新疆冬小麦品种萌发期耐盐性综合评价及耐盐种质的筛选

【目的】研究不同类型盐胁迫对新疆冬小麦萌发期的影响,并进行耐盐性综合评价,为新疆小麦萌发期耐盐品种的评价和指标筛选提供理论依据。【方法】测定76份新疆冬小麦品种(系)在NaCl和NaCl∶Na₂SO₄两种不同盐胁迫条件下小麦根数、最长根长、苗高、胚芽鞘长度、发芽势、发芽率等6个性状,利用隶属函数法并通过聚类分析分别对两种盐胁迫条件下冬小麦品种(系)的耐盐性进行筛选,综合评价和筛选新疆冬小麦耐盐性。【结果】与对照处理相比,NaCl和NaCl∶Na₂SO₄两种盐胁迫对新疆冬小麦品种(系)各性状均有明显的抑制作用,其中NaCl单盐胁迫对各性状抑制作用比NaCl∶Na₂SO₄混合盐胁迫抑制程度更大。通过NaCl单盐胁迫条件下聚类分析,新疆冬小麦品种(系)按耐盐性强弱可分为高耐型(6个/占供试材料的7.89%)、耐盐型(15个/19.74%)、中耐型(16个/21.05%)、敏感性(18个/23.68%)和高敏感型(21个/27.63%)等5类。NaCl∶Na₂SO₄混合盐胁迫条件下聚类分析,新疆冬小麦品种(系)按耐盐性强弱也可分为高耐型(13个/占供试材料的17.11%)、耐盐型(10个/13.16%)、中耐型(16个/21.05%)、敏感性(26个/34.21%)和高敏感型(11个/14.47%)等5类。获得高耐NaCL单盐胁迫的品种(系)6份,占供试品种的7.89%;高耐NaCl∶Na₂SO₄混合盐胁迫的品种(系)13份,占供试品种的17.11%。【结论】两种盐胁迫条件下,350 mol/L浓度对小麦种子的萌发有抑制作用,NaCl单盐胁迫和NaCl∶Na₂SO₄混合盐胁迫均为高耐型的品种3份,均是自育品种和引进品种分别为石冬8号、洛夫林10号和新冬7号。     

陆地棉衣分性状的主基因-多基因遗传分析

【目的】衣分是决定棉花产量的重要因素之一,有关其遗传研究相对较少,解析衣分性状遗传的特点,明确不同环境下衣分对产量形成的贡献机制。【方法】以国审优质棉中棉所70为基础构建的250个RIL(Recombinant inbred lines)群体,在黄河流域、长江流域和西北内陆棉区9个环境下对该RIL群体及其亲本进行了表型鉴定,并利用主基因+多基因混合遗传模型综合研究衣分性状遗传变化特点。【结果】母本s GK中156衣分性状在9个环境下均大于父本901-001,RIL群体衣分分布范围为33.91%～40.18%,平均为38.01%,表现为双向超亲,偏度和峰度绝对值都小于1.0,呈正态分布,变异系数为5.36%～8.17%;不同环境下衣分表现为西北内陆棉区黄河流域棉区长江流域棉区的趋势;遗传模型是以2～4对主基因或2对主基因+多基因遗传控制,主基因遗传率在1.26%～83.13%,多基因遗传率在27.35%～90.83%,主基因+多基因遗传率在92.00%～99.35%,一般情况下衣分是以2对主基因+多基因遗传为主,在2015年河南安阳、2016年河南安阳和2016年山东临清环境下以2～4对主基因遗传,遗传效应较高,在2015年河南安阳环境下最多检测到4对主基因的存在。【结论】衣分性状主基因+多基因遗传率大于90%,结果有助于进一步阐明优质棉中棉所70产量性状衣分的遗传特征,为不同生态区条件下相互引种和推广提供科学依据,为提高棉花产量、农民增收、QTL定位和高衣分品种选育提供理论基础。     

20份棉花品种DNA指纹图谱的构建

选取20份棉花品种,利用SSR分子标记法进行DNA指纹图谱的构建和遗传多样性分析。本研究从92对引物中筛选到15对核心引物,共检测到57种基因型,平均每对引物检测到的基因型数为3.8个,变幅为2~12;引物多态信息含量(PIC)值介于0.7308~0.9571,平均值为0.8782。结果表明,所选的15对引物中,TMB1152是10615-3、新陆早52、ND359-1、新陆早35、Y1169、新陆早36和新陆早47的特异性引物;BNL2646、CGR5565、NAU2238分别是ND359-1、ND359-2和08283、ND012以及10615-3、新陆早36的特异性引物;JESPR157、CIR332分别是新陆早48和Y1169的特异性引物,剩余品种利用引物组合法予以区分,成功建立了20份棉花品种的指纹图谱。     

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。     

春小麦籽粒主要品质性状的全基因组关联分析

【目的】挖掘小麦籽粒品质性状显著相关的SNP位点及候选基因,并揭示其遗传机理,为相关基因克隆和分子标记辅助选择提供理论依据。【方法】通过检测298份国内外春小麦品种（系）5个环境下蛋白质含量、湿面筋含量、沉降值、淀粉含量、籽粒硬度、出粉率和容重等7个籽粒品质性状的表型,并结合小麦55K SNP芯片,采用Q+K关联混合模型进行全基因组关联分析（genome-wide association study,GWAS）。【结果】外引品种（系）、地方品种（系）和育成品种（系）的7个品质性状在不同环境下的变异系数分别为1.3%—13.4%、1.1%—18.6%和1.0%—13.9%。其中,外引品种（系）的蛋白质含量、湿面筋含量和沉降值的变异系数均为最高;新疆自育品种的淀粉含量、籽粒硬度和出粉率的变异系数最大,而新疆地方品种的蛋白质含量、湿面筋含量、沉降值、淀粉含量、籽粒硬度和出粉率6个品质性状的变异系数均介于外引品种（系）和新疆自育品种（系）之间。群体结构分析表明,298份小麦品种（系）可分为3个亚群。其中,亚群1包含128份（43.0%）试验材料,主要是来自新疆的地方品种（系）;亚群2包含24份（8.1%）试验材料,主要包括外引品种（系）和新疆地方品种;亚群3包含146份（48.9%）试验材料,主要是外引品种（系）。连锁不平衡分析表明A、B和D基因组及全基因组的LD衰减距离分别为10、10、6和8 Mb,依据全基因组的LD衰减距离,将在物理图谱上前后8 Mb区间内的位点认定为一个候选位点。通过GWAS共检测到85个与7个小麦籽粒品质性状显著关联的稳定位点（P<0.001）贡献率为3.7%—10.9%。在1B、1D、2D、3A、3D、4A、4B、5A、6A、6D、7A和7D染色体上均检测到稳定且同时与多个性状关联的位点。其中,7A染色体上的AX-109452823—AX-110545157同时与蛋白质含量、淀粉含量、湿面筋含量、沉降值、出粉率和籽粒硬度相关,且同时在4个环境中均被检测到。对稳定的位点进行候选基因发掘,筛选到10个可能与小麦籽粒品质相关的候选基因。其中TraesCS4A01G299800（阳离子氨基酸转运蛋白）、TraesCS7A01G059500（色氨酸脱羧酶）、TraesCS7A01G331200和TraesCS7D01G418700（木葡聚糖内转葡糖基酶/水解酶）对调控小麦籽粒氨基酸含量有重要作用。【结论】检测到85个稳定的且与小麦籽粒品质性状关联的位点,并筛选出10个与小麦籽粒品质性状相关的候选基因。     

红松松子壳多糖的单糖组成及结构特征

采用超声辅助热水法提取红松松子壳多糖(PPSP),分离纯化得到两种主要成分PPSP2-2和PPSP3-1。通过高效液相色谱法检测所含单糖种类及比例,PPSP2-2单糖组成及其摩尔比为Man∶Rha∶GlcA∶GalA∶Glc∶Gal∶Xyl∶Ara∶Fuc=7.2∶12.2∶3.6∶11.8∶11.0∶20.2∶10.5∶18.4∶5.1;PPSP3-1单糖组成及其摩尔比为Man∶Rha∶GlcA∶GalA∶Glc∶Gal∶Xyl∶Ara∶Fuc=4.6∶5.6∶2.9∶44.9∶23.8∶9.1∶2.5∶5.2∶1.3。通过红外检测法确定PPSP2-2是以吡喃糖的酸性糖形式存在,结构中存在α构型糖苷键,确定PPSP3-1是酸性糖,并且存在吡喃糖。     

中亚大麦品种萌发期抗旱性筛选与鉴定

【目的】研究不同基因型大麦萌发期抗旱特性,筛选萌发期抗旱性鉴定关键指标,建立萌发期抗旱性研究数学模型,为抗旱大麦品种培育提供理论指导。【方法】采用人工气候箱内发芽盒培养,用20%PEG8000溶液对吉33等12份中亚引进大麦品种进行萌发期抗旱试验,测定相应材料对照和胁迫下种子发芽势(GP)、发芽率(GR)、发芽指数(GI)、根数(RN)、根长(RL)、苗高(SH)和胚芽鞘长(CL)7个生长指标。以各指标相对值作为衡量萌发期抗旱性的依据,利用多元统计分析方法对不同大麦品种萌发期抗旱性进行综合评价。【结果】PEG胁迫下,参试材料各指标均较对照呈下降趋势,各指标彼此之间呈显著或极显著相关性,大麦萌发受到不同程度的抑制。利用隶属函数法综合评价发现不同大麦品种间表现出较大差异,吉33抗旱性最强,吉引2013-7-DM-088抗旱性最弱。依据主成分分析,将7个单项指标转换得到2个相互独立因子,它们代表了所测指标85.94%的信息。进行多元逐步回归线性分析建立大麦萌发期抗旱性评价数学模型,D=0.036+0.392GR+0.382SH+0.233GP(R~2=0.992)。【结论】吉33抗旱性最强,发芽率、苗高和发芽势可作为快速评价大麦萌发期抗旱性的关键指标。     

新疆春小麦品种（系）农艺性状分析

农艺性状在小麦的品种改良中有着重要的意义,为给新疆春小麦新品种的选育提供科学依据,以30个新疆春小麦品种(系)为试验材料进行农艺性状的简单相关分析,以及多远逐步回归和通径分析.结果表明:供试春小麦品种(系)株高总体偏低,千粒重和单株产量平均为30.04 g、8.84 g.穗粒数、穗重和千粒重与单株产量之间存在极显著正相关,小穗数与穗长、穗重之间正相关也达到显著水平.多元回归方程为Y=0.6139+0.02X3+1.07X4+0.45,表明穗粒数、稳重和千粒重3个因素所决定的单株产量变异占产量总变异程度的74%.因此,协调好各农艺性状与单株产量这一性状间的关系可作为新疆春小麦高产育种的重要筛选指标.     

花粉管通道法获得转外源puroindoline基因小麦

[目的]验证pinA和pinB对小麦籽粒质地的影响。[方法]将含有控制硬度的主效基因pinA和pinB的单子叶植物高效表达载体pUBPa和pUBPb，分别通过花粉管通道法将其转入小麦品种中优9507（pinB-Dlb）中。[结果]获得了转基因植株，PCR检测和基因组Southern杂交证实了外源基因在受体小麦基因组中的整合，水洗淀粉表面蛋白的定量分析表明外源基因的导入影响了friabilin表达。与非转基因对照相比，小麦籽粒质地发生变化。[结论]结果表明，PINA和PINB共同作用形成frlabilin，从而直接影响小麦籽粒质地的形成。     

小麦TaSIM基因结构及表达分析

根据小麦TaSIM基因的cDNA序列设计引物,采用PCR技术从小麦中克隆TaSIM基因的DNA序列,采用半定量RT-PCR方法研究TaSIM基因在不同组织中的表达。结果表明:TaSIM编码区DNA序列长度为2 355bp,包含2个外显子和1个内含子。分析发现内含子富含AT,在内含子中发现2个MYB转录因子结合位点。半定量RT-PCR检测表明,TaSIM基因在不同组织中均有表达,在雄蕊中的表达量最高。TaSIM表达量依次为雄蕊>雌蕊>根>茎>叶。