冬小麦品种（系）品质相关基因的分子标记检测

为了解10年来中国冬小麦育成品种（系）的面筋强度、黄色素含量、多酚氧化酶(PPO)活性以及1BL·1RS易位相关基因的分布情况,利用Dx5、By8、YP7A、PPO18和H2O特异性功能标记对266份冬小麦品种（系）进行检测。结果表明,面筋强度相关基因 Dx5和 By8的分布频率分别为32.0%和28.9%,PPO活性相关基因 Ppo-A1a和 PPo-A1b的分布频率分别为54.1%和45.9%,黄色素含量相关基因 Psy-A1a和 Psy-A1b的分布频率分别为76.3%和23.7％,1BL·1RS易位基因型的分布频率为45.9%。不同省份之间品质相关基因分布差异较大,1BL·1RS易位在江苏、河南和陕西品种（系）中出现的频率较高,分别为81.3%、57.2%和35.7%,而在河北、山东和北京品种（系）中出现的频率较低,分别为15.0%、8.7%和8.3%; Dx5和 By8在河北、山东品种中出现的频率较高,分别为60.9%、65.2%和45.0%、45.0%; Ppo-A1b和 Pys-A1a在山东、北京、河北品种（系）中出现的频率较高,分别为95.7%、83.3%、75.0%和100.0%、83.3%、80.0%。筛选到 Psy-A1b/PPo-A1b/ Dx5/By8和 Psy-A1a/ PPo-A1b/ Dx5/ By8基因聚合且不含1BL·1RS易位的品种（系）分别有2和23份,可作为优质面条小麦育种的亲本材料;筛选到 Psy-A1b/ PPo-A1b/ Dx5基因聚合且为1BL·1RS易位的品种（系）12份,可用于1BL·1RS易位系品质改良的研究。     

Sec-1位点缺失对1BL/1RS易位系籽粒品质的影响

为了解 Sec-1位点缺失对1BL/1RS易位系品质的影响,用 Sec-1位点缺失突变体与郑麦7698多次回交,系谱法辅助分子标记多代选择后得到 Sec-1位点缺失的1BL/1RS易位系（简称 Sec-1位点缺失易位系）和正常1BL/1RS易位系（简称正常易位系）,并进行品质性状、抗病性及农艺性状鉴定。结果表明,蛋白质含量、湿面筋含量、干面筋含量和中峰值高度在 Sec-1位点缺失易位系和正常易位系之间差异不显著,而 Sec-1位点缺失易位系的面筋指数、面团形成时间、稳定时间、粉质质量指数、和面时间、中峰值宽度和8 min尾宽显著高于正常易位系。正常易位系的吸水率和衰落角显著大于 Sec-1位点缺失易位系。 Sec-1位点缺失易位系的条锈病抗性和白粉病抗性均低于正常易位系,但二者之间条锈病的病情指数差异不显著,而白粉病的病情指数差异达显著水平。正常易位系与 Sec-1位点缺失易位系间的千粒重、穗粒数、产量水平差异均不显著。综上所述, Sec-1位点缺失对小麦籽粒品质的正向调控作用显著,而对农艺性状的负面效应不显著, Sec-1位点缺失突变体是研究和改良小麦籽粒品质的优良遗传材料。     

小麦面粉色泽相关基因在河南地方品种中的分布

面粉色泽是小麦品质的重要指标,与色泽相关的低多酚氧化酶和高脂肪氧化酶活性是小麦品质育种的重要目标之一。为了明确河南省小麦地方品种中上述两类酶的基因分布情况,利用4个多酚氧化酶（polyphenoloxidase,PPO）和2个脂肪氧化酶（lipoxygenase,LOX）基因的功能标记对308份河南地方小麦品种进行检测。结果表明,基因 PPO-A1a、 PPO-A1b在306个品种中具有明确检测结果,携带品种数量为132和174,频率为43.14%和56.86%;携带基因 PPO-D1a、 PPO-D1b、 TaLox-B1a、 TaLox-B1b的品种数量为282、26、21和287,其频率为 91.56%、91.56%、6.82%和93.18%。在306个品种中,携带低活性多酚氧化酶基因型组合（ PPO-A1b/ PPO-D1a）、较低活性多酚氧化酶基因型组合（ PPO-A1b/ PPO-D1b）、较高活性多酚氧化酶基因型组合（ PPO-A1a/ PPO-D1a）和高活性多酚氧化酶基因型组合（ PPO-A1a/ PPO-D1b）的品种数分别为166、114、10和16,其频率分别为54.25%、37.25%、3.27%和5.23%,具有 PPO-A1b/ PPO-D1a/ TaLox-B1a基因型的品种有11个,其频率为3.59%, PPO-A1a/ PPO-D1b/ TaLox-B1b基因型品种数为16个。     

黄淮南部麦区小麦品种赤霉病抗性的快速改良

小麦赤霉病已发展成为危害黄淮南部麦区小麦生产的主要病害，快速提高黄淮南部麦区小麦品种的赤霉病抗性是解决赤霉病问题的重要途径。本研究采用回交和分子标记辅助选择技术，将抗赤霉病主效基因Fhb1和Fhb7导入黄淮南部麦区3个优异小麦品种中。结果发现，在基本保持原有丰产性和品质特性的基础上，3个小麦品种回交后代群体的赤霉病抗性提高了38.38%~52.87%。通过对主要农艺性状和抗病性选择，从以郑麦1860为受体亲本的回交后代群体中，选育出6个与受体亲本产量水平相当、主要品质特性相似、赤霉病抗性显著提高的小麦新品系。在回交过程中采用人工气候室加代技术加快育种进程，每世代平均需要112 d。本研究的育种方法可用于今后黄淮南部麦区小麦品种的赤霉病抗性快速改良。     

基于转录组探究外源水杨酸对条锈菌侵染小麦幼苗的缓解效应及差异表达基因分析

为探究外源水杨酸提高小麦条锈病抗性的作用机制,本文将周麦18分为未处理的小麦幼苗(对照)、条锈菌侵染的小麦幼苗(SR)和水杨酸处理条锈菌侵染的小麦幼苗(SA-SR),对处理15 d后的小麦幼苗进行抗病性鉴定、氨基酸含量检测、转录组测序及荧光定量分析鉴定。结果表明:外源水杨酸能够显著降低条锈菌对小麦幼苗的致病力; SR组叶片中氨基酸含量普遍降低,而经过水杨酸预先处理的SA-SR组与Control无显著差异,说明小麦条锈病造成叶片中氨基酸的含量显著降低;通过GO富集分析发现, SR和SA-SR组的差异基因在与光合作用相关的生物过程中富集,涉及的细胞组分包括叶绿体和类囊体等, KEGG通路富集分析显示, SR和SA-SR两个分组均在MAPK信号通路和次生代谢物的生物合成中显著富集,在植物的抗病或抗逆中发挥重要作用。     

转ZmPPDK基因小麦新品系的光合特性及产量分析

为明确玉米C_4型ZmPPDK基因提高小麦光合效率的功能,采用基因枪介导转化法,以小麦品种周麦23为受体,获得了转ZmPPDK基因小麦株系T14和T39,并于开花期和灌浆期测定了2个转基因株系及受体亲本的旗叶净光合速率日变化、光合相关基因表达量、叶绿素荧光参数以及成熟期产量性状。结果表明,T14和T39在2个测定时期10:00-14:00间的光合速率均显著高于野生型对照,在灌浆期2个转基因系的提高幅度均最大,分别达17.24%和21.11%。转基因小麦的ZmPPDK基因及内源CA、NADP-ME、FBP等光合相关基因的表达量均显著高于对照,其中ZmPPDK基因表达量的提高幅度分别为14.13和15.28倍,并显著高于光合相关基因。在13:00时刻,转基因小麦的F_v/F_m和Φ_(PSII)均显著高于对照,而W_K和V_J显著低于对照。转基因小麦的2年平均产量较对照分别提高6.40%和5.02%,千粒重的提高是其增产的主要因素。以上结果说明,转玉米ZmPPDK基因小麦的光合特性和产量显著优于对照,玉米ZmPPDK基因具有改善C_3植物光合特性并提高其产量的潜力。     

水稻磷高效基因OsPHR2转化小麦及转基因植株的耐低肥能力分析

磷素是植物生长和发育所必需的大量元素之一,为获得具有磷高效利用特性的转基因小麦植株,以郑麦7698等6个小麦品种(系)为受体,采用基因枪介导转化法对OsPHR2基因进行了遗传转化,对其阳性转基因后代进行遗传分析,并对高、低肥处理条件下转基因T_1植株的产量等性状进行分析。PCR检测结果表明,转OsPHR2基因T_0阳性植株有180株;遗传分析结果表明,转OsPHR2基因T_116个株系中有15个株系OsPHR2基因分离比符合孟德尔单基因遗传分离规律;高、低肥处理结果表明,低肥条件下OsPHR2基因可显著提高小麦的单株产量,但高肥条件下增产不显著,转OsPHR2基因郑麦1342、郑麦7698的单株产量在低肥条件下均较野生型对照显著增加,增幅分别为11.06%、9.27%,主要得益于千粒质量和穗粒数的增加。     

高产小麦品种蘖叶构型动态模式的探索

为阐述高产的小麦蘖叶构型特征,并验证了具有这种蘖叶构型小麦品种的高产性,对郑麦7698、周麦18和矮抗58的蘖叶动态及其特征进行分析。结果表明,高产小麦蘖叶建构过程中,分蘖以冬前低位蘖为主,春生高位蘖少且不拔节;小麦生育前期冠层上部叶片直立,冠层透光性好,下部叶片面积大且持绿期长,在灌浆中后期叶片仍能保持较好的直立性。这种蘖叶构型分蘖冗余小,光和养分资源能高效利用,同时冠层透光性好,群体光合同化能力可以得到充分发挥,进而易于实现高产。该蘖叶构型在密植条件下的优势更为突出,有助于解决生产中农民大播量种植进而造成倒伏减产的问题。     

小麦品种郑麦7698耐强光高温的生理机制

为了阐明小麦品种郑麦7698耐强光高温的生理机制,以黄淮南片麦区区域试验对照品种周麦18和大面积推广品种矮抗58为对照,研究了该试验材料在强光、高温、强光高温交叉胁迫下的生理特性。结果表明,3种逆境对小麦叶片光合功能的影响程度依次为强光高温强光高温,且3个品种的耐强光高温特性存在显著差异。3种逆境胁迫处理下,郑麦7698的光合速率(Pn)、蒸腾速率(Tr)、气孔导度(Gs)、PSⅡ最大光化学效率(Fv/Fm)、光化学猝灭(qP)的下降幅度均显著低于周麦18和矮抗58,相对电导率、丙二醛(MDA)含量、超氧阴离子生成速率、过氧化氢含量的上升幅度显著小于周麦18和矮抗58,超氧化物歧化酶、过氧化物酶和过氧化氢酶活性在逆境下的上升幅度显著高于周麦18和矮抗58,表现出较好的耐强光高温特性。综合分析表明,郑麦7698之所以较周麦18和矮抗58具有更好的耐强光高温特性,是因为其在逆境下具有较高水平的抗氧化酶活性,可有效清除活性氧类物质,降低其光合机构受损程度,从而维持较高水平的光合效率。