宁春4号与河东乌麦杂交F2代穗部性状分析及其重要QTL发掘

【目的】分析宁春4号与河东乌麦杂交F_2代的穗部性状,并利用SSR分子标记发掘其重要QTL,为宁夏小麦穗部性状改良提供理论参考。【方法】以宁春4号与河东乌麦杂交F_2代的331个单株为材料,利用方差分析、相关性分析、聚类分析和单标记回归分析等方法对5个穗部性状及其重要QTL进行定位研究。【结果】5个穗部性状在F_2代呈连续正态分布,符合多基因控制的数量性状的遗传特点。F_2代出现许多具有超亲性状的单株,穗长、总小穗数、结实小穗数、穗粒数和穗粒重的平均值分别为8.69 cm、18.01个、16.71个、33.07粒和1.19 g,超中亲比例分别达20.24%、44.71%、41.99%、34.14%和33.84%,超高亲比例依次为6.64%、18.73%、17.22%、34.14%和26.88%。5个穗部性状间均呈极显著正相关(P0.01),表明这些性状对产量的贡献均较大。基于穗部性状测定结果,在遗传距离为5 c M时,可将F_2代331个单株分为八大类群,其中,类群Ⅰ平均穗长最长(为9.96 cm)、穗粒数最多(49.25粒)、穗粒重最重(1.61 g),类群Ⅷ平均总小穗数和结实小穗数最多,分别为21.40和19.57个,表明类群Ⅰ和Ⅷ为穗部性状优异类群。利用19个SSR分子标记共发掘出36个与穗部性状相关的QTL,其中,穗长、总小穗数、结实小穗数、穗粒数和穗粒重QTL数量分别有15、6、6、5和4个,分布在2A、4A、5A、1B、2B、3B、5B、7B、5D、6D和7D等11条染色体上,加性效应为-0.72～1.57,表型贡献率为2%～9%,LOD最大值为23.90,其中,4A染色体上检测到穗长、穗粒数和穗粒重QTL,5A染色体上检测到穗长、总小穗数和结实小穗数QTL,1B和5D染色体上均检测到穗长、总小穗数、结实小穗数、穗粒数和穗粒重QTL,2B染色体上检测到穗长、总小穗数、结实小穗数和穗粒重QTL,7B染色体上检测到穗长和总小穗数QTL,表明4A、5A、1B、2B、7B和5D等6条染色体存在QTL富集区。【结论】小麦杂交F_2代遗传性状处于高度分离,蕴藏着最大的数量遗传信息,为相关穗部性状分析及QTL发掘提供了可靠的遗传群体,检测到的36个QTL可用于小麦穗部性状的遗传改良。     

宁夏春小麦育种现状分析和建议

春小麦是宁夏特色作物之一,在宁夏农业生产和经济中占有重要地位。宁夏小麦育种经历了5次品种更新换代。随着育种进程的加快,宁夏春小麦品种更新换代速度明显减缓,且影响范围逐渐缩小。虽然‘宁春50号’是第5次宁夏小麦品种更新换代的代表,但其影响力远不如‘宁春4号’。通过查阅大量资料,对宁夏小麦春育种现状进行了分析,提出相应的建议,并对其前景进行了展望。     

施肥量与氮肥基追比对西农979产量和品质的效应

为给小麦品种西农979的优质高产栽培提供理论依据,在高、中两种施肥量(高肥:每公顷施纯氮270kg、P2O5 225 kg、K2O 120 kg;中肥:每公顷施纯氮180 kg、P2O5 120 kg、K2O 120 kg)和氮肥7:3、6:4、5:3 :2、10:0四种基追比例(一次追氮在拔节期进行,两次追氮分别在拔节期与孕穗期进行)条件下,研究了施肥量和氮肥基追比例对西农979产量和品质的影响.结果表明,高肥处理产量比中肥处理产量提高9.66%;无论在中肥或高肥条件下,籽粒产量均随氮肥追施比例的增加而提高.施肥量和氮肥基追比例对千粒重的影响较小,对穗粒数的影响居中,对群体穗数的调控作用较大.氮肥基追并施可显著提高成穗率.随施肥量的提高和氮肥追施比例的加大,群体穗数逐渐增加,籽粒蛋白质含量和湿面筋含量也有逐渐提高的趋势,但蛋白质含量增幅小,湿面筋含量增幅大.高施肥量下,氮肥基追比例5:3:2,西农979的籽粒产量、蛋白质含量和湿面筋含量最高,分别达到8 573.5 kg·hm-2、14.97%和32.12%.     

长穗偃麦草LBD基因家族的鉴定与进化分析

为深入研究长穗偃麦草LBD基因家族中基因的结构与功能以及小麦与其近缘属的进化关系,以长穗偃麦草LBD（Lateral organ boundaries domain）基因家族为研究对象,生物信息学分析发现该基因家族含有32个成员,根据其结构域特征,可分为Class Ⅰ和Class Ⅱ两个亚家族,Class Ⅰ又可分为Ⅰ_A、Ⅰ_B、Ⅰ_C、Ⅰ_D和Ⅰ_E,Class Ⅱ可分为Ⅱ_A和Ⅱ_B;该基因家族的结构域、基因结构相对保守,不同成员之间具有相似的蛋白二级和三级结构。对32个基因的上游序列预测,发现基因上游序列中含有光响应、多种激素、逆境响应等顺式作用元件,说明LBD基因的表达受到光、激素、逆境等多种因素的诱导。与普通小麦、圆锥小麦、乌拉尔图小麦、粗山羊草、大麦进行共线性分析发现,Tel-2E-LBD2、Tel-3E-LBD4、Tel-4E-LBD1和Tel-4E-LBD6为长穗偃麦草特有的LBD基因,而其他28个LBD基因在进化中具有高度的保守性;在普通小麦、圆锥小麦、乌拉尔图小麦和大麦基因组中均发现第1、3部分同源群染色体上存在染色体间的片段重复;普通小麦、圆锥小麦和乌拉尔图小麦的A基因组中第4、5部分同源群染色体均有易位现象,同时,乌拉尔图小麦4A染色体上存在染色体内片段重复而在普通小麦和圆锥小麦的A基因组上发现第4部分同源群染色体内易位与倒位。     

大豆DNA导入春小麦后的农艺性状和品质性状分析及RAPD标记验证

为探讨大豆DNA导入对春小麦农艺和品质性状的影响,在2012-2014年间,对宁春4号、宁春44号、高代品系J058号及其通过花粉管通道法分别导入大豆品种铁丰31号、承豆6号、汾豆78号和铁9808号基因组DNA的后代株系进行了籽粒蛋白质含量、湿面筋含量和沉降值及株高、穗长、穗粒数、穗粒重和千粒重等农艺性状分析,并利用RAPD标记对导入系进行了验证。结果表明,大豆基因组DNA导入系的农艺性状和品质性状与导入受体相比发生了明显的变化。以宁春4号为受体、铁9808号为供体的导入系019的经济系数和千粒重分别高出亲本14.33%和14.84%,且与受体差异显著。以宁春4号为受体、承豆6号为供体的导入系013在2012年所有导入系中蛋白质含量、湿面筋含量、沉降值均最大,两年试验的多重比较结果中仅导入系013的蛋白质含量与亲本宁春4号间差异显著,且较亲本高出13.33%。18个RAPD引物中有3个引物扩增出清晰带型,在受体小麦和供体大豆亲本间存在多态性,且部分导入系出现供体条带,如导入系013、015、019和020。试验最终获得了农艺性状优良、蛋白质含量增高的导入系013作为后续研究的重点。     

宁春4号与河东乌麦杂交F2:5家系的籽粒品质性状及其QTL分析

【目的】分析宁春4号与河东乌麦间杂交F_2:5家系的籽粒品质性状及其重要QTL,为宁夏小麦品质性状的遗传改良提供优异资源。【方法】以主要籽粒品质性状差异较大的宁春4号与河东乌麦及其杂交的248个F_2:5家系为材料,利用方差分析、相关分析、聚类分析和复合区间作图等方法对12个籽粒品质性状及其重要QTL进行研究。【结果】12个籽粒品质性状在F_2:5家系中均出现明显分离,其中,水分含量、吸水率、沉降值、稳定时间和硬度指数的群体平均值均超过高亲亲本,超高亲比例为59.27%~92.74%;粗蛋白含量、湿面筋含量、出粉率和形成时间的群体平均值介于双亲之间,超中亲比例为42.34%~50.81%,超高亲比例为12.50%~27.42%;降落值、拉伸面积和容重的群体平均值均低于低亲亲本,超中亲比例为1.61%~33.87%,超高亲比例为1.61%~31.05%。基于籽粒品质性状的测定结果,在欧氏距离为13时,可将248个家系分为六大类群,其中,类群Ⅱ平均湿面筋含量（32.16%）和降落值（363.55 s）最高,类群Ⅲ平均粗蛋白含量（14.89%）、吸水率（62.88%）、拉伸面积（152.28 cm2）、容重（779.20 g/L）、形成时间（4.15 min）和硬度指数（69.93）均居首位,类群Ⅴ平均水分含量最低（11.68%）、稳定时间最长（13.16 min）,类群Ⅵ平均出粉率（68.86%）和沉降值（41.31 mL）最高。利用69个SSR分子标记构成的39个区间共检测到68个籽粒品质性状QTL,其中,与水分含量、粗蛋白含量、湿面筋含量、出粉率、吸水率、降落值、沉降值、拉伸面积、容重、稳定时间、形成时间和硬度指数相关的QTL数量分别有5、2、4、9、2、12、4、4、1、9、9和7个,分布在1A~7A、1B、2B、3B、6B、1D、2D、3D、6D和7D共16条染色体上,LOD值最大为3.03,表型贡献率为3.17%~43.81%,加性效应为-14.8275~15.3442,同时,1A、2A、4A、7A、2B、3B、6B、1D、2D、3D、6D和7D染色体上检测到多个籽粒品质性状QTL,表明这12条染色体存在QTL富集区。【结论】小麦的大部分品质性状属于多基因控制的数量性状,宁春4号与河东乌麦间杂交F_2:5家系中出现了较多超亲类型,其中类群Ⅲ为籽粒品质性状的最优类群。检测到的68个籽粒品质性状QTL可选择性地用于小麦品质性状的遗传改良。     

251份小麦种质资源的主要农艺与品质性状遗传多样性分析

【目的】对宁夏麦区小麦种质资源进行遗传多样性分析,筛选出优异种质资源,为拓宽宁夏小麦种质资源的遗传基础及挖掘育种骨干亲本提供基础材料。【方法】以来源于国内外的251份小麦种质资源为材料,对其主要农艺与品质性状进行变异、相关及聚类分析,并计算Shannon-Wiener遗传多样性指数（H'）和隶属函数值,对供试小麦种质资源进行综合评价。【结果】251份小麦种质的10个农艺性状变异系数为15.01%~37.01%,9个品质性状变异系数为2.05%~12.56%;农艺和品质性状的遗传多样性指数为2.17~2.30,平均为2.27。10个农艺性状间存在不同程度的相关性,9个品质性状间也存在不同程度的相关性。251份小麦种质分为六大类群,类群Ⅰ~Ⅵ包括材料数分别为35、40、53、55、40和28份,其中,类群Ⅰ的平均出粉率（69.58%）和容重（797.74 g/L）均最高;类群Ⅱ的平均穗长（10.00 cm）、结实数（18.18个）、穗粒数（54.07粒）、穗粒重（2.30 g）、吸水率（62.82%）和硬度指数（72.59）均最高;类群Ⅲ的平均株高最矮（73.53 cm）;类群Ⅳ的平均穗下茎长（41.94 cm）和湿面筋含量（33.95%）均最高,水分含量最低（11.76%）;类群Ⅴ的平均千粒重（40.92 g）、经济系数（0.43）和降落值（356.74 s）均最高;类群Ⅵ的平均分蘖数（4.96个）、小穗数（19.01个）、粗蛋白含量（16.10%）和沉降值（43.12 mL）均最高,表明各类群中含不同的优异性状。基于隶属函数值可把251份小麦种质资源分为163个等次,其中,黄-3、甘育4号、鉴076、M6445、宁春55号、陇春34号、ND646、宁春40号、济麦20号、陇春39号、宁春33号、郑麦1308、甘春24号、陇春29号、陇春23号、掖丰315和武春4号等17份种质排名前12名。【结论】251份小麦种质资源的农艺和品质性状变异较大,遗传多样性较丰富,其中综合评价优异的17份种质资源可用于宁夏小麦农艺与品质性状的遗传改良。     

小麦种质资源农艺性状遗传分析及白粉病抗性鉴定

【目的】本文拓宽了宁夏小麦遗传基础为育种提供优异资源。【方法】以外引和宁夏自育的81份小麦种质为材料,借助于形态学和分子标记手段,对不同农艺性状指标进行分析,部分抗性基因分子标记检测及成株期田间白粉病抗性鉴定。【结果】(1)依变异系数大小,9个农艺性状依次为有效穗(14.77%)﹥穗粒重(14.41%)﹥穗粒数(8.94%)﹥穗下茎长(7.03%)﹥结实数(5.69%)﹥小穗数(5.03%)﹥穗长(4.98%)﹥株高(3.21%)﹥千粒重(0.65%);(2)过多的有效穗不利于提高穗粒数和经济系数,穗长越长有利于增多穗粒数和提高粒重,较多小穗数有利于提高单株粒数和粒重,穗粒数、穗粒重、千粒重、经济系数间均具有极显著正相关;(3)在距离为21.83时,将81份种质分为7个类群,第Ⅰ类群材料平均有效穗最多(6.83±1.986)个,第Ⅱ类群材料平均株高最矮(83.94±13.42)cm,第Ⅲ类群材料穗下茎节最长(51.50±0.500)cm,第Ⅵ类群材料的穗长、穗粒数、穗粒重、千粒重、经济系数均最高[分别为(11.00±2.370)cm、(61.00±4.359)粒、(2.69±0.303)g、(44.13±0.006)g、0.533],第Ⅶ类群材料的小穗数和结实小穗数最多[分别为(24.33±1.528)、(23.33±1.528)个];(4)9个白粉病抗性基因标记引物,检测到携带1、2、3、4个基因标记的材料分别为11、23、38和5份。【结论】总体上,地方和农家品种平均有效穗最多,自育和外引种质平均株高最矮,而唯有外引种质携带有Pm~21基因,携带Pm6和Pm~21基因的种质表现出较强的田间抗病性。     

宁春4号×河东乌麦F2∶5家系遗传图谱构建与籽粒蛋白质性状QTL分析

为适应宁夏回族自治区小麦绿色优质高效品种选育和产业提质增效的需求,以宁春4号与河东乌麦杂交后代的248个F_2∶5家系为材料,对其进行遗传图谱构建与籽粒蛋白质数量性状基因座(quantitative trait locus,QTL)分析,以期为该地区小麦蛋白质性状遗传改良提供育种中间材料和QTL。结果表明:用197个SSR(simple sequence repeats)标记构建了包括小麦21条染色体的分子遗传图谱,总长度为2 342.63 cM,标记间平均距离为11.89 cM;蛋白质性状在F_2∶5家系出现较大分离,粗蛋白质含量、湿面筋含量的群体平均值(分别为14.49%、30.96%)介于双亲该性状之间,稳定时间的群体平均值(10.86 min)均超过高亲;粗蛋白质含量、稳定时间、湿面筋含量的超中亲比例分别达50.81%、77.82%、50.00%,超高亲比例分别达21.77%、59.27%、22.98%;籽粒蛋白质性状3个指标间均呈极显著正相关(P﹤0.01)。利用22个标记共检测到36个籽粒蛋白质QTL,分别为14个粗蛋白质含量QTL、6个稳定时间QTL和16个湿面筋含量QTL,涉及1A、2A、3A、5A、7A、1B、2B、6B、1D、2D、3D、4D、5D、6D、7D等15条染色体,36个QTL的连锁系数(LOD值)最大为14.9,表型贡献率为3%~6%,加性效应为-1.71~1.17,有11个标记所在的位点存在籽粒蛋白质性状QTL富集区。     

宁春4号与河东乌麦杂交F2产量相关性状和抗病性及其QTL分析

在明确宁春4号与河东乌麦各自遗传性状的基础上,以宁春4号与河东乌麦杂交F_2群体的331个单株为材料,进行产量相关性状、抗病性及其QTL分析,以期为宁夏回族自治区小麦遗传改良提供基因资源。结果表明,产量相关性状在F_2群体均出现较大分离,有效分蘖数、经济系数的群体平均值分别为7.05个、0.37,均超过高亲亲本(分别为6.31个、0.31),超高亲比例分别达57.40%、75.23%;穗粒数、穗粒质量的群体平均值分别为33.07粒、1.19 g,均低于低亲亲本(36.49粒、1.22 g),超中亲比例分别达34.14%、33.84%,超高亲比例分别达34.14%、26.88%。类群Ⅰ的平均穗粒数最多(49.25粒)、穗粒质量最高(1.61 g),类群Ⅴ的有效分蘖数最多(14.50个),类群Ⅶ的经济系数最高(0.46),为优异产量相关性状类群。有效分蘖数与穗粒数、穗粒质量,穗粒数与穗粒质量、经济系数,穗粒质量与经济系数均呈极显著正相关。分别有9.97%、0.91%、0.60%的单株表现为高抗白粉病(1～2级)、条锈病(1级)、叶锈病(1级),10.57%、15.41%、15.11%的单株表现为中抗白粉病(3～4级)、条锈病(2级)、叶锈病(2级),79.46%、83.69%、84.29%的单株表现为感白粉病(5～8级)、条锈病(3～4级)、叶锈病(3～4级)。有15.11%的单株同时抗白粉病、条锈病,13.29%的单株同时抗白粉病和叶锈病,9.67%的单株同时抗条锈病、叶锈病,8.76%的单株同时抗白粉病、条锈病、叶锈病。利用新开发的13个SSR标记共发掘出25个产量相关性状和抗病性相关QTL,涉及2A、4A、5A、1B、2B、3B、5D、6D、7D等9条染色体,加性效应为-0.19～1.57,表型贡献率为2%～9%,LOD值最大为23.40。其中,4A、5A、1B、3B、5D、6D染色体存在产量相关性状和抗病性QTL富集区。