普通小麦穗部性状QTL分析

为给小麦穗部性状标记辅助选择提供可供选择的分子标记,并进一步对小麦穗部相关性状QTL进行精细定位及相关基因克隆,利用普通小麦Heyne×Lakin杂交F2代单粒传获得的145个F6代重组自交系(recombinant inbred line,RIL)群体,构建了含有2 210个标记(2 068个SNP标记和142个SSR标记)的总长度为2 139.35cM的遗传连锁图谱,并利用该图谱对小麦穗部性状(穗长、小穗数、穗密度)进行了QTL分析。结果表明,共检测出16个加性QTL,其中,与穗长相关的QTL有6个,分布在2A、2D、3B、4D、5A和7D染色体上,可解释表型变异7.58%~15.94%;与小穗数相关的QTL有4个,分布在1A、4A和7D染色体上,可解释表型变异7.28%~14.78%;与穗密度相关的QTL有6个,位于4D、5A和6B染色体上,可解释表型变异5.60%~20.06%。     

大穗小麦穗部性状的遗传分析

为给大穗小麦材料在杂交育种中的利用提供参考,以小麦大穗品系9110192和多穗品系密穗矮秆为亲本,采用P1、P2、F1、F2四世代联合分析方法,研究了杂交后代穗长、小穗数、小穗密度、穗粒数、穗粒重的遗传模型。结果表明,穗长、小穗密度、穗粒数、穗粒重均受两对加性-显性-上位性主基因与多基因共同控制;小穗数为多基因遗传,无主基因存在,各性状均不同程度受环境影响。穗长、小穗密度、穗粒数、穗粒重主基因遗传率分别为92.14%、88.69%、62.71%、59.67%,多基因遗传率分别为2.58%、3.19%、11.87%、13.1%。穗长与小穗密度受环境影响较小,早代选择可靠性较高,穗粒数、穗粒重受环境影响较大,应在稍晚世代选择。     

利用永久F2群体定位小麦穗部性状相关的QTL

为发掘与小麦穗部性状相关的QTL,利用普通小麦BS366与白玉149杂交组合培育的73个DH群体为材料,构建了一套包含232个杂交组合的小麦永久F2群体,基于90K SNP芯片标记构建了高密度遗传图谱,并利用该图谱对2个环境下的穗长、小穗数、穗粒数和千粒重进行QTL定位.结果发现,所构建的图谱总长19 533 cM,含...     

小麦穗颈维管束遗传特性及其与产量性状的关系

为了研究不同水分条件对小麦穗颈维管束发育的影响,为小麦抗旱高产育种提供解剖学依据,以小麦加倍单倍体(DH)群体(旱选10号×鲁麦14)为材料,采用常规石蜡切片法分别检测干旱胁迫和正常灌溉条件下灌浆期小麦穗颈维管束数目及面积,同时分析了维管束遗传特性及其与产量性状的关系.结果表明,干旱胁迫严重抑制小麦穗颈维管束的发育,显著降低小维管束数目和维管束面积,对大维管束数目的影响较小;维管束性状的广义遗传力均较高,分布范围为74.16%～97.51%;DH群体各性状分离范围广泛,均产生了明显超亲的株系;在干旱胁迫条件下,维管束性状与产量性状表现负相关或相关不显著;在正常灌溉条件下,多数维管束性状与总小穗数、结实小穗数、小穗结实率及穗长呈显著或极显著正相关.由此可见,通过增加小麦穗颈大、小维管束数目和面积可保证物质运输"流"的畅通,育种工作中可以结合稳颈解剖结构特征选育高产品种.     

外源抗氧化剂对小麦穗部性状及生理效应的影响

抗氧化剂ＡｓＡ、α－ＴＨ及抗氧化剂的增效剂ＣＡ于小麦灌浆期叶面喷施，具有增加叶绿素含量和净光合速率的作用。灌浆后期抗氧化剂具有增强ＳＯＤ活性、削弱膜脂质过氧化、延缓叶绿素和蛋白质降解、延长叶片功能期的作用。灌浆初期处理可使不孕小穗数减少、可孕小穗数及穗粒数增多、粒重增加。ＡｓＡ、α－ＴＨ和ＣＡ处理，以开花后第２０ｄ处理增加粒重的效果最好，开花后第１０ｄ处理穗粒数增加较多。     

外源抗氧化剂对小麦穗部性状及生理效应的影响

抗氧化剂ＡｓＡ、α－ＴＨ及抗氧化剂的增效剂ＣＡ于小麦灌浆期叶面喷施，具有增加叶绿素含量和净光合速率的作用。灌浆后期抗氧化剂具有增强ＳＯＤ活性、削弱膜脂质过氧化、延缓叶绿素和蛋白质降解、延长叶片功能期的作用。灌浆初期处理可使不孕小穗数减少、可孕小穗数及穗粒数增多、粒重增加。ＡｓＡ、α－ＴＨ和 ＣＡ处理，以开花后第２０ｄ处理增加粒重的效果最好，开花后第１０ｄ处理穗粒数增加较多。     

小麦穗部性状和株高的QTL定位及T6VS·6AL易位效应分析

为了发掘新的穗部性状和株高QTL,利用扬麦17与扬麦18杂交后代206个单株组成的F2群体,构建了一个由141个SSR标记组成的全长1005.1cM的遗传图谱。该图谱包括26个连锁群,覆盖15条染色体,标记间平均距离为7.03cM。结合F2和F2:3群体的表型数据,对穗部性状和株高进行QTL分析,利用复合区间作图法检测出15个QTL,分布在2B、2D、4B、5A、5B和7A染色体上,其中4个QTL能够同时在两个世代被检测到,表型变异解释率为1.93%~20.78%,穗长QTLQSl-YY-2D、QSl-YY-5A和株高QTLQPh-YY-4B的贡献率超过10%。根据6VS特异性标记鉴定和表型调查结果,推测扬麦18的6VS上携带有增加穗长和穗粒数的基因,且为部分显性。2B染色体上总小穗数和5B染色体上穗粒数、穗基部结实粒数的QTL增效等位基因及2D、4B染色体上降低株高的QTL增效等位基因均来自扬麦18,表明该品种可作为具有高产潜力的小麦育种材料加以利用。     

基于小麦55K SNP芯片检测小麦穗长和株高性状QTL

为了进一步挖掘小麦穗长和株高的QTL位点,将小麦品系‘20828’和国审小麦品种川农16杂交后得到的重组自交系群体(RIL)于2016-2018年种植在四川崇州、温江和雅安以及孟加拉国库尔纳市,进行穗长和株高的遗传分析。结果表明,在RIL群体内,穗长和株高均呈正态分布,符合数量性状遗传特点。在3年8个环境中共检测出44个控制穗长和株高的QTL,其中稳定的穗长QTL有5个,分布于2D、4B和5B染色体上,贡献率为2.90%～26.26%;控制株高的稳定QTL有3个,分布于2D、4B和4D染色体上,贡献率为1.96%～21.22%。在2D染色体AX-86171316～AX-109422526标记区间和4B染色体AX-109526283～AX-110549715标记区间均同时检测到了控制穗长和株高的QTL,推测为一因多效位点。 QSl.sau.2D.1、 QSl.sau.2D.2、 QSl.sau.4B.1、 QSl.sau.4B.2、 QSl.sau.5B、 QPh.sau.2D和 QPh.sau.4B可能为新的稳定QTL。本研究鉴定的这些位点对增加穗长、降低株高以及提高小麦的产量具有重要作用。     

不同播期和密度对小麦穗部性状的影响

通过不同播种期和不同播种密度的种植试验,研究江苏里下河地区扬麦14号小麦播种期及基本苗对穗部性状的影响。结果表明,播种期在10月29日到11月4日之间时结实小穗数较多;播种期在10月29日和11月10日时退化小穗数最多;在11月4日播种时退化小穗数最少。在10月23日到11月4日之间播种时结实粒数较多。在11月4日左右播种时千粒重高。结实小穗数、实粒数、千粒重随着基本苗的增加呈直线下降;退化小穗呈直线上升。11月4日左右播种,穗部性状最理想,结实小穗数较多,退化小穗数最少,结实粒数较多,千粒重高。要想大穗就要降低基本苗,基本苗120万/hm2时,穗部性状最理想,结实小穗数最多,退化小穗数最少,实粒数最多,千粒重最高。     

过氧化物酶基因TaPRX-2A调控小麦穗部性状的功能分析

为研究过氧化物酶基因 TaPRX-2A在调控小麦穗部性状中的功能,以苏麦3号为材料,通过Ensemblplants数据库获得 TaPRX-2A全长cDNA序列,利用PCR方法克隆获得该基因编码区全长序列。生物信息学分析结果表明,该基因包含一个1 026 bp的开放阅读框,编码342个氨基酸。进一步构建基因过表达载体 TaPRX-2A-PC186,通过基因枪介导的遗传转化方法将 TaPRX-2A-PC186转入小麦KN199中,创建过表达 TaPRX-2A转基因株系,调查 TaPRX-2A基因对转基因株系穗部性状的影响。结果表明,过表达 TaPRX-2A转基因株系的穗长显著变短,穗粒数显著减少,说明 TaPRX-2A在调控小麦穗部发育过程中具有重要的作用。     

不同灌溉模式下小麦穗粒数QTL定位分析

为了挖掘在多水分环境中能够稳定表达的小麦穗粒数QTL,以洛旱2号和潍麦8号及其衍生的302 个F_8:9重组自交系(RIL)为材料,分别在3个干旱和3个正常灌溉模式下,对穗粒数QTL进行定位分析,结果检测到24个加性QTLs,位于16个位点,分布于2B、3A、3B、3D、4A、4B、5A、5B、6B和7B共10条染色体上,单个QTL可解释3.70%～20.43%的表型变异。在充分灌溉条件下的三个环境（E1、E2和E3）中,共有14个QTLs,11个位点被检测到;在限制水分的三个环境（E4、E5和E6）中共有10个QTLs,6个位点被检测到。在所有检测到的16个位点中,有9个位点只在灌溉环境下被检测到,有5个位点只在旱作环境下被检测到,有2个位点在灌溉和旱作环境下同时被检测到。位于3A染色体上标记Xbarc012和 Xgpw2266之间的 Qknps-WL-3A,同时在E1、E4、E5和E6环境中被检测到,其中三个环境可解释大于10%的表型变异,且在所有的旱作环境中能够稳定表达,可以作为分子标记辅助选择的候选位点,用于辅助选育节水高产小麦新品种。     

大麦穗长和株高QTL的鉴定

为挖掘大麦穗长和株高的QTL位点,以1个大麦重组自交系（recombinant inbred line,RIL）群体（以J36528和BMJ89为亲本,包含125个F₁₀代）为材料,基于本课题组前期利用DArT标记构建的连锁图谱,结合4年2点共6个不同生态环境测得的穗长和株高表型数据,鉴定大麦穗长和株高QTL。结果表明,共鉴定到3个穗长QTL和2个株高QTL,分别分布在2H、3H、6H和7H染色体上,其中,穗长位点 Qsl.sicau-JB-2H在2个环境中被检测到,能够解释11.38%~14.66%的表型变异; Qsl.sicau-JB-7H在6个环境中均被检测到,能够解释35.10%~46.34%的表型变异;而 Qph.sicau-JB-6H仅在1个环境中被检测到,可解释17.99%的表型变异。株高位点 Qph.sicau-JB-6H在5个环境中均被检测到,能够解释16.36%~21.18%的表型变异;而 Qph.sicau-JB-3H仅在1个环境中被检测到,可解释15.40%的表型变异。本研究为解析大麦植株形态和产量性状遗传机制以及分子辅助育种奠定了基础。     

超大穗小麦穗长和小穗数的配合力及遗传模型分析

为充分挖掘超大穗小麦在遗传育种中的应用潜力,采用Griffing完全双列杂交法,以3个超大穗小麦品系及2个普通小品种为亲本材料,对超大穗小麦的主茎穗长和小穗数进行了遗传分析。结果表明,穗长和小穗数的遗传均符合加性-显性遗传模型,基因作用以加性效应为主,显性程度为部分显性。在主茎穗长上,86（306）和90（151）具有较高的一般配合力和较多控制主茎穗长遗传的显性基因,而成农151和84（79）具有较多控制穗长遗传的隐性基因;在小穗数上,86（306）和90（151）的一般配合力效应值较高,同时也具有较多控制小穗数遗传的显性基因,而小偃6号和成农151具有较多控制小穗数遗传的隐性基因。     

利用人工合成小麦RIL群体进行小麦穗长和穗宽性状的QTL分析

为了挖掘小麦穗长和穗宽性状相关QTL,并为人工合成小麦优异基因资源的开发利用奠定基础,以普通小麦品种西农389×人工合成小麦材料KU98的F_(7∶8) RIL群体为试验材料,基于小麦55K SNP芯片对F_(7∶8)群体分型结果绘制的遗传连锁图谱及2018和2019年调查统计的F_7群体表型数据,对小麦穗长和穗宽性状进行了QTL定位分析。结果表明,在1A、2D、3A、5A和7B染色体上检测到10个与穗长性状相关的QTL,在2D、4D、5A、6A和7D染色体上检测到10个与穗宽性状相关的QTL,其中与穗长相关的 qSL-2D.1和与穗宽相关的 qSW-4D.1、 qSW-5A.1在两年中均被检测到,标记区间分别为AX-111939856～AX-111497351、AX-169335104～AX-110618708、AX-108792246～AX-111048027。 qSW-5A.1连续两年均为主效QTL,且与 qSL-5A.2在同一标记区间,推测该位点具有一因多效的遗传效应或连锁遗传效应。     

小麦籽粒性状的QTL定位

为了明确小麦籽粒性状的遗传控制基础,以γ射线诱变结合花药培养创制的大粒、高蛋白小麦新种质H307及生产上主栽品种郑麦9023创建的含有310个株系的重组自交系为实验材料,利用QTL-ICIMapping V3.3软件构建了包含133对SSR标记的遗传连锁图谱,对千粒重、粒长、粒宽、籽粒面积、周长、粗蛋白和淀粉含量进行QTL分析,结果在两年环境条件下共检测到47个加性QTL和10个QTL富集区,其中6个千粒重QTL,分别位于1D、2B、3D、6D和7A染色体上,单个QTL可解释4.54%~13.14%的表型变异;31个粒形QTL,位于1B、1D、2B、3B、3D、5A、5D、6B、6D、7A和7D染色体上,单个QTL可解释2.90%~15.86%的表型变异;10个粗蛋白和淀粉含量QTL,分别位于1A、1B、4B和6A染色体上,单个QTL可解释3.64%~12.19%的表型变异。2B染色体上检测到1个贡献率较大且能稳定表达的重要染色体区段,该区段包含控制小麦千粒重、粒长、粒宽、籽粒面积和周长的10个QTL。1BL染色体上检测到1个控制籽粒粗蛋白含量的微效QTL,对表型的贡献率为3.64%,与连锁分子标记gwm818的遗传距离为0.22cM,该位点是一个不同于前人研究结果的新位点。     

小麦旗叶大小及穗部相关性状的QTL定位

为了发掘更多控制小麦旗叶大小及穗部相关性状的QTL,以兰考906和小偃81创制的133个F6~F7重组自交系为试验材料,在6个环境下利用SSR标记对旗叶大小及穗部相关性状进行QTL定位。结果表明,有202对SSR标记被用于构建遗传连锁图谱,图谱覆盖小麦21条染色体,全长1 678.93cM,标记间平均距离8.30cM。采用完备区间作图法共检测到30个QTL,分布在1B、2A、3D、4A、4B、4D、5D、6A、6B、6D和7D染色体上。其中,旗叶宽QTL有7个,穗长QTL有9个,小穗数QTL有5个,穗粒数QTL有5个,小穗着生密度QTL有4个,不同环境下单个QTL可解释的表型变异率为4.94%~23.14%,有14个QTL的表型贡献率大于10%,有8个QTL可在2个或2个以上环境中被检测到。其中,Qflw-4A在3个环境中被检测到,贡献率为10.13%~20.77%,是控制旗叶宽的稳定主效QTL;Qsl-4D.2在4个环境中被检测到,贡献率为12.58%~23.14%,是控制穗长的稳定主效QTL;Qker-5D在2个环境中被检测到,贡献率为11.44%~14.32%,是控制穗粒数的稳定主效QTL。这3个稳定主效QTL可作为改良叶宽和增加穗粒数的功能QTL作进一步研究。     

四倍体小麦株高和穗长性状的QTL定位及其遗传效应分析

株高和穗长是影响小麦高产稳产的重要农艺性状。为进一步发掘控制株高和穗长的主效QTL,以硬粒小麦矮兰麦和野生二粒小麦LM001构建的F₈代重组自交系（RIL）群体为材料,基于小麦55K SNP芯片构建的遗传连锁图谱,并结合5年8个生态环境的株高和穗长表型数据,进行QTL定位和遗传解析。结果表明,在RIL群体中,株高和穗长均呈现正态分布,符合数量性状遗传特征。共检测到24个QTL,其中7个与株高相关,分布在2A、2B、4B、5A、6A和7A染色体上,可解释7.46%~20.03%的表型变异;17个与穗长相关,分布在2A、2B、3A、4A、4B、5A和6B染色体上,可解释6.52%~17.10%的表型变异。控制株高的 QPh.sicau-AM-4B和 QPh.sicau-AM-7A以及控制穗长的 QSl.sicau-AM-2B.2和 QSl.sicau-AM-4B.4能够同时在单环境和多环境分析中检测到,为稳定的主效QTL,分别解释了9.17%~20.03%、10.44%~ 14.48%、10.41%~16.29%和7.54%~11.70%的表型变异。此外,在RIL群体子代中存在超亲分离现象,进一步的QTL聚合效应分析表明,株高位点 QPh.sicau-AM-4B和 QPh.sicau-AM-7A的聚合或者穗长位点 QSl.sicau-AM-2B.2和 QSl.sicau-AM-4B.4的聚合均能极显著地提高株高和穗长表型,表明鉴定到的控制株高和穗长的QTL位点具有累加效应。     

西藏半野生小麦粒型性状的QTL定位

为了解西藏半野生小麦粒型性状的QTL差异,以西藏半野生小麦Q1028和郑麦9023(ZM9023)杂交后获得的重组自交系群体为试验材料,于2012、2013和2015年分别在四川农业大学温江试验田种植,对其粒型性状(粒长、粒宽、粒厚、长宽比、籽粒大小)进行遗传分析。结果表明,重组自交系群体粒型性状均呈正态分布,对籽粒大小的影响依次为粒宽、粒厚、粒长。在三个年度环境中,总共检测到33个控制小麦粒长、粒宽、粒厚、籽粒大小和长宽比的QTL位点。其中,13个控制粒长的QTL分布在1B、2B、2D(3个)、3A、4A、5B、6A、6B、7A(3个)染色体上,每个位点对表型变异的贡献率为5.37%~11.57%。6个控制粒宽的QTL分布在2B、2D、4A、5B、6A、7A染色体上,可以解释表型变异的6.43%~12.69%。3个控制粒厚的QTL位于2B和2D(2个)上,表型贡献率分别为12.75%、10.00%和8.49%。9个控制籽粒大小的QTL分别位于2B、2D(2个)、4A、5B、6A、7A(3个)染色体上,单个QTL可解释6.26%~14.69%的表型变异。另外,本研究还在2B、2D、4A、5B、6A、7A染色体上共发现7个QTL富集区,这些染色体上的QTL和富集区与籽粒性状密切相关,在育种中值得关注。其中,2B染色体上XwPt-3561~XwPt-6932分子标记区间内有控制粒长、粒宽、粒厚、籽粒大小的遗传位点,6A染色体上标记wpt-730109与wpt-7063之间有控制增加籽粒宽度和籽粒大小的位点。