小麦新品种济麦262抗旱性研究

济麦262是新近育成的旱地小麦新品种,目前正在山东省大面积推广应用。本研究旨在明确其拔节期根系和地上部物质积累特性,揭示抗旱节水机理,为培育抗旱节水新品种提供理论指导和评价指标。于2017—2018年,在山东省农业科学院作物研究所济南试验基地,以济麦262及其亲本烟农19和临麦2号为试验材料,于管栽条件下进行雨养和充分浇水两个处理,比较3个品种拔节期根系特性、地上部生物量积累及其对供水的响应特征。结果表明,两种水分条件下3个品种拔节期根系总长度、总表面积和根尖总数在0～30、30～60、>90、60～90 cm土层范围内呈降低趋势;干旱胁迫降低了3个品种多数土层根系量及总根系量。充分浇水条件下,临麦2号和济麦262拔节期根系总长度、总表面积和根尖总数显著大于烟农19;而雨养条件下,济麦262则高于两个亲本,且深层(>90 cm)根系量也更大。此外,与两个亲本相比,济麦262拔节期地上部生物量对水分敏感性低,抗旱系数较高。雨养条件下拔节期根系总表面积与抗旱系数相关性较高,可作为评价品种抗旱性强弱的重要指标。     

两种施肥环境下冬小麦京411及其衍生系产量和生理性状的遗传分析

明确高产广适性与肥料高效利用相关性状的遗传特性对培育优良新品种具有重要意义。本研究以京411及其衍生后代共15个品种(系)为材料,在4个正常施肥和1个常年不施肥环境下研究品种(系)的产量构成因素和生理性状,结合90K SNP芯片,解析骨干亲本携带的产量和生理性状等位基因信息,探讨优异基因对高产品种的贡献。结果表明,正常施肥环境下,京411衍生后代的产量和收获指数均随世代增加呈逐渐上升趋势,其中收获指数增加较为显著(P0.05)。冠层温度对籽粒产量有重要贡献(P0.05),而叶面积指数和光合速率对收获指数有显著贡献(P0.05)。两种施肥条件下中麦175具有较高且稳定的产量和生物学产量,主要与其较高的肥料吸收效率有关。控制产量和生理性状的遗传区段主要分布在A和B基因组上,2B、3A和5A染色体分别携带控制穗粒数、叶面积指数和光合速率的位点。京411携带31个对产量和生理性状为正向效应的等位基因,衍生品种CA0958和中麦175携带的正向效应区段最多,分别占正向效应位点总数的53.85%和51.35%。中麦175的高产潜力和广适应性可能与其携带较多有利等位基因有关。     

基于SNP标记的小麦籽粒性状全基因组关联分析

【目的】籽粒性状是影响小麦产量的重要因素,通过对小麦籽粒性状进行全基因组关联分析,发掘控制小麦籽粒性状显著位点,为小麦籽粒性状的遗传改良研究提供理论参考。【方法】以在新疆种植的121份小麦为材料,利用小麦50K SNP芯片,对粒长、粒宽、籽粒长宽比、籽粒面积、籽粒周长和千粒重6个性状进行基于混合线性模型MLM（Q+K）的全基因组关联分析。【结果】在不同环境间6个籽粒性状均表现出广泛的表型变异,其中千粒重变异系数最大为13.91%—17.79%,各籽粒性状遗传力为0.85—0.90。多态性信息含量PIC值为0.09—0.38,最小等位基因频率MAF值为0.05—0.50。群体结构分析表明,试验所用自然群体可分为4个亚群。GWAS结果表明,共检测到592个与6个性状显著关联位点（P<0.001）,其中,涉及6个性状的29个SNP在2个及以上的环境中被重复检测到,分布于1A（5）、1B（2）、1D、2A（5）、3B、5A、5D、6B（4）、6D、7B和7D（7）染色体上,解释9.3%—22.7%的表型变异。检测到6个与粒长稳定的关联位点,分布在1A、2A和7D染色体上,解释9.9%—22.7%的表型变异;检测到2个与粒宽稳定的关联位点,分布在3B和5D染色体上,解释9.6%—12.2%的表型变异;检测到6个与籽粒长宽比稳定的关联位点,分布在2A（2）、5A、7B和7D（2）染色体上,解释10.1%—19.4%的表型变异;检测到3个与籽粒面积稳定的关联位点,分布在1A、1B和1D染色体上,解释9.9%—18.2%的表型变异;检测到6个与籽粒周长稳定的关联位点,分布在1A（2）、2A、6D和7D（2）染色体上,解释9.3%—22.6%的表型变异;检测到6个与千粒重稳定的关联位点,分布在1B、2A和6B染色体上,解释9.7%—12.9%的表型变异。挖掘到5个控制小麦籽粒性状一因多效显著关联位点,分布在1A、2A（2）和7D（2）染色体上,解释9.9%—22.7%的表型变异。【结论】本研究材料遗传多样性丰富,在自然群体中共发现29个与6个籽粒性状在2个及以上环境中稳定显著的关联位点。     

小麦籽粒黄色素含量检测方法的改良与应用

【目的】小麦籽粒黄色素含量是影响面制品颜色和营养品质的重要因素,为快速、准确、简便地检测小麦籽粒黄色素含量,对传统小麦籽粒黄色素测定方法AACC 14-50进行改良,为面制品颜色性状和营养品质遗传改良提供技术支撑。【方法】将酶标仪应用于小麦籽粒黄色素含量测定,对传统AACC 14-50法进行改良,分析改良方法的准确性和稳定性,探讨不同提取时间和保存时间对面粉黄色素含量的影响,利用新改良方法测定283份国内外小麦品种籽粒黄色素含量,进一步验证改良方法的有效性,发掘面制品颜色性状和营养品质优异的种质资源。【结果】改良方法与传统AACC 14-50法所测黄色素含量呈极显著正相关,相关系数达0.994（P<0.001）,方差分析显示,2种方法所测黄色素含量在品种间差异均极显著（P<0.01）。应用改良方法对144份小麦品种籽粒黄色素含量进行重复测定,3次重复两两间的相关系数分别为0.997、0.998和0.998。藁优5218、冀师02-2和郑麦366面粉黄色素含量在提取时间为30 min时达到最大值,分别为0.93、1.24和1.53 μg·g^-1,且提取时间为30—120 min时,黄色素含量保持在稳定水平（0.94—0.97、1.30—1.33和1.59—1.62 μg·g^-1）。在室温保存0—20 d的藁优5218、冀师02-2和郑麦366的面粉,其黄色素含量没有显著变化（0.93—0.97、1.29—1.33和1.60—1.64 μg·g^-1;P>0.05）。283份国内外小麦品种籽粒黄色素含量变异范围广,不同环境间相关系数为0.73—0.98。其中,黄淮麦区小麦品种黄色素含量平均值为1.15 μg·g^-1,变异范围为0.51—2.42 μg·g^-1;北部冬麦区平均值为1.57 μg·g^-1,变异范围为0.90—2.52 μg·g^-1;长江中下游麦区平均值为1.07 μg·g^-1,变异范围为0.56—2.54 μg·g^-1;国外品种平均值为1.61 μg·g^-1,变异范围为0.94—2.48 μg·g^-1。筛选到24份黄色素含量较低和26份黄色素含量较高的品种,可作为亲本材料用于面制品颜色性状和营养品质遗传改良。与传统方法相比,改良方法显著降低了工作量,缩短检测时间,效率提高12—15倍,且样本、试剂用量仅为原来的1/16,大大节约了成本。【结论】建立了一个准确稳定、经济高效、操作简便的小麦籽粒黄色素含量检测方法,可代替传统AACC 14-50法用于大规模样本黄色素含量测定。     

黄淮麦区小麦品种春化光周期基因型及其与产量性状的相关性

为了解新品种的春化和光周期基因的显隐性组成及对产量的影响,以2011-2012年度国家冬小麦品种区域试验黄淮南片的42个小麦品种为材料,用STS标记对Vrn-A1、Vrn-B1、Vrn-D1、Vrn-B3四个春化基因和光周期基因Ppd-D1位点进行检测,并结合供试材料的农艺性状,探讨春化基因显隐性组成与品种的冬春性、抽穗期及产量性状的相关性.结果表明,42个小麦品种均含有光周期非敏感型等位变异Ppd-D1a.各显性春化基因中,Vrn-D1的出现频率和含有其的品种(系)数最高(38.1％和16);Vrn-A1与每穗小穗数呈显著负相关;Vrn-B1与抽穗期呈显著正相关,与每穗小穗数和产量呈显著负相关;Vrn-D1与抽穗期呈极显著正相关.在春化基因组合中,vrn-A1+ vrn-B1+ vrn-D1与抽穗期呈极显著负相关,与每穗小穗数呈显著正相关;Vrn-A1+vrn-B1+vrn-D1与每穗小穗数呈显著负相关;vrn-A1+ vrn-B1+ Vrn-D1与抽穗期呈显著正相关.说明在小麦可以正常成熟的前提下,对产量等性状有正向作用的最佳春化基因型组合为Vrn-A1+vrn-B1+ vrn-D1.     

黄淮麦区部分小麦品种粒重基因TaGS5-A1的等位变异分布及其效应分析

为明确粒重基因 TaGS5-A1的育种应用价值,利用竞争性等位基因特异性PCR(KASP)标记对119个不同遗传背景的黄淮麦区小麦品种进行 TaGS5-A1基因等位变异检测,并结合3年2点6个环境的农艺性状表型数据,比较携带等位基因 TaGS5-A1a和 TaGS5-A1b的品种千粒重、粒长、粒宽、株高、穗长和穗下节长等性状。结果表明,检测品种中有91个含 TaGS5-A1b等位基因,分布频率为76.5%,有28个含 TaGS5-A1a等位基因,分布频率为23.5%;在6个环境下含 TaGS5-A1b品种的千粒重(43.4 g)和粒宽(3.4 mm)均极显著高于含 TaGS5-A1a等位基因的品种,增幅分别为6.6%和3.0%,而含 TaGS5-A1b等位基因品种的株高显著低于含 TaGS5-A1a等位基因的品种,降幅为6.6%,含不同等位基因品种的粒长、穗长、穗下节长均无显著差异;安徽、河南、山东、陕西和河北5省检测材料中 TaGS5-A1b优异等位变异的分布频率分别为100%、88.1%、81.8%、66.7%和66.7%。本研究为黄淮麦区小麦粒重分子育种提供了材料和高通量的功能标记。     

京411及其衍生系苗期氮和磷利用效率相关性状的遗传分析

为了研究小麦苗期氮、磷吸收及利用效率的遗传差异,以骨干亲本京411及其14份衍生后代为材料,在3个氮处理(Ca(NO3)2含量分别为0、0.05和2.0mmol·L-1)和3个磷处理(KH2PO4含量分别为0、0.005和0.25mmol·L-1)条件下分析不同基因型苗期营养利用效率及相关性状,并结合90kSNP芯片分析氮、磷吸收及利用效率相关遗传区段,以及京411携带的重要区段的传递和分布。结果表明,供试品种(系)的氮、磷吸收及利用效率存在较大遗传变异,京411和CA0958的氮吸收量和农学效率较高,北京0045、中麦175和CA0816R的氮利用效率较高,09抗1027、CA9722、中麦415和CA1133具有较强的耐低氮能力;09抗1027、北京0045和CA1133的磷吸收量较高,中麦175和CA9722的磷利用效率较高,CA0958和北京0045具有较高的磷农学效率,中麦175和CA1055具有较强的耐低磷能力。A和B染色体组在小麦苗期氮和磷吸收及利用中的作用可能大于D染色体组。3B和4B染色体上各存在一个在低磷和高磷条件下对苗期磷利用效率均有影响的位点,1B和2A染色体上各存在一个在不施磷和低磷条件下均表现较强耐低磷能力的位点。氮、磷吸收及利用效率可能具有相同或相似的遗传背景。中麦175与骨干亲本的氮、磷吸收及利用效率相同位点较多,且含有较多的正向效应位点,同时在苗期表现出了较强的氮、磷吸收及利用效率,其在实际生产中表现为高产且水肥利用效率高,是京411的优良衍生后代。     

小麦1BL/1RS和7DL·7Ag易位对小麦主要农艺性状的遗传效应

为了解染色体易位对小麦农艺性状的影响,以豫农982(1BL/1RS易位系)和wheatear(7DL.7Ag易位系)杂交后代的900个F2群体及其F2∶3家系为实验材料,对F2群体进行1BL/1RS易位和7DL.7Ag易位类型的分子检测,并对F2群体及F2∶3家系的主要农艺性状进行田间调查(F2群体的农艺性状仅作参考,重点分析F2∶3家系的农艺性状)。结果表明,(1)STS标记Lr19130与SSR引物Xgwm428联合使用可作为共显性标记鉴定纯合与杂合的7DL.7Ag易位,完善了7DL.7Ag易位的分子检测方法;(2)1BL/1RS易位可显著降低株高,提高穗粒数与小穗数;(3)7DL.7Ag易位在籽粒千粒重和饱满度上有显著的正向作用,但7DL.7Ag易位的穗粒数显著低于非7DL.7Ag易位,且有延迟小麦成熟和增加株高的趋势;(4)1BL/1RS和7DL.7Ag双重易位可同时提升小穗数和千粒重,但穗粒数减少。     

高产优质兼顾的强筋小麦品种选育方法与实践

自20世纪80年代以来，我国培育了一系列优质强筋小麦新品种。在当前小麦较高产量水平下，如何培育品质和产量协同提高的强筋小麦新品种，是育种者面临的新挑战。笔者在前人研究的基础上，以“目标明确、背景清晰、优优组合”的亲本选配原则、“抓住抗冻抗倒主要矛盾、平衡其他次要矛盾、汰劣选优”的选择方法，成功育成了济麦44等一批高产优质兼顾的强筋小麦新品种（系）。本文详细论述了这些选育方法，以期为全国高产优质小麦育种提供参考。     

小麦重组自交系群体9个重要农艺性状的遗传分析

为了初步判断小麦重要性状的遗传组成,并筛选适于QTL定位的性状,以小偃81和西农1376及其构建的重组自交系群体(RILs)F7代为材料,采用植物数量性状主基因+多基因混合遗传模型研究了株高、叶面积、穗下茎长、穗下节长、穗下节间直径、穗长、小穗数、穗粒数和抽穗期等9个重要农艺性状的遗传特点.结果表明,穗下节长性状符合多基因遗传,无主基因存在;株高、小穗数、穗粒数、叶面积、穗长和抽穗期6个性状符合2对主基因+多基因遗传;穗下节间直径性状符合3对主基因遗传,无多基因存在;穗下茎长性状则符合3对主基因+多基因遗传.株高、穗长、抽穗期和穗下节间直径等4个性状的主基因遗传率分别为82.32％、75.75％、81.98％和91.04％,可能含有较大的主效QTL.