系"0911-46"与品系"42"杂交获得的F2及其衍生F2∶3群体为材料,应用SSR标记构建连锁图谱,在杨凌和乾县2种环境条件下对株高、穗下节长、基部第Ⅰ节长、基部第Ⅱ节长进行QTL定位研究。结果表明:所构建的连锁遗传图谱覆盖小麦全基因组的1 423.54cM,标记间的平均遗传距离为8.09cM。共检测到47个QTLs,涉及小麦1A、1D、2A、2B、2D、3A、4B、4D、5A、5B、5D、6B、6D、7A、7B、7D染色体。其中,有16个株高QTL,15个穗下节长QTL,8个基部第Ⅰ节长QTL,8个基部第Ⅱ节长QTL,单个QTL可解释0.29%~63.42%的表型变异。4D染色体上Xwmc473-Xwmc285标记区间内距Xwmc473标记2.07cM处,在F2和F2∶3的2种环境中都能检测到株高QTL,表现出世代间和环境稳定性。此外,在该标记区间还能同时检测到分别控制株高、穗下节长、基部第Ⅰ节长、基部第Ⅱ节长的QTL,表明这一标记区间是一个株高及其构成性状QTL富集区。     

丛枝菌根真菌对柳枝稷苗期生长作用机制的研究

柳枝稷(Panicum virgatum L.)存在苗期生长缓慢的现象,而菌根真菌与植物共生可以促进植物生长。为了探究菌根真菌对柳枝稷苗期生长的影响,我们以来自于柳枝稷低地型品种Alamo的2个品系Ma和Mg为材料,诱导丛枝菌根真菌(Arbuscular mycorrhizal fungi,AMF)与柳枝稷共生,研究丛枝菌根真菌对柳枝稷苗期生长的影响及其分子机制。结果表明:丛枝菌根真菌可以侵入苗期柳枝稷根的内部形成共生菌根,并显著增加柳枝稷苗期的叶绿素含量、株高、叶片数和生物量。寄生植物瓜列当(Orobanche aegyptiaca)种子萌发和独脚金内酯(Strigolactones,SLs)合成标记基因检测实验表明,丛枝菌根真菌与柳枝稷共生可以抑制柳枝稷根系合成独脚金内酯,进而解除独脚金内酯对柳枝稷分蘖的抑制作用,促进柳枝稷苗期的生长。     

利用EMS诱变构建柳枝稷穗芽无性系突变体库的初步研究

为探索创制柳枝稷(Panicum virgatum)无性系突变体库的适宜方法,以组织培养繁殖的柳枝稷品种‘Alamo’的穗芽作为外植体材料,利用甲基磺酸乙酯(EMS)对其进行诱变处理,并对EMS处理的最佳浓度和时间组合以及M1代田间生物学性状变异进行分析。结果表明:EMS诱变处理的最佳组合为用浓度0.047mol/L的EMS处理4h;M1代田间性状检测表明,变异群体在株高、分蘖数、开花期等性状上存在广泛变异,初步创制出一个柳枝稷穗芽无性系突变体库。     

波兰小麦品系XN555×普通小麦品系中13衍生重组自交系(RILs)群体中籽粒品质相关性状QTL定位

小麦籽粒品质相关性状属于数量性状,由多基因控制。为了探索小麦(Triticum aestivum L.)品质相关性状的遗传基础,以波兰小麦(Triticum polonicum L.)品系XN555×普通小麦品系中13产生的重组自交系(recombinant inbred lines,RILs)群体(包含99个F10株系)为研究材料,采用SSR(simple sequence repeat)分子标记技术构建遗传连锁图谱;根据2012年和2013年的表型数据,采用完备区间作图法(inclusive composite interval mapping,ICIM)定位籽粒硬度、籽粒蛋白质含量、面粉蛋白质含量和湿面筋含量等品质性状QTL。获得了由241个SSR标记位点组成的A、B染色体组的14个连锁群图谱,覆盖基因组1 338.92 cM,标记间的平均遗传距离为5.56 cM。共定位24个品质性状QTL,分布在1A、3A、4A、5A、6A、1B、2B、3B和5B等9条染色体上。其中,籽粒蛋白质含量和面粉蛋白质含量各7个QTL,湿面筋含量和籽粒硬度各5个QTL,4个性状的单个QTL可分别解释表型变异的8.30%～29.69%、6.90%～29.50%、10.10%～18.43%和7.93%～30.49%。两年都在6A染色体的Xbarc104～Xcfa2114标记区间内与Xbarc104相距1.2 cM处检测到湿面筋含量QTL,并于2012年和2013年分别检测出了面粉蛋白质含量和籽粒蛋白质含量的QTL。本研究为利用波兰小麦改良普通小麦以及在小麦品质改良中应用分子标记辅助选择提供依据。     

小麦成熟胚高效再生基因型筛选及愈伤组织生理特性评价

为了提高小麦组织培养效率,筛选可用于遗传转化的小麦高效再生基因型,通过比较56个小麦品种(系)成熟胚组织培养的出愈率、胚性愈伤率、褐化率、分化率、实际成苗率和单位数量成熟胚的理论成苗率,对其组培能力进行了鉴定,并研究了成熟胚愈伤组织形成过程中部分生理性状的变化情况。结果表明,筛选出了XNCW2、鲁麦14、宝丰228、XNCW4、徐州856、陕150、XNSQ42、XNSQ29、XNSQ04和新麦11共10个具有高频再生能力的小麦品种(系),实际成苗率均在20%以上,单位数量成熟胚的理论成苗率在5%以上。不同基因型小麦成熟胚的出愈率、胚性愈伤率、分化率、实际成苗率和单位数量成熟胚的理论成苗率的变异系数分别为14.94%、73.95%、84.89%、109.47%和156.54%,说明组织培养从脱分化到成苗的过程中对小麦基因型的依赖性逐渐增强。愈伤组织的SOD活性与胚性愈伤率和成苗率显著正相关,表明SOD活性较强的愈伤组织再生能力较强;可溶性蛋白含量与褐化率极显著正相关,表明可溶性蛋白含量更高的愈伤组织再生能力较弱。     

小麦种子萌发期抗早衰鉴定指标的初步研究

为了探索小麦抗早衰性的早期鉴定指标,采用种子萌发试验比较了不同抗早衰类型的33个小麦(Triticum aestivum L.)品种(系)萌发种子的芽长、胚芽鞘长、主胚根长、种子根数、根系活力、种子贮藏物质转运率、总鲜重、总干重、根芽干重、干物质含量等指标与抗早衰性之间的关系。结果表明,萌发种子的芽长、胚芽鞘长、主胚根长、种子根数、根系活力、总鲜重及根芽干重等7项指标均与小麦抗早衰性无明显相关性;萌发种子的总干重、干物质含量与小麦抗早衰性有部分相关性,但不能准确区分抗早衰型和典型早衰型品种(系);种子贮藏物质转运率能较好区分不同抗早衰类型的小麦品种,可作为小麦种子萌发期抗早衰性的鉴定指标。     

柳枝稷TIFY基因家族的鉴定与分析

为探究TIFY基因家族在柳枝稷（Panicum virgatum）中的生物学功能,本研究运用生物信息学手段对柳枝稷基因组中的TIFY家族成员进行了鉴定,并对其染色体定位、进化与结构特点、启动子区顺式作用元件、时空表达模式等进行了分析,且通过定量实验验证了JAZ亚家族部分成员的激素应答与胁迫响应特性。结果表明：48个柳枝稷TIFY基因分属于ZML（7个）、TIFY（1个）与JAZ（40个）3个亚家族,分布在除染色体3以外的染色体上,且在染色体9成簇排列;柳枝稷TIFY基因按照进化关系及结构特点可分为5组,每组内的成员具有相似的基因结构与保守基序组成;柳枝稷TIFY基因启动子区存在多种胁迫响应元件与激素信号调控元件,经定量实验证实PviTIFY10各成员在茉莉酸（jasmonic acid,JA）处理及盐与干旱胁迫下反应强烈;JAZ亚家族部分成员尤其是PviTIFY10b在花序与根的发育过程中有较高表达。根据以上结果推测TIFY基因家族可能在柳枝稷激素信号调控与胁迫防御反应及生长发育等多方面发挥功能。