小麦株高QTL的定位及对重要农艺性状的多效性分析

株高作为小麦育种的重要指标，对产量具有较大的影响。为进一步挖掘小麦株高的数量性状位点（quantitative trait loci，QTL），本研究以扬麦12和偃展1号杂交得到的包含205个家系的重组自交系（recombinant inbred lines，RIL）群体为材料，利用小麦55K SNP芯片构建高密度遗传图谱，结合 3年共6个环境的表型数据对株高性状进行QTL定位分析。结果表明，在染色体2B（1）、4B（1）、4D（1）、5A（1）、5B（1）和7D（2）上共检测到7个与株高相关的QTL。QPh.yaas-4B、QPh.yaas-5A和QPh.yaas-7D.1的矮秆效应来源于扬麦12，其余4个QTL的矮秆效应来源于偃展1号。在6个环境下都能检测到的位点是QPh.yaas-4B和QPh.yaas-4D，对株高的贡献率分别14.50%~24.09%和19.01%~29.80%，经过比对发现，这2个QTL分别是Rht1和Rht2。QPh.yaas-5A在5个环境下被检测到，对株高的贡献率为3.29%~5.36%；QPh.yaas-2D和QPh.yaas-7D.2在4个环境中均被检测到，对株高的贡献率分别为3.45%~6.14%和3.16%~4.10%；QPh.yaas-5B和QPh.yaas-7D.1分别在2个和3个环境中被检测到，对株高的贡献率分别是2.27%~5.09%和2.72%~4.82%。QTL比较分析后发现，QPh.yaas-7D.1和QPh.yaas-7D.2可能是新的株高位点。研究Rht-B1和Rht-D1对千粒重、穗长和穗粒数的效应，发现Rht-B1位点对这些农艺性状无显著效应，Rht-D1位点仅对千粒重有显著效应，其株高增效等位变异可显著增加千粒重。在自然群体中验证Rht-B1和Rht-D1的效应结果与RIL群体结果一致。     

小麦小花细胞核蛋白质双向电泳体系的优化

为建立适用于小麦小花细胞核的分离及其蛋白质双向电泳（two-dimensional electrophoresis, 2-DE）体系,以小麦品种西农1376三核期小花为供试材料,采用叶绿素含量测定、荧光显微镜观察和组蛋白免疫印迹检测等方法对分离和富集到的细胞核进行了纯度评价,并在SDS-PAGE胶浓度和蛋白质上样量等方面对细胞核蛋白质双向电泳体系进行了探索和优化,确立了一套适用于小麦小花细胞核的分离及其蛋白质双向电泳的技术方法。结果表明,获得的细胞核完整且纯度较高;经TCA/丙酮法提取其蛋白质,采用17 cm、pH 4~7 IPG胶条和12%SDS-PAGE分离胶,上样量为230 μg的双向电泳体系,更适合于小麦小花细胞核蛋白质组分离,经PDQuest 2DE 8.0.1软件统计分析,可在2-DE图谱上分辨出约264个蛋白点,蛋白点清晰呈圆形,无横条纹干扰。     

苦荞遗传多样性分析与核心种质筛选

利用SSR分子标记技术,对来自西藏、陕西、四川、贵州等4省区的210份苦荞品种进行遗传多样性研究。结果表明,所选用的50对SSR引物中,有16对引物多态性良好,共扩增出178个条带,其中多态性条带达118个,占总数的66.3%;210份苦荞种质的遗传变幅为0.62~0.98,平均值为0.80,在遗传相似系数为0.88处可划分为5大类。聚类结果显示,来自同一地区的苦荞品种显示出聚为一类的趋势,表明苦荞的遗传信息受地理分布的影响较大;第V类所聚的41份分别来自西藏(27份)、陕西(8份)和贵州(6份)的品种表现出较为丰富的遗传多样性,与其他种质相比,这41份材料不仅遗传差异较大,而且遗传来源广泛,可作为苦荞核心种质筛选的基础。     

Wx-1基因变异和优质HMW-GS组合对中筋小麦品质的影响

高分子量谷蛋白亚基(HMW-GS)和Wx蛋白是两个影响小麦理化品质和制成品品质的重要因素。为研究HMW-GS和Wx基因变异对小麦理化品质、面条感官评分和质构特性的影响,以镇麦9号和扬糯麦1号为亲本的2个高代系为试验材料,研究了优质HMW-GS 5+10及Wx基因缺失对小麦理化品质及面条加工品质的效应。结果表明,品系1与品系2的湿面筋含量和SDS沉淀值与镇麦9号相近,但显著好于扬糯麦1号。相较于镇麦9号,品系1与品系2的直链淀粉含量分别降低了1.5%和2.5%,其峰值黏度和稀懈值均显著高于镇麦9号,膨胀势也高于镇麦9号。5+10亚基显著提高了面条质构参数中的硬度和咀嚼性,而Wx基因缺失显著提高了面条的软硬度评分和光滑性评分。综合来看,具有5+10亚基和 Wx-D1缺失型的品系2具有较高的SDS沉淀值、面团形成时间和稳定时间、较低的直链淀粉含量、较高的峰值黏度、稀懈值和膨胀势,蛋白质和淀粉综合品质表现较好。品系2面条总评分最高,显著高于镇麦9号和扬糯麦1号,其主要体现在适中的面条软硬度和较好的光滑性。推测Wx基因缺失和优质HMW-GS聚合可显著提高小麦淀粉品质和蛋白质品质,有效改善面条的蒸煮品质和感官评分。     

氮密互作对弱筋小麦长麦8号产量和品质的影响

为研究弱筋小麦产量和品质协同提高的最佳施氮量和种植密度,以优质高产弱筋小麦长麦8号为试材,设计大田双因素裂区试验,设置120kg/hm²(N₁)、180kg/hm²(N₂)和300 kg/hm²(N₃)3个施氮水平以及180万株/hm²(D₁)、270万株/hm²(D₂)和360万株/hm²(D₃)3个种植密度,分别调查氮密互作对小麦物候期、株高、穗长、穗数、穗粒数、千粒重及产量的影响,并系统分析氮密互作对籽粒蛋白质含量和湿面筋含量的影响。结果表明：种植密度和施氮量对弱筋小麦长麦8号的生长发育、产量及其构成因素、籽粒外观性状与品质性状均造成了不同程度的影响,在该条件下,实现长麦8号产量和品质协同提高的最适氮密组合为180kg/hm²施氮量和360万株/hm²种植密度。     

小麦TaPAT1-2D基因的克隆与表达分析

GRAS(GIBBERELLIN-INSENSITIVE, repressor of ga1-3 and SCARECROW)基因家族作为重要的植物转录因子在调控植物生长发育、抵抗逆境胁迫的各种信号转导途径中发挥重要作用。为进一步挖掘该家族小麦抗赤霉病相关基因,从禾谷镰刀菌诱导的小麦转录组测序数据筛选出差异表达基因TaPAT1-2D(TraesCS2D02G198200.1),克隆该基因的全长序列,并对其进行生物信息学和表达模式分析,以及亚细胞定位和酵母转录激活活性研究。生物信息学分析结果表明：TaPAT1-2D序列全长1 668 bp,编码555个氨基酸,分子量约为61.34 ku; TaPAT1-2D蛋白含有典型GRAS功能结构域,在进化关系上与水稻OsCIGR2(LOC＿Os07g39470.1)关系较近;TaPAT1-2D启动子区包含茉莉酸甲酯、脱落酸、生长素等植物激素响应元件与光应答元件等。实时荧光定量PCR结果显示,接种禾谷镰刀菌孢子液72 h后,TaPAT1-2D基因在4个不同赤霉病抗性小麦品种中的相对表达水平明显上调,表明该基因参与赤霉病的响应过程。农杆菌介导的烟草中瞬...     

普通小麦溶剂保持力全基因组关联分析

为了发掘更多与小麦溶剂保持力(Solvent retention capacity,SRC)显著相关的位点,以171个小麦品种(系)组成的自然群体为材料,于2017-2018和2018-2019年度分别在扬州、高邮种植,收获后测定5％乳酸SRC、5％碳酸钠SRC、50％蔗糖SRC和水SRC,结合群体90K SNP芯片基因型资料对小麦溶剂保持力进行全基因组关联分析(Genome-wide association study,GWAS).在2年2点共4个环境下检测到12个稳定的显著性关联位点,分别位于1B、2A、4D染色体上,单个位点的表型解释率为6.93％～14.83％.在1B染色体上检测到同时控制水SRC、乳酸SRC和碳酸钠SRC的位点,可解释6.93％～14.83％表型变异率;在4D染色体上检测到同时控制水SRC、碳酸钠SRC的位点,可解释表型变异率7.04％～9.76％.发掘到的与小麦溶剂保持力显著相关的位点及其SNP可用于软质或弱筋小麦品质育种.     

小麦抗赤霉病遗传与机理研究现状与展望

小麦赤霉病是一种世界性的真菌病害,研究小麦的遗传与机理能为小麦抗赤霉病研究提供理论依据.小麦赤霉病抗性类型可以分为抗侵染(TypeⅠ)、抗扩展(TypeⅡ)、抗脱氧雪镰刀菌烯醇毒素(DON)积累(TypeⅢ)、籽粒抗性(TypeⅣ)、耐病性(TypeⅤ)5种,前两者是目前小麦抗赤霉病研究的主要途径.迄今为止,已定名的抗性基因有7个,为Fhb1～Fhb7,但仅Fhb1和Fhb7被克隆,正在被逐渐应用在小麦抗赤霉病育种中.小麦赤霉病的抗性机理分为被动抗性(形态抗性)和主动抗性(生理抗性)2种.本文主要从小麦赤霉病危害、抗赤霉病主效基因和其他抗赤霉病QTL定位、生理和形态抗性机制研究进展等方面对小麦抗赤霉病的部分研究现状进行总结.提出在抗性基因克隆的基础上,结合细胞生物学、分子生物学,利用基因沉默、基因编辑等方法更进一步地对抗病遗传机制和机理进行研究,为小麦抗赤霉病遗传育种奠定基础.     

小麦BES1转录因子全基因组鉴定与分析

为了解小麦中 BES1基因家族功能,根据已公布的小麦基因组信息(IWGSC v1.1),对小麦 BES1基因家族进行全基因组鉴定。根据已报道的 BES1基因,采用同源比对法检索小麦基因组中的 BES1家族基因,pfam鉴定并进行编号,通过ExPASy Proteomics Server预测小麦 BES1氨基酸序列的基本信息,利用Cell-PLoc进行亚细胞定位预测,采用MEGA 7软件构建进化树,利用R软件包pheatmap绘制启动子的热图和circlize绘制同源关系图谱。结果表明,小麦共有15个 BES1基因,被分为4组;小麦 BES1编码的蛋白质等电点为8.13～9.4,不稳定指数为50.78～69.99;小麦 BES1启动子区域一共含有838个顺式元件,471(56.2%)个与生长发育有关,201(24%)个与非生物/生物胁迫有关,166(19.8%)个与激素反应有关;与普通小麦相关的同源物共52对,有13对(25%)旁系同源物和39对(75%)直系同源物。表明小麦 BES1基因家族包括15个成员,全部为碱性蛋白质和不稳定蛋白质,小部分(13对25%)来源于自身的进化,大部分(39对75%)来源于3种亚基因组供体小麦。