春小麦抗旱耐热性QTL分析

为发掘控制小麦抗旱耐热基因位点,以小麦重组自交系(RILs)群体为材料,于2015-2017年小麦灌浆期进行干旱胁迫、热胁迫、旱热胁迫处理,并对抗旱耐热相关性状QTL进行分析。结果表明,在干旱胁迫、热胁迫、旱热胁迫下分别检测到22、36和30个QTL,其中控制旗叶叶绿素含量、旗叶含水量、穗粒重、千粒重的QTL数分别为26、21、22和19个。抗旱相关性状QTL位于2A、3B、4B、7B、3D、4D和7D染色体上,表型贡献率为9.38%～30.81%;耐热相关性状QTL位于2A、2B、3A、3B、4B、4D、5D、6D、7A和7B染色体上,表型贡献率为9.03%～34.97%。抗旱性共定位区间2个,分别位于2A(gwm294-wmc644)和7B(barc140-gwm297)染色体上;耐热性共定位区间2个,分别位于5D(cfd67-cfd40)和6D(barc196-barc54)染色体上;抗旱耐热性共定位区间3个,分别位于2A(gwm294-wmc644)、2B(wmc441-wmc317)和7B(wmc83-wmc276)染色体上,其中共定位区间gwm294-wmc644( Qcc-2A.2、 Qgw-2A.1)的贡献率超过10%,遗传距离较小(6.49 cM)。     

PEG胁迫下春小麦萌发期抗旱指标的遗传力

为探索干旱胁迫对春小麦萌发期生长的影响,筛选春小麦萌发期抗旱性指标。以宁夏灌区和雨养区的2种粒色（红皮和白皮）40份春小麦的抗旱品系为试验材料,研究PEG-6000模拟干旱胁迫对胚根长、胚根数、胚芽鞘长和一叶长的影响。利用广义遗传力分析法,筛选春小麦萌发期抗旱性指标。胚根长的广义遗传力最高,均大于0.55,遗传力的控制程度稳定。雨养区的红粒种子胚根长的遗传力高达0.95;雨养区的红粒种子的胚芽鞘长的广义遗传力最高,达0.94,但其遗传力控制程度不稳定,最低遗传力仅为0.06;胚根数和一叶长的遗传力很低,且控制程度极不稳定。春小麦萌发期胚根长的广义遗传力最高,控制程度稳定。其次是胚芽鞘长,但其遗传力的控制程度不稳定。胚根长可作为春小麦萌发期的抗旱指标鉴定抗旱材料,以胚芽鞘的长度为参考值。     

灌水量对不同年代宁夏春小麦光合特性及产量构成因素的影响

为揭示不同灌水量对不同年代春小麦光合特性及产量的影响，以5 个不同年代宁夏春小麦品种（系）为试验材料，在宁夏灌区4 种水分处理条件下，研究了灌水时期对不同年代宁夏春小麦品种光合生理指标及产量因子的影响。结果表明，不同时期灌水对春小麦叶绿素含量、净光合速率(Pn)、蒸腾速率(Tr)、水分利用率(WUE)等生理指标均产生明显影响；T1、T2 处理，‘毛火麦’和‘宁春27 号’的叶绿素含量、Pn、WUE较高，在T1、T2 和T3 处理下其产量与其他品种（系）差异不显著。随着灌水量的增加，灌区品种（系）‘宁春4 号’、‘宁春50 号’和‘J63’的叶绿素含量、Pn、WUE高于‘毛火麦’和‘宁春27 号’且产量正常灌水条件下显著高于其他处理。因此，宁夏灌区在保证分蘖期和拔节期灌水，增加抽穗期灌水，各品种（系）既保持较高水分利用效率，又可以获得较高的产量。     

基于基因编辑技术创制高亚油酸水稻材料

【目的】亚油酸是一种人体必需的脂肪酸,能加快体内脂肪代谢与分解、减少胆固醇在血管壁上形成积存、有效预防动脉硬化的发生、提高人体免疫力、促进骨骼发育、提高记忆力、预防脑部功能退化等功能。利用基因编辑技术对控制脂肪酸合成途径的关键酶ω-3脂肪酸去饱和酶基因进行精准编辑,关闭下游产物的合成途径,以便提高水稻上游亚油酸的含量,为创制富集亚油酸水稻材料提供依据。【方法】水稻脂肪酸合成途径中的关键酶ω-3脂肪酸去饱和酶基因（OsFAD3）存在2个拷贝,分别分布在第11和第12染色体,且两者cDNA同源性达97.32%。根据基因编辑原理（编辑的特异性取决于引导RNA（gRNA）的特性）,在2个同源基因序列高度一致的外显子区域,分别设计合成2个gRNA,并分别构建植物基因编辑载体,利用农杆菌介导法转化本地受体材料（富源4号）。通过对基因编辑植株进行靶位点测序鉴定,分析2个位点的编辑效率和基因型。同时,对OsFAD3双突变体进行粒宽、粒长等主要籽粒农艺性状分析。采用气质联用检测法测量OsFAD3双突变体籽粒的37种脂肪酸含量。【结果】获得2个位点的纯合编辑材料,同时也获得了其他不同基因型组合的编辑材料;与对照材料相比,OsFAD3双突变体的粒宽、粒长等主要籽粒农艺性状均没有发生显著变化,但稻谷中亚油酸的相对含量提高了3.36个百分点。【结论】在不改变籽粒主要农艺性状的前提下,实现了利用基因编辑技术通过转化一个载体同时精准敲除2个ω-3脂肪酸去饱和酶基因,提高了籽粒中亚油酸的相对含量。     

甘草水氮效应研究及基于有效成分的水氮方案

为研究不同水氮配比对甘草生长及活性成分含量的影响,并提出基于水、氮因子的甘草有效成分含量的灌水施氮方案,以乌拉尔甘草为研究对象,设4种灌溉定额,4个氮肥水平,采用裂区试验设计,研究水、氮因子及其组合对甘草生长指标及有效成分的效应,并依据活性成分建立回归模型寻优,结合Topsis综合评价法确定最优的灌水施氮方案。结果表明：灌水极显著增加株高、侧枝数、根长、根鲜质量、根干质量、甘草酸、甘草苷及总黄酮含量;施氮显著影响株高、侧枝数、根长、根鲜质量、根干质量、甘草酸及总黄酮含量;水氮交互显著影响株高、根长、根鲜质量、根干质量、甘草酸、甘草苷及总黄酮含量。回归分析可知,当灌溉定额为3 000 m²/hm²,氮肥施量分别为108.86 kg/hm²、134.20 kg/hm²和144.28 kg/hm² 时,对应的甘草酸、甘草苷和总黄酮含量最高,分别为1.270%、0.670% 和7.173%。结合Topsis综合评价法分析,得出甘草活性成分含量最大化的最优灌溉定额为3 000 m²/hm²,氮肥施量为108.86～144.28 kg/hm²。株高、侧枝数及根长与甘草有效成分含量相关性比较高,可作为甘草有效成分筛选的指标。     

CRISPR/Cas9技术及其在水稻和小麦遗传改良中的应用综述

CRISPR/Cas9技术是新发展的定向基因编辑技术,CRISPR/Cas9技术是在细菌和古细菌中发现的1种抵御外来病毒及质粒入侵的获得性免疫系统。CRISPR/Cas9技术由sgRNA(单向导RNA)介导,与Cas9核酸酶切割实现作物定点编辑改良。本文主要对CRISPR/Cas9技术的工作原理、系统分类、结构、系统构建方法进行了系统介绍。同时,总结了CRISPR/Cas9技术在水稻和小麦的突变体库的建立和基因功能研究、品质和农艺性状遗传改良等方面的研究。并对CRISPR/Cas9技术对作物进行定向编辑改良进行了展望,以期为利用CRISPR/Cas9技术创制新品种、作物品种改良提供参考。     

不同水分条件下小麦碳同位素分辨率的遗传分析和QTL定位

为探讨小麦碳同位素分辨率(△)与抗旱性及产量性状的关系,以小麦品种宁春4号和宁春27号杂交构建的重组自交系（RILs）群体为材料,分析△在不灌水（W0）、灌1水（W1）、灌2水（W2）和灌3水（W3）四种水分条件下与其他不同性状间的遗传相关性,并定位控制小麦△的QTL位点。结果表明,△在RILs群体中呈双向超亲分离,分布频率表现为正态分布。随着干旱胁迫的增强,△值降低,RILs株系间的△变异程度增大,△双向超亲分离的比例增加。四种水分处理下叶片△与千粒重、穗粒重均呈负相关。穗粒重（Y）与△ (X₁)、叶绿素含量(X₂)、千粒重(X₃)的回归方程为:Y=0.056-0.110X₁+0.046X₂+0.037X₃,表明在适度干旱条件下低△影响了穗粒重。采用QTL IciMapping 4.0对△进行QTL检测,共检测到5个QTL,其中位于7B染色体上的有3个,位于5B和3D上的各1个。位于7B染色体上的3个QTL是在W0、W2和W3三种水分条件下分别检测到的,且W0和W3下检测到的2个QTL的标记区间相同（barc267~gwm46）,其中Q△-7B.3对△表型的贡献率达到40.3%。     

普通野生稻(Oryza rufipogon)DNA导入栽培稻后代的发芽耐盐性研究

[目的]研究普通野生稻DNA导入栽培稻后代的耐盐性,从中筛选出耐盐性较强的材料,为水稻耐盐育种提供优异的种质资源。[方法]选取普通野生稻基因组DNA导入宁夏栽培品种宁粳16号和宁粳23号中所产生的后代为材料,用NaCl浓度为170 mmol/L的培养基进行处理,以各材料种子第5天的发芽势、发芽期的发芽率、相对盐害率为筛选指标进行鉴定,并研究了芽长、主根长和根数对盐胁迫的敏感指数。[结果]盐胁迫下,供试材料发芽势、发芽率均有不同程度的降低,材料DJ14、09D42、08D5-24、08D5-23和DJ24的相对盐害率均低于受体材料;盐胁迫下,芽长的敏感指数最大,其次为根数,根长最小。[结论]材料DJ14、09D42、08D5-24、08D5-23、DJ24、D5-54、DJ25、08D5-27、D-10、102、DJ18和09D68属于耐盐性较强的材料,耐盐级别均达到1级。