小麦周8425B及其衍生品种与黄淮麦区主栽品种的遗传解析

为了解小麦骨干亲本周8425B及其衍生品种与黄淮麦区主栽品种的遗传结构和遗传多样性,利用Illumina 90KiSelect SNP标记技术对周8425B及其16份衍生品种和23份黄淮麦区主栽品种进行全基因组扫描。结果显示,在40份小麦材料中,有22 466个多态性SNP位点被定位在21条染色体上,不同基因组间多态性SNP标记的分布依次为BAD。周8425B及其衍生品种的遗传相似系数变化范围为0.640 5~0.926 4,平均值为0.739 8,与黄淮麦区主栽品种间遗传差异较小。供试材料的遗传相似系数变化范围为0.530 1~0.963 4,平均值为0.672 1,并被划分为4个类群,聚类分析结果与系谱较为吻合。周8425B对其衍生一代、二代、三代的平均贡献率为79.48%、76.73%和74.24%,随世代的增加而不断降低,且在不同基因组间的遗传贡献率表现为DAB。全基因组扫描结果显示,周8425B衍生品种共有6 789个SNP位点保留了周8425B的遗传基因,不同基因组继承的SNP位点数不同,依次为BAD,这些选择位点可能与重要基因的遗传传递有关,可能是周8425B成为骨干亲本的主要遗传特征。     

黄淮麦区(南片)小麦籽粒过氧化物酶活性分析及其等位基因检测

为研究黄淮麦区(南片)小麦籽粒中过氧化物酶(peroxidase, POD)的活性及其等位基因在此麦区新育成小麦品种(系)中的分布情况,利用分光光度计对黄淮麦区(南片)新育成的94份小麦品种(系)的过氧化物酶活性进行测定,同时利用功能标记POD-3A1、POD-3A2、POD-7D1和POD-7D6对供试材料 TaPod-A1和 TaPod-D1位点的等位基因进行检测。结果表明,参试小麦材料POD活性的平均值为668.6 U·g~(-1)·min~(-1),变化范围为431.3～954.8U·g~(-1)·min~(-1),大部分供试材料的POD活性为中等水平;在 TaPod-A1位点,共检测到 TaPod-A1a和 TaPod-A1b两种等位基因,分布频率分别为48.9%和51.1%,携带两种等位基因材料的POD活性差异达到显著水平, TaPod-A1a与低POD活性相关, TaPod-A1b与高POD活性相关;在 TaPod-D1位点,仅检测到 TaPod-D1b等位基因,分布频率为100%,说明供试材料在 TaPod-D1位点的多态性较为单一。本研究可为黄淮麦区(南片)小麦品质色泽改良提供参考信息。     

黄淮麦区小麦黄色素含量基因等位变异的分子检测

利用功能标记YP7A、YP7A-2、YP7B-1、YP7B-2、YP7B-3、YP7D-1和YP7D-2对168份供试材料的Psy-A1、Psy-B1和Psy-D1位点的等位基因进行分子检测,研究黄色素含量基因在黄淮麦区小麦品种中的分布情况.结果 表明:在Psy-A1位点,共检测到Psy-A1a和Psy-A1b 2种等位基因,分布频率分别为76.7％和23.2％;在Psy-B1位点,共检测到Psy-B1a、Psy-B1b和Psy-B1c 3种等位基因,分布频率分别为31.6％、60.1％和8.3％;在Psy-D1位点,仅检测到Psy-D1a等位基因;在Psy-A1、Psy-B1和Psy-D1位点上,共检测到6种等位基因组合,控制高黄色素含量的等位基因组合Psy-A1a/ Psy-B1a/ Psy-D1a和Psy-A1a/Psy-B1c/Psy-D1a分布频率合计为22.6％;控制中等黄色素含量的等位基因组合Psy-A1a/ Psy-B1b/ Psy-D1a、Psy-A1b/ Psy-B1a/ Psy-D1a和Psy-A1b/ Psy-B1c/ Psy-D1a分布频率合计为71.4％;控制低黄色素含量的等位基因组合Psy-A1b/ Psy-B1b/ Psy-D1a分布频率为6.0％.这一研究可为小麦面粉和面制品色泽遗传改良提供参考.     

新型荧光金纳米粒子的制备及Cu2+检测

在水溶液中以L-半胱氨酸(L-Cys)为还原剂和稳定剂制备了具有一定荧光性能的金纳米团簇(L-Cys-AuNCs),并对其结构及荧光性能进行表征。研究发现Cu2+对L-Cys-AuNCs的荧光强度有特殊的响应,基于此建立了一种快捷方便的痕量铜离子的检测方法。考察了L-Cys与金盐摩尔比、溶液pH、反应时间和温度等因素对测定的影响。结果表明,在最优实验条件下,L-Cys-AuNCs的荧光强度与Cu2+的浓度呈良好的线性关系,当Cu2+浓度范围为10-6～10-4mol·L-1时,L-Cys-AuNCs的荧光强度与Cu2+浓度呈良好的线性关系,线性方程为F=-67.541c+703.02(R=0.995)。该方法成功地应用于水样中铜离子的检测。     

不同麦区小麦品种穗发芽抗性及其与穗部性状的相关性

为探究不同麦区小麦品种的穗发芽抗性及其与穗部性状的相关性,以黄淮冬麦区(南片和北片)、北部冬麦区及长江中下游麦区的235份小麦品种为试验材料,选用2个能够有效用于穗发芽抗性筛选的分子标记Vp1B3和WMC104,结合整穗发芽试验,对各麦区小麦品种穗发芽抗性进行鉴定,并分析穗发芽抗性与穗部及籽粒性状间的相关性。结果表明,长江中下游麦区小麦穗发芽抗性显著高于其他三个麦区,其供试小麦品种60%以上达到抗性等级,其余三个麦区中达到抗性等级的品种均不超过30%;供试品种中,扬麦10号、荆麦103、川农16等15个品种为高抗穗发芽品种,发芽率均值为4.85%,是穗发芽抗性育种中的重要抗性资源。整穗发芽率与穗部及籽粒性状相关性分析表明,穗发芽率与籽粒颜色极显著正相关,与小穗密度、千粒重、籽粒宽度等显著正相关。在育种过程中,可将籽粒颜色、小穗密度、千粒重及籽粒宽度等作为抗穗发芽小麦品种的重要参考指标。     

黄淮麦区部分小麦和国外引进小麦GS2等位基因的检测及其与农艺性状的关联分析

为明确黄淮麦区TaGS2等位基因的分布状况及其与主要农艺性状的关系,对黄淮麦区2008年之前育成的种质材料、新育成的品种(系)及国外引进材料,用TaGS2-A1、TaGS2-B1和TaGS2-D1等功能标记鉴定对应的基因,并结合相关农艺性状发掘优势单倍型。结果表明,黄淮麦区2008年之前育成的种质材料和新育成品种(系)中TaGS2等位基因分布频率存在一定的差异;TaGS2-A1b、TaGS2-B1b和TaGS2-D1a是优势TaGS2等位基因,TaGS2-A1b在小麦抽穗期、株高和小穗数的改良上是优势单倍型,但在新育成的品种(系)中有下降的趋势,TaGS2-D1a能够显著增加小穗数、穗粒数和穗粒重,在各类材料中的比例都较高;TaGS2-B1b是提高千粒重的优势单倍型。因此,在黄淮麦区小麦穗部性状改良中TaGS2-B1b和TaGS2-D1a的作用显著,尤其是TaGS2-D1a,同时黄淮麦区种植小麦遗传多样性在减少,一些优势单倍型未受到重视,应对地方品种和一些国外引进材料加以利用。     

利用小麦55K SNP芯片解析‘丰德存麦5号’的遗传基础

为解析高产优质强筋小麦新品种‘丰德存麦5号’的分子遗传基础,利用高密度小麦55K SNP芯片对‘丰德存麦5号’及其亲本‘周麦16’和‘郑麦366’进行全基因组扫描分析。结果表明,‘周麦16’和‘郑麦366’对‘丰德存麦5号’的遗传贡献率差异较大,分别为26.33%和73.67%;在基因组水平上,‘郑麦366’在A、B和D基因组上的遗传贡献率均高于‘周麦16’;在不同染色体上,‘周麦16’在2B、4A、4B和5B染色体上遗传贡献率超过‘郑麦366’,而‘郑麦366’在其他染色体上的遗传贡献率都高于‘周麦16’;在双亲染色体较大片段遗传上,‘丰德存麦5号’继承了更多‘郑麦366’的较大遗传片段;在亲本特异性注释基因中,‘丰德存麦5号’来源于‘郑麦366’的特异性基因的数目远多于‘周麦16’,‘丰德存麦5号’在遗传物质继承上表现出明显的偏向选择,‘郑麦366’对‘丰德存麦5号’的遗传贡献率更大。     

利用90K基因芯片进行小麦旗叶相关性状的QTL定位

为了发掘影响小麦旗叶相关性状的QTL,以小麦骨干亲本周8425B与优良品种小偃81构建的包含102个家系的重组自交系(Recombinant inbred line,RIL)为材料,采用小麦90KSNP基因芯片技术和SSR标记对其进行分子标记检测,构建含有全基因组SNP和SSR标记的高密度遗传图谱,并在4个环境下对小麦旗叶相关性状QTL进行检测。结果表明,所构建图谱含有6 949对多态性标记,其中,SNP标记6 910对,SSR标记39对,覆盖染色体总长度4 839.9cM,标记间平均距离0.7cM;A、B和D染色体组分别有2 085、4 677和187对标记,分别占总标记数的30.0%、67.5%和2.7%,标记间平均距离分别为1.0、0.6和0.8cM。采用完备复合区间作图法共检测到22个旗叶性状加性效应QTL,10个旗叶长QTL分布于2A、3B、4B、5A、6B和7B染色体上,解释表型变异7.900%~24.098%,除Qfll2A-1能在2个环境中检测到外,其余均为单环境QTL;4个旗叶宽QTL分布于2A、3A和5B染色体上,解释表型变异9.080%~16.540%,其中,Qflw2A-1在3个环境中均能检测到,解释表型变异12.483%~16.540%,为1个稳定的主效QTL;8个旗叶面积QTL分布于2A、3B、4B、5A、6B和7A染色体上,解释表型变异9.310%~30.498%,其中,3个QTL位于5A染色体上。此外,鉴定出3个分布于2A、5A和6B染色体上的QTL富集区段。     

基于90K芯片的小麦穗长和旗叶长QTL分析

为进一步挖掘控制小麦穗长和旗叶长的QTL，以小偃81和西农1376构建的包含120个株系的F_9∶10RIL群体为材料，于2016年10月至2017年6月和2017年10月至2018年6月分别在陕西杨凌和河南南阳（用2017YL、2017NY、2018YL和2018NY表示）进行试验，对4个环境下的穗长和旗叶长进行表型鉴定，并利用90K芯片构建的高密度遗传连锁图谱进行QTL定位。结果表明，所构建的遗传图谱覆盖了小麦21条染色体，图谱全长3 172.49 cM，平均图距0.57 cM。采用完备复合区间模型对4种环境下的表型值及BLUP育种值分别进行QTL定位，共检测到3个控制穗长的QTL，分布在2B、2D和5D染色体上；检测到2个控制旗叶长的QTL，均分布在5A染色体上，其中控制穗长的 Qsl.nwsuaf-2D、 Qsl.nwsuaf-5D和控制旗叶长的 Qfll.nwsuaf-5A.1能够在多环境下稳定表达，为主效QTL，表型变异解释率分别为18.34%～22.51%、9.57%~14.94%和9.48%～16.36%。该结果可为小麦MAS育种、NIL构建、候选区域筛选及图位克隆等提供参考依据。     

二棱大麦品种（系）的综合评价

为更精准筛选和选育不同用途二棱大麦品种,对38份不同来源及用途的二棱大麦品种（系）的株高、穗长、千粒重、穗粒数、有效穗数、籽粒产量和不孕粒数等主要农艺性状及籽粒蛋白质含量进行综合评价。结果表明,参试二棱大麦品种（系）有效穗数、产量、穗长、不孕粒数及蛋白质含量变异丰富,株高、千粒重及穗粒数变异相对较小,二棱大麦育种的增产效应主要体现在穗长和有效穗数的适度增加。相关性分析表明,二棱大麦各性状间存在复杂的相关性,且多个性状均可影响产量,有效穗数与产量呈极显著正相关。供试二棱大麦品种（系）在遗传距离10水平上可聚为中秆大粒型和矮秆多穗型两类。主成分分析将38份二棱大麦品种（系）的主要农艺性状分为4个主成分,其累计贡献率达85.5807%;以前4个主成分得分值为指标进行主成分二维排序分析,分析38份二棱大麦品种（系）在特定因子性状上的差异,结果为创制优异种质及亲本选择提供依据。