小麦干热风抗性鉴定及热胁迫相关基因TaHSPs的表达分析

为鉴定黄淮麦区小麦品种干热风抗性以及不同抗性品种热激蛋白(TaHSPs)基因的表达差异,以98个小麦品种为试验材料,于花后10~20d进行人工模拟干热风处理,通过测定小麦不同生长时期的叶绿素含量、收获后的千粒重与籽粒品质,评价不同品种干热风抗性;对筛选出的干热风抗性不同的品种在出苗15d进行热胁迫处理,通过荧光定量PCR测定热胁迫0~4.5h内TaHSPs基因表达量的变化。结果表明,干热风处理后,供试小麦品种旗叶的叶绿素含量均降低,高抗干热风品种降幅较小,热敏感型品种降幅较大;供试小麦品种的千粒重均降低。山农23号等3个品种达到高、中抗干热风等级,且抗性比较稳定,师栾02-1为热敏感型品种。干热风处理后籽粒蛋白质含量升高,总淀粉含量降低,抗干热风小麦品种总淀粉相对含量降幅较小。不同小麦品种幼苗在热胁迫0~4.5h期间,TaHSPs基因表达量均为抛物线趋势,抗干热风品种在热胁迫1h时TaHSP16.9基因表达上调幅度大于热敏感型品种。对于TaHSP17.8基因,抗干热风品种在热胁迫期间,上调表达反应时间均早于热敏感型品种;在热胁迫0.5h时,山农23号、周麦18与泰山9818三个抗干热风品种基因表达均上调至590倍以上,而师栾02-1与济南17号的上调幅度在300倍以下。对于TaHSP23.6基因,山农23号的上调表达峰值远高于其他品种。对于TaHSP26.6基因,热敏感型品种在热胁迫后期的上调倍数高于抗干热风品种,师栾02-1与济南17号两个热敏感型品种在热胁迫4.5h时上调幅度均在4 000倍以上,而抗干热风品种山农23号、周麦18与泰山9818上调幅度均在3 000倍以下。     

黄淮麦区钾高效小麦品种的筛选

为了筛选钾高效品种，在盆栽条件下，研究了黄淮麦区当年广泛种植的28个小麦品种在两个钾素水平下的干物质积累、钾素积累、钾素利用方面的差异。结果表明，不同小麦品种的耐低钾能力不同，淮阴9628、济南17、798、郑州9023、龙丰1号、龙丰2号等6个品种，钾利用效率高，具有低钾下产量性状良好、钾积累能力强、钾利用指数高等特点；不同小麦品种对钾肥的响应程度不同，西安8号、豫西832、偃师16为施钾肥敏感小麦品种，具有低钾下产量水平低、施钾后产量提高幅度大等特点。     

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。     

黄淮南部麦区小麦赤霉病抗性鉴定及基因型分析

为丰富抗赤霉病育种亲本材料,连续2年采用土表接种法对762个黄淮南部麦区小麦品种(系)的赤霉病抗性进行鉴定,发现15个小麦品种(系)表现为中抗赤霉病,133个小麦品种(系)表现为中感赤霉病。采用单小花滴注接种法对15个经土表接种鉴定为中抗小麦品种(系)以及2个多抗性基因聚合的种质材料和4个小麦-长穗偃麦草易位系的赤霉病抗性进行鉴定,发现10个小麦品种(系)表现为中抗赤霉病,10个小麦品种(系)表现为中感赤霉病。采用与抗赤霉病基因 Fhb1、 Fhb2、 Fhb4、 Fhb5和 Fhb7相关的分子标记对15个经土表接种法鉴定为中抗赤霉病的小麦品种(系)、部分(120个)中感赤霉病小麦品种(系)、2个多抗性基因聚合种质材料和4个小麦-长穗偃麦草易位系进行检测,发现135个经土表接种鉴定为中抗或中感赤霉病的小麦品种(系)中,有11个小麦品种(系)含有 Fhb1基因,但未检测到含有 Fhb2、 Fhb4、 Fhb5和 Fhb7基因的品种(系);2个多抗性基因聚合的种质材料分别含有 Fhb1、 Fhb2、 Fhb4基因和 Fhb1、 Fhb2、 Fhb5基因;4个小麦-长穗偃麦草易位系均含有 Fhb7基因,且其中2个易位系还含有 Fhb1基因。     

江苏省不同麦区小麦品种（系）对赤霉病的抗性及籽粒DON积累分析

为拓宽小麦抗赤霉病育种资源库,收集江苏省淮南和淮北麦区共69份小麦品种（系）,在大田自然发病条件下调查赤霉病的发病情况,同时测定籽粒中的脱氧雪腐镰刀菌烯醇（DON）毒素;并利用抗赤霉病基因Fhb1、Fhb2和Fhb5的功能标记或连锁标记对供试小麦品种（系）进行检测。结果表明,淮北麦区小麦品种（系）的赤霉病发病程度明显高于淮南麦区品种（系）;不同小麦品种（系）籽粒中DON毒素含量与病情指数、病穗率均呈极显著正相关;携带单个或多个抗性基因的小麦品种（系）的病情指数和籽粒DON含量大都有所降低,其中扬大617可能同时携带3个抗性基因（Fhb1+Fhb2+Fhb5）,其病穗率、病情指数及籽粒中DON含量均较低,可作为新的赤霉病抗源加以利用。     

黄淮麦区主推小麦品种对假禾谷镰刀菌所致茎基腐病的抗性

茎基腐病是我国小麦生产上一种新的土传病害,近年在黄淮麦区发生日益加重,成为影响小麦安全生产的新问题。为给该病的防治和抗病育种工作提供依据,本研究以国内新发现的小麦茎基腐病优势病原菌假禾谷镰刀菌(Fusarium pseudograminearum)Wz2-8A菌株为接种物,分别以国外抗病材料SUNCO和国内高度感病品种国麦301为抗性对照和感病对照,对黄淮麦区主推小麦品种进行了苗期盆栽接种和田间成株期接种抗性鉴定,并采用病情指数法进行了抗性评价。结果表明,供试品种在室内苗期及田间成株期均无免疫品种和高抗品种,其中室内苗期接种所有品种均表现感病或高度感病;田间病圃成株期抗性鉴定发现兰考198、许科718等10个黄淮麦区主推小麦品种表现为中抗,占供试品种总数的11.36%;焦麦266、郑麦004、郑麦0856等41个品种表现感病,占供试品种总数的46.59%;其余品种表现为高感,平均病情指数最高可达57.97,占供试品种总数的42.05%。本研究发现我国黄淮麦区主推小麦品种对茎基腐病优势病原菌假禾谷镰刀菌抗性整体较差,需要进一步加强抗病资源筛选,创制新的抗病材料,并充分利用中抗材料进行抗病育种。     

黄淮麦区71个小麦品种的赤霉病抗性与基因型分析

为筛选出黄淮麦区抗赤霉病优异品种(系),以黄淮麦区71个主栽小麦品种(系)为材料,于2016-2017和2017-2018两年度采用单花滴注接种的方法,以苏麦3号、郑麦9023、淮麦22和济麦22分别作为抗、中抗、中感和感赤霉病对照品种,在赤霉病重发病区扬州对供试品种(系)进行赤霉病抗性鉴定,同时利用与抗赤霉病基因位点...     

黄淮麦区小麦品种抗倒春寒鉴定及其评价方法构建

小麦抗倒春寒特性与发育进程和体内生理指标密切相关。为筛选小麦品种抗倒春寒指标,建立小麦春季抗寒性评价方法,以郑麦7698、矮抗58、石麦19等11份黄淮麦区小麦品种为材料,于小麦二棱期、小花分化期、雌雄蕊分化期、药隔期和四分体期在人工气候室,对试验材料进行低温处理,于6、12和18 h后观察幼穗的受冻情况,测定每个小麦品种的可溶性糖、可溶性蛋白、丙二醛（MDA）含量以及超氧化物歧化酶（SOD）和过氧化氢酶（CAT）活性,并对产量性状进行测定。结果表明,幼穗冻害级别以二棱期最低,药隔期最高。进一步对小花分化期、雌雄蕊分化期、药隔期和四分体期低温处理后小麦叶片的生理指标进行比较,发现药隔期低温处理18 h后小麦叶片的可溶性糖含量以及CAT和SOD活性的平均降幅显著高于其他三个时期,分别为32.33%、38.22%和45.20%,MDA含量的平均增幅显著高于其他三个时期,为84.73%。幼穗冻害级别与药隔期低温处理12 h后的可溶性糖含量、SOD活性和MDA含量的变幅均呈极显著相关。这些结果说明,药隔期为小麦抗倒春寒鉴定的最佳生育期,可溶性糖含量、SOD活性和MDA含量可作为小麦抗倒春寒鉴定的生理指标;基于以上3项生理指标的隶属函数综合值对不同品种进行抗寒性评价,综合值（D值）为0.65<D≤1.00、0.40<D≤0.65和0.00<D≤0.40的小麦品种分别为强、中等和弱抗寒类型。     

黄淮麦区小麦成株期磷高效基因型的鉴定和筛选

为快速筛选磷高效基因型小麦品种,以黄淮麦区112份小麦品种(系)为材料,设置正常磷和低磷2个磷处理,通过大田池栽试验,对小麦成株期19个与产量及磷效率相关性状进行分析,并以济麦22为对照,筛选磷效率和产量均表现优异的磷高效基因型。结果表明,与正常磷处理相比,低磷条件下,小麦的8个产量相关指标(单株穗数、千粒重、株高、穗长、可育小穗数、穗粒数、单株粒重和地上部干重)和3个磷积累量指标(单株籽粒、秸秆和地上部总磷积累量)均显著下降,而3个磷利用效率指标(单株籽粒、秸秆和地上部总磷利用效率)均显著增加,说明低磷胁迫使小麦成株期的产量和磷积累量大大降低,但明显提高磷利用效率。相关性分析发现,株高、可育小穗数和单株粒重与秸秆和地上部单株含磷量、3个磷积累量指标均呈显著正相关,与2个磷利用效率指标(单株秸秆和地上部总磷利用效率)呈显著负相关(P≤0.01),可以作为磷效率的初步快评指标。正常磷处理下,筛选出17个磷高效基因型,其中,旱选H28、2010品4891和周麦28的单株粒重比济麦22分别高36.07%、31.96%和37.44%,地上部总磷利用效率比济麦22分别高出49.34%、49.42%和33.05%;低磷处理下,筛选出10份磷高效基因型,其中,河农826的单株粒重和地上部总磷利用效率分别比济麦22高37.69%和20.42%;旱选H23、旱选H28和徐麦856在正常磷和低磷处理下均被鉴定为磷高效基因型,可能具有较高的育种价值。     

“金太龙”叶面肥对冬小麦产量及干热风抗性的影响

为探究"金太龙"叶面肥对冬小麦产量及干热风抗性的调节作用,通过两因素随机区组试验,对不同水、肥喷施量下冬小麦产量及干热风抗逆指数进行了分析。结果表明,干热风胁迫下,冬小麦的产量、干热风抗性与叶面肥用量和喷施水量均密切相关。孕穗期喷施"金太龙"叶面肥的增产作用主要归因于穗粒数、千粒重增加,尤其是千粒重。喷施水量较低时,提高叶面肥用量不利于增加粒重,低叶面肥用量则可保证冬小麦高产和提高抗干热风的能力;喷施水量较高时,提高叶面肥用量有助于延长旗叶功能期,有利于增加粒重。综合来看,孕穗期"金太龙"叶面肥用量为3kg·hm~(-2)、喷施水量225kg·hm~(-2)时,冬小麦产量最高,对干热风的抗性最好。     

小麦品种(系)的白粉病抗性鉴定及分子标记的实用性评价

为评价抗白粉病基因分子标记在标记辅助育种中的实用性,以含已知抗白粉病基因的材料为对照,对来源于我国11个小麦主产省份的145个小麦品种(系)进行了苗期白粉病抗性鉴定,并检测了9个小麦抗白粉病基因的分子标记Xcfd81-5D(Pm2)、Pm4a/b(Pm4)、Xwg996(Pm6)、LAG95(Pm8Pm17)、CAU196(Pm12)、UTV14(Pm13)、Xgwm159-5B(Pm16)、Pm21D/E(Pm21)和Xgwm337(Pm24)在上述材料中的扩增情况。结果表明,在供试材料中,Pm8基因的分布频率达52.4%,但该基因已丧失抗性;Pm2、Pm4、Pm6、Pm12、Pm13、Pm16、Pm17、Pm21和Pm24基因抗性好,但在供试材料中的分布频率仅介于0~9.7%。抗性达高抗以上水平的品种含有的抗病基因主要为Pm2、Pm21和Pm24;有些抗病品种的遗传基础尚不清楚。根据抗性和分子鉴定的一致性差异可将供试小麦品种(系)分为4种类型:(Ⅰ)分子标记检测和表型鉴定均为阳性;(Ⅱ)表型鉴定呈阳性,但分子标记检测为阴性;(Ⅲ)分子标记检测呈阳性,但表型鉴定为阴性;(Ⅳ)分子标记检测和抗性鉴定均为阴性。分子标记可用于Ⅰ、Ⅱ、Ⅳ型材料中目标基因的选择,而无法用于Ⅲ型材料。表型和分子标记检测符合度高的分子标记UTV14(Pm13)、Pm21D/E(Pm21)实用性好。上述结果为开展抗白粉病分子育种提供了重要的参考。     

152个黄淮地区小麦主要品种(系)的多抗性鉴定

为给小麦抗病抗虫育种提供依据,于2004～2006年在山东济南对152份来自黄淮地区的小麦主栽品种(系)进行了抗小麦条锈病、叶锈病、白粉病及蚜虫鉴定.结果表明,在供试品种(系)中表现高抗条锈病的品种(系)占46.71%,中抗品种占25.66%;高抗叶锈病的品种占23.68%,中抗品种占24.34%;高抗白粉病的品种占28.29%,中抗品种占55.92%;高抗蚜虫的品种(系)占5.26%,中抗品种占13.16%.综合来看,对小麦条锈病、叶锈病和白粉病表现中抗以上的品种(系)47个,占30.92%;兼抗(中抗以上)小麦条锈病、叶锈病、白粉病和麦蚜的有5个品种(系),占3.29%.     

部分小麦品种(系)品质相关基因的分子检测

为了了解小麦品种(系)的遗传信息,提高优质小麦育种的效率,利用已有的品质相关基因的分子标记(Dx5、Wx-A1、Wx-B1、Wx-D1、1BL/1RS、PPO18和PPO29)检测了144份黄淮麦区、3份国内其他麦区和8份德国品种(系)的基因等位变异类型。结果表明,5+10亚基类型、Wx-B1b和1BL/1RS易位的出现频率分别为34.8%、2.0%和47.1%,郑麦、新麦、淮麦、烟台以及徐麦等系列小麦品种(系)5+10亚基出现频率较高,而周麦系列中频率较低;未检测到Wx-A1b、Wx-D1b以及双缺失类型的材料;2A染色体上PPO等位基因Ppo-A1a(高PPO)、Ppo-A1b(低PPO)及杂合型基因型出现频率分别为45.8%、49.7%和4.5%,2D染色体上PPO等位基因Ppo-D1a(低PPO)和Ppo-D1b(高PPO)基因型出现频率分别为47.1%和52.9%,两个基因组合类型Ppo-A1b/Ppo-D1b(中等PPO)的出现频率最高,为29.0%,Ppo-A1a/Ppo-D1a(中等PPO)、Ppo-A1a/Ppo-D1b(双高PPO)以及Ppo-A1b/Ppo-D1a(双低PPO)的出现频率依次为23.9%、21.9%和20.6%;聚合多个优质基因的频率很低,同时含有5+10亚基、缺失1个Wx基因、非1BL/1RS易位以及双位点低PPO活性(Ppo-A1b/Ppo-D1a)的材料仅有1份(郑麦366),同时含5+10亚基、非1BL/1RS易位以及Ppo-A1b/Ppo-D1a的材料也仅占5.2%,应加大多个优异基因聚合品种的选育力度。     

黄淮麦区（南片）小麦粒重基因 TaGS-D1和 TaCwi-A1等位变异检测及效应分析

小麦粒重是影响小麦产量的重要因素,为了解小麦粒重基因 TaGS-D1和 TaCwi-A1及其等位变异在黄淮麦区（南片）新育成小麦品种（系）中的分布情况,以94份黄淮麦区（南片）新育成小麦品种（系）为试验材料,利用功能标记GS7D、CWI22和CWI21对试验材料中 TaGS-D1和 TaCwi-A1位点的等位变异进行检测,并分析了不同等位基因以及等位基因组合与粒重之间的关系。结果表明,在 TaGS-D1位点,共检测到 TaGS-D1a和 TaGS-D1b两种等位基因,分布频率分别为80.85%和19.15%,含有 TaGS-D1a等位基因的小麦材料的粒重显著高于含有 TaGS-D1b等位基因的材料;在 TaCwi-A1位点,共检测到 TaCwi-A1a和 TaCwi-A1b两种等位基因,分布频率分别为67.02%和32.98%,含有 TaCwi-A1a等位基因的小麦材料的粒重显著高于含有 TaCwi-A1b等位基因的材料;在 TaGS-D1和 TaCwi-A1位点,共检测到 TaGS-D1a/TaCwi-A1a、 TaGS-D1a/TaCwi-A1b、 TaGS-D1b/TaCwi-A1a和 TaGS-D1b/TaCwi-A1b四种等位基因组合,分布频率分别为56.38%、24.47%、10.64%和8.51%,含有 TaGS-D1a/TaCwi-A1a等位基因组合的小麦材料的粒重显著高于具有其余三种等位基因组合的材料,含有 TaGS-D1b/TaCwi-A1b等位基因组合的小麦材料的粒重显著低于具有其余三种等位基因组合的材料。     

部分国外小麦种质及东北麦区生产、后备品种抗秆锈性分析

在面临Ug99及其强毒力变异菌株可能侵入我国的高风险下,为筛选和储备新的小麦抗病品种或种质,并了解东北春麦区小麦生产、后备品种对秆锈病的抗性,于2015年用小麦秆锈菌生理小种21C3CTHTM、34C3RTGQM及混合小种对190份国外小麦材料和100份黑龙江省小麦材料进行田间成株期秆锈病抗性鉴定。结果表明,190份国外小麦材料中有169份对所有供试菌种表现出抗性,其中表现免疫的有119份,表现高抗的有50份;100份黑龙江小麦材料中有71份对所有供试菌种表现出抗性,其中表现免疫的有45份,表现高抗的有23份,表现高抗-中抗的有3份。国外小麦材料和黑龙江小麦材料对我国小麦秆锈菌的抗性较高,但仍有部分国外小麦材料和部分黑龙江小麦材料对我国小麦秆锈菌表现出高度感病,这种现象应得到重视。     

我国主要麦区101个小麦品种（系）的抗白粉病基因推导

为了明确当前我国小麦品种（系）中抗白粉病基因的组成,利用基因推导法对来自我国主要麦区的１０１个小麦生产品种、区试品系和高代品系进行了抗白粉病基因推导。结果表明,近一半的供试生产品种对所有供试菌株表现感病;供试的大多数区试品系具有有效的抗白粉病基因;近１／３的高代品系含有有效的抗白粉病基因。供试小麦生产品种和区试品系及高代品系中具有已知的抗白粉病基因主要有Ｐｍ４ｂ、Ｐｍ８、Ｐｍ２＋Ｍｌｄ、Ｐｍ４ａ、Ｐｍ２、Ｐｍ２＋６、Ｐｍ３０ 等。     

156份小麦种质资源的纹枯病抗性鉴定与评价

为筛选在育种和生产上可利用的纹枯病稳定抗源,采用温室牙签接种法对156份小麦种质资源进行了纹枯病抗性鉴定。结果表明,供试材料存在纹枯病抗性差异,共筛选出36份两年表现稳定中抗及以上的种质材料,包括10份国内改良品种,16份美国引进小麦材料和10份小麦-华山新麦草后代材料。其中,Y-83-1和Y-83-3两年表现稳定抗病,且农艺性状较好,可作为抗小麦纹枯病育种的稳定抗源。