人工合成小麦和地方品种穗发芽抗性育种利用效率

【目的】小麦穗发芽是影响小麦产量和品质的重要限制因子。具有抗穗发芽特性的人工合成小麦和地方品种是改良栽培小麦穗发芽抗性的重要基因资源,通过分子标记辅助选择转育人工合成小麦和地方品种穗发芽抗性位点,评价人工合成小麦和地方品种导入系抗穗发芽育种利用效率,筛选抗穗发芽小麦新材料,为小麦穗发芽抗性育种提供数据和材料支撑。【方法】以抗穗发芽的人工合成小麦SYN792和四川地方品种涪陵须须麦为母本,以穗发芽敏感品种川麦45为轮回亲本,构建2个BC₁F₇群体。2017年,通过整穗发芽鉴定法对2个BC₁F₇群体的1 796个株系进行穗发芽表型初筛,然后利用与人工合成小麦PHS-3D和地方品种PHS-A1穗发芽抗性位点连锁的SSR标记进行分子标记选择,筛选出整穗发芽率(SGR)小于35%且携带PHS-3D和PHS-A1抗性位点的导入系;2018和2019年,连续2年对初筛选出的PHS-3D和PHS-A1导入系进行整穗发芽率、籽粒发芽指数(GI)和产量相关性状鉴定,其中,籽粒发芽鉴定试验设置25℃(18GI)和32℃(...     

1个小麦自然群体穗发芽抗性与主要农艺性状的相关性分析

小麦发生穗发芽会使小麦产量大幅降低,从而严重影响小麦品质。为了了解影响小麦穗发芽抗性相关的遗传因素,筛选对小麦穗发芽抗性产生影响的因素,采用田间延期收获法鉴定143份小麦遗传材料的穗发芽情况,通过对田间穗发芽小麦粒色、粒型、株高等相关农艺性状的调查,研究分析各因子之间的相关性。相关性分析结果表明,穗发芽率与株高、穗长、小穗密度、千粒质量的相关系数分别为-0.251、-0.179、0.134、-0.012;小麦粒色、粒型、粒质、株高、穗长、小穗密度均与小麦的穗发芽率相关,千粒质量与小麦的穗发芽率有一定的相关性,但相关性不强,颖壳的毛性、穗色与小麦穗发芽率无相关性。在主成分分析中,株型因子为第1主成分,在此主成分中,小穗密度的负值最大,次之为穗发芽率,说明穗发芽率与株高、穗长呈负相关,与小穗密度呈正相关,这与相关性分析结果一致。通过聚类分析,按阈值5可将143份小麦品种分为六大类群,穗发芽率由高到低排序为第Ⅴ类群>第Ⅵ类群>第Ⅲ类群>第Ⅳ类群>第Ⅱ类群>第Ⅰ类群第1亚类>第Ⅰ类群第2亚类。穗发芽率最低的类群所包含的小麦品种株高明显比其他类群高,分析发现,...     

河北省小麦种质穗发芽抗性鉴定

穗发芽严重影响小麦产量和加工品质,河北省也经常遭受小麦穗发芽为害,开展小麦种质穗发芽抗性鉴定、筛选抗穗发芽材料对河北省小麦生产具有重要的指导意义和应用价值。选择河北省小麦主栽品种和优异种质共计193份材料,在干旱和正常灌溉2种环境下种植,利用发芽指数对参试小麦品种的穗发芽抗性进行评价。结果表明:小麦材料在干旱环境与正常灌溉环境下的发芽指数相关系数为0.78,说明在不同的生长环境下小麦品种的穗发芽抗性较为稳定。2种生长环境下不同发芽指数的小麦材料数量均呈现正态分布规律,这与小麦穗发芽抗性是由多基因控制的数量性状相吻合。河北省小麦种质穗发芽抗性普遍较弱,仅有3份材料在干旱生长环境下达到高抗穗发芽水平,而高感穗发芽材料所占比例高达39.38%(干旱)和64.25%(正常灌溉)。河北省抗穗发芽小麦品种缺乏,抗穗发芽小麦育种工作亟需加强。     

春小麦穗发芽调查研究初报

1 影响穗发芽的因素 1.1 降雨 小麦收获前穗发芽是世界性自然灾害.特别是小麦成熟收获时遇连阴雨或在潮湿的环境下易穗发芽[1].武高潮等研究认为,小麦穗发芽抗性鉴定最理想的办法是在小麦收获期遇连阴雨进行自然鉴定[2].我们在2001年夏季小麦收获时就遇20年不遇的连阴雨3 d,陆续降水46.7 mm,造成未收获的国内20个品种,CIMMYT的697个品种(系)无一幸免地发生了不同程度的穗发芽.经自然风干后,按品种分收分脱,从每一个品种(系)中随机数出200粒,再从200粒中挑出发芽籽粒,计算其穗上发芽率.从穗上发芽率调查结果看,国内外717个品种(系)平均发芽率为47.8%,发芽率最低为6.0%,最高达89.5%.     

小麦穗发芽试验中穗姿态及灭菌剂的选择

小麦穗发芽是世界性的灾害,高效的穗发芽抗性鉴定方法是穗发芽抗源选择及抗穗发芽育种中有效选择的关键。穗发芽抗性鉴定受到多种环境条件的影响,其中发芽试验中穗的摆放姿态和灭菌剂的选择对鉴定结果影响较大。通过比较小麦发芽试验过程中穗摆放姿态和不同的灭菌剂对穗发芽试验结果的影响,以期筛选出适合黑龙江省生态条件的小麦穗发芽鉴定方法。     

人工合成小麦的颖壳硬度和穗发芽抗性关系研究

人工合成小麦具有较强的抗病、抗逆等特点,抗穗发芽是其中的重要性状。然而,人工合成小麦的穗发芽抗性与其颖壳硬度的关系尚不清楚。本研究利用抗穗发芽、硬颖壳的人工合成小麦与正常颖壳硬度、穗发芽的普通小麦杂交构建的杂种F3代群体,研究穗发芽与颖壳硬度之间的关系。研究结果表明：在群体水平上人工合成小麦的穗发芽抗性与其硬颖壳没有明显的相关关系。进一步分析发现,尽管群体中穗发芽抗性较强的株系中,其抗性与硬颖壳有显著的相关关系,但是,仍有40%左右的株系表现为正常颖壳硬度却抗穗发芽。这一研究结论清楚地表明,人工合成小麦穗发芽抗性是可以通过杂交转移到普通小麦中来的。这一结论对小麦抗穗发芽育种具有重要意义。     

河南主栽小麦品种抗穗发芽研究

通过对河南主栽小麦35个品种的穗发芽和籽粒发芽试验表明,抗24h穗发芽品种占77.14%,抗性以穗部抗性为主。籽粒抗性为辅,仅占22.86%。抗48h以上穗发芽的品种较少,仅占2.86%,为穗部抗性。24h籽粒发芽率与以后时间的籽粒发芽率以及48h以后的穗发芽率存在极显著的正相关。穗发芽率与黑胚率无相关性,但与籽粒饱满度和外观达极显著相关。     

小麦穗发芽抗性鉴定标准的改进与优化

参照农业部小麦穗发芽抗性鉴定行业标准(NY/T 1739-2009)对国家小麦良种联合攻关2018-2019年度40份小麦新品系进行穗发芽抗性鉴定.结果 发现,黄淮南片广适组和抗赤霉病组等29份半冬性小麦品系穗发芽抗性均为感或高感,未鉴定出抗性品系,且品系间变异系数(11.23％和22.06％)明显低于长江上、中下游区试验组的11份品系(88.09％,45.45％),半冬性品系的穗发芽抗性区分度较低.因此,根据该行业标准,从2019-2020年度128份国家小麦良种联合攻关参试品系中随机选取25份和18份试验材料,分别设置2、3和4d共3个发芽处理时间,研究不同发芽时间对穗发芽抗性鉴定的影响,并对穗发芽时间进行优化,以确定合适的穗发芽处理时间.结果 表明,和穗发芽3、4d相比(27.44％,13.84％),发芽2d的品系间穗发芽抗性差异明显(高感—高抗),变异系数较大(46.26％,54.89％).进一步对128份品系的穗发芽抗性鉴定,结果也发现发芽处理2d,各参试组穗发芽抗性变异较大,能够有效区分半冬性品系间抗性水平,与生产实际相符.     

川麦42和川农16抗穗发芽QTL定位及聚合效应分析

【目的】小麦穗发芽严重影响小麦产量和品质,是全球小麦生产面临的重大问题之一。通过鉴定挖掘抗穗发芽QTL,聚合穗发芽抗性位点,选育抗穗发芽小麦品种,为四川小麦穗发芽抗性改良提供技术和材料支撑。【方法】以川麦42/川农16重组自交系（RIL,F₈）为材料,于2016—2018年分别在2个环境下对RIL群体进行籽粒发芽指数（GI,2016和2018）、籽粒发芽率（GR,2016和2018）和整穗发芽率（SGR,2017和2018）3个穗发芽指标测定。利用90K SNP芯片构建的遗传图谱检测全基因组穗发芽相关QTL,并分析抗性QTL聚合效应。【结果】双亲间GI、GR和SGR指标值差异显著,亲本川农16穗发芽抗性明显优于亲本川麦42。共检测到11个与穗发芽抗性有关的QTL,主要分布在2B、2D、3A、3D、4A、5A、5B和6B染色体上。5B染色体上检测到的单个环境表达的整穗发芽QTL解释的表型变异率最大,达到29%;在2D和3A染色体上检测到的整穗发芽主效QTL,以及5A染色体上检测到的与种子休眠相关的籽粒发芽主效QTL,在2个环境下均能表达,其抗穗发芽等位变异均来源于川农16。基因型分析发现,RIL群体中不同株系聚合抗性QTL的数量变幅为1—9个,表现为抗穗发芽的株系均携带4—9个与穗发芽相关的抗性QTL。重组自交系群体中6个株系GI、GR和SGR值均在15%以下,表现出高抗穗发芽特性;这6个优异株系聚合了多个与穗发芽相关的抗性QTL,且均聚合了川麦42在4A染色体上的微效QTL（QGi.saas-4A和QGr.saas-4A）,以及川农16在2D和5B染色体上的主效QTL（QSgr.saas-2D和QSgr.saas-5B）;编号为104和125的优异株系已通过审定,定名为川麦104和川麦64。其中,川麦104于2012年同时通过国家和四川省审定,其抗穗发芽能力强,产量、品质、抗病等优良性状突出,聚合了7个正向穗发芽QTL,包括2B、2D和5B染色体上来源于川农16的4个抗性QTL（QGi.saas-2B、QGr.saas-2B、QSgr.saas-2D和QSgr.saas-5B）,以及4A和6B染色体上来源于川麦42的3个QTL（QGi.saas-4A、QGr.saas-4A和QGr.saas-6B）;近年来,川麦104已成为西南麦区小麦育种的核心亲本,育成小麦品种（系）18个。【结论】共检测到11个抗穗发芽QTL,其中3个来源于川麦42,8个来源于川农16;RIL群体中的抗穗发芽株系均携带4—9个抗性QTL,优异株系川麦104和川麦64高抗穗发芽,均聚合了7个穗发芽抗性QTL。     

抗穗发芽小麦新种质的筛选与鉴定

[目的]为小麦抗穗发芽育种提供白粒、半冬性抗性新种质。[方法]利用田间延迟收获自然鉴定的方法对最新育成的65份新品系开展穗发芽抗性鉴定。[结果]同一区组内不同品种间发芽率差异达极显著水平,即不同品种间田间抗穗发芽能力存在显著差异。经鉴定白粒穗发芽抗性显著优于对照品种济麦22的品种(系)有12个,平均发芽率为3.0%～9.2%,占所有参试品种数的16.9%,主要来源于7个不同组合。[结论]抗性种质的鉴定为下一步小麦抗穗发芽育种提供了技术支撑。     

外源脱落酸和冠菌素对小麦籽粒萌芽的影响

[目的]通过研究外源脱落酸(ABA)和冠菌素(COR)对小麦籽粒萌芽的影响,探索COR用于防治小麦收获期穗发芽的可行性。[方法]以易穗发芽的白皮小麦品种济麦22和抗穗发芽的红皮小麦品种扬麦16为材料,以不同浓度ABA和COR处理两品种小麦籽粒后进行萌芽,测定萌芽率、芽长以及萌芽过程中的α-淀粉酶活性。[结果]38μmol/L以上浓度的ABA处理和0.05μmol/L以上浓度的COR处理均对两品种籽粒的萌发及芽的生长表现出显著的抑制作用,且COR抑制小麦种子萌发的生物活性约为ABA的200～1 500倍;浓度高于76μmol/L的ABA和0.05μmol/L的COR对两品种小麦籽粒萌发过程中的α-淀粉酶活性有抑制作用,且浓度越高抑制程度越大。[结论]ABA和COR可能通过抑制α-淀粉酶活性来抑制小麦籽粒的萌发和芽的生长;同浓度同一抑制剂处理下,白皮的济麦22萌芽及α-淀粉酶活性受抑制的程度显著高于扬麦16。该研究为COR用作控制大田小麦收获期穗发芽的可行性提供理论依据。     

长江中下游麦区小麦材料穗发芽抗性评价

通过籽粒发芽法和大田穗发芽法,综合评价目前长江中下游麦区主要推广的小麦品种(33份)和选育品系(19份)及对照(2份)的抗穗发芽特性。研究结果表明,小麦穗发芽特性在不同材料间存在显著差异,红粒小麦抗穗发芽能力极显著高于白粒小麦,大部分红粒小麦休眠期长,较耐穗发芽;白粒小麦总体上休眠期短,不抗穗发芽。材料储存时间对小麦穗发芽有显著影响,随材料储存时间增加,小麦休眠期渐渐解除。通过聚类分析可将长江中下游麦区54份小麦材料分为4类,第1类抗穗发芽能力强,包括扬麦11、CD-11、扬11-04、华麦5号、扬麦20、镇麦5号共13份材料,全部为红粒小麦;第4类不抗穗发芽,包括扬麦13、扬麦14、镇麦8号、鄂麦18、襄麦25、漯6010、CD-4共17份材料,其中郑麦9023也属于此类,几乎无休眠期,极易发芽。     

外源ABA对两粒色小麦品种穗发芽及品质的影响

【目的】西南麦区收获季多阴雨导致籽粒易穗发芽是造成该区域小麦品质变劣和商品性差的重要影响因素。研究脱落酸（ABA）喷施时期和喷施浓度对小麦穗发芽抑制效果及其对小麦籽粒品质的影响,提出适宜该区域的ABA喷施组合技术模式,为生产上利用植物生长调节剂调控穗发芽和改善小麦品质提供理论依据与技术支撑。【方法】以易穗发芽白皮小麦品种中科麦138和抗穗发芽红皮小麦品种绵麦367为试验材料,在灌浆初期（15 DAA）、灌浆后期（30 DAA）以及生理成熟期（35DAA）,喷施不同浓度ABA（0、50、100 mg·L ^-1）,研究其对两粒色小麦品种穗发芽表型,灌浆期间α-淀粉酶活性、籽粒可溶性糖和淀粉含量动态,收获后籽粒蛋白质、湿面筋含量、沉淀值,淀粉组分及RVA特征值的影响。【结果】（1）花后喷施不同浓度ABA对小麦穗发芽均有抑制作用,2个年度均以花后30 d喷施抑制发芽效果最好;收获期雨水较少年份（2018年）施用50 mg·L ^-1喷施浓度即可,中科麦138生理成熟期及蜡熟期的粒发芽率较对照下降13.8和3.8个百分点,绵麦367则较对照下降23.5和9.7个百分点;收获期雨水较多年份（2019年）则以100 mg·L ^-1喷施浓度抑制作用更优,中科麦138生理成熟期及蜡熟期的粒发芽率较对照下降22.5和19.6个百分点,绵麦367则较对照下降10.0和12.0个百分点;同时,不同时期不同浓度ABA处理后对种子发芽的抑制作用均在收获后60 d得以解除,不影响后续正常发芽。（2）外源喷施ABA后可降低α-淀粉酶活性,对穗发芽敏感期（花后35—45 d）α-淀粉酶活性抑制作用显著,以花后30 d喷施抑制效应最好,该时期喷施100 mg·L ^-1ABA,花后45 d籽粒α-淀粉酶活性较对照下降30.1%,可溶性糖含量较对照下降41.9%,而淀粉含量较对照提高10.2个百分点,淀粉水解受到抑制。（3）喷施ABA后可提高蛋白质质量,100 mg·L ^-1喷施浓度处理的沉淀值较CK提高4.3%—8.8%;外源喷施ABA对籽粒淀粉组分及面粉糊化特性影响更大,处理后支链淀粉含量增加进而总淀粉含量增加;100 mg·L ^-1喷施浓度处理的支链淀粉和总淀粉含量分别较CK增加8.1和7.6个百分点,直/支比下降18.2%,面粉糊化特性进一步改善,降落值、峰值粘度和崩解值提升,随浓度增大呈增加趋势,100 mg·L ^-1喷施浓度处理的降落值、峰值粘度和崩解值较CK提高幅度分别为20.9%—24.2%、26.5%—51.4%和12.4%—43.4%。【结论】西南麦区于花后30 d喷施50—100 mg·L ^-1ABA,可有效抑制穗发芽敏感期α-淀粉酶活性,抑制淀粉水解,降低穗发芽率和粒发芽率,提高蛋白质质量,并可增加支链淀粉含量和总淀粉含量,降低直/支比,改善面粉的糊化特性,可作为西南麦区生育后期增强小麦穗发芽抗性及减损提质的重要栽培管理措施,建议加大其示范与推广力度。     

中国小麦抗穗发芽种质资源的挖掘与创制

根据4年的表型数据,并结合实验室开发和鉴定的13个分子标记,对我国833份小麦种质资源（主要包括278份小麦微核心种质、124份地方品种和431份现代推广品种及高代品系）穗发芽抗性进行鉴定。结果表明,13个分子标记鉴定的抗/感穗发芽等位类型间相对发芽指数（RGI）差异均达显著或极显著水平,其中TaMFT-222和Ta MFT-194标记鉴定的差异最大,U值分别为14.98**和11.30**,均达极显著水平,其优异等位类型可以降低相对发芽指数0.21～0.32。其次是Sdr2A、CNGC2AL、Vp1-b2、Ta MKK3-A、PM19、CAPS-2AL、A17-19和EX06323标记,其等位类型间穗发芽抗性差异也均达极显著水平;Qsd1和Barc321标记也能显著区分穗发芽抗性。共计鉴定出63份穗发芽抗性较好的种质资源,其中达到抗的有41份,多为红皮品种和地方品种;达到中抗的有22份,白皮半冬性居多。利用分子标记辅助选择,并结合杂交聚合,创制出12份穗发芽抗性水平达到中抗和抗的种质资源,至少携带3个抗穗发芽基因/位点。该结果为抗穗发芽新品种选育提供重要遗传资源。     

大田野生麦苗穗发芽抗性的鉴定与遗传分析

为获得小麦高抗穗发芽种质资源并阐明其遗传背景。以秋收后冬小麦播种前,大田刚萌发出土的野生麦苗为试材,进行集中移栽种植,观测生长一致性、遗传稳定性,淘汰遗传尚不稳定株系,对获得的118个遗传稳定的野生麦苗系进行综合农艺性状调查和穗发芽抗性测定,选出4个综合农艺性状好且高抗穗发芽的种质系。利用SSR分子标记技术分析4个种质系、节节麦及收集野生麦苗地块前5～10年间本地块主栽小麦品种的基因组DNA。通过以上研究,发现有78.8%的野生麦苗系都高抗穗发芽,其中19.5%的野生麦苗系的穗发芽率为0;通过SSR分子标记分析发现4个高抗穗发芽种质系是节节麦和以前主栽小麦品种的杂交后代。收集、移栽、选择、鉴定秋后大田野生麦苗是一条获得小麦抗穗发芽种质资源的新途径。     

湖北省白皮小麦品种穗发芽抗性鉴定及改良

鉴定了湖北省本省育成和外引的12个白皮小麦(Triticum aestivum L.)品种的穗发芽抗性,比较了室内整穗发芽法和田间自然鉴定法的优劣,分析了系谱法经验选择的效果。结果表明,湖北省本省育成的白皮小麦品种具有一定的穗发芽耐性,而外引品种高感穗发芽;室内整穗发芽法和田间自然鉴定法均可提高穗发芽选择,以室内整穗发芽法效果较好,采用改良系谱法结合室内整穗发芽法鉴定是抗穗发芽育种的一种有效途径。     

小麦抗穗发芽特性的研究

1986—1987年研究了16份小麦品种(系)的抗穗发芽特性。结果表明,不同品种收获前籽粒都可能出现最高发芽率(HGR)或穗发芽危险期(SDP),SDP的长短和出现时间及HGR的大小因品种而异;a淀粉酶只在籽粒临近成熟时才与穗发芽有关;颖壳的发芽抑制物和机械抑制力对籽粒吸水和穗发芽都有重要作用。据此,小麦抗穗发芽可分为三种型式,并且评价了各品种在抗穗发芽中的地位,以万县白麦子、江安油麦和巴州大白麦最抗穗发芽;库尔勒红冬麦、84—1155和81—5最不抗穗发芽。作者认为,选择颖壳中有较多发芽抑制物的材料是抗穗发芽育种的有效手段之一。     

小麦抗穗发芽品种资源的筛选

[目的]利用已报道的抗穗发芽共显性STS标记Vp1B3,筛选适宜黄淮麦区和长江中下游麦区种植的抗穗发芽白粒小麦品种。[方法]对57份黄淮麦区和长江中下游麦区的主要品种（系）及地方品种于2007年测定种子萌发指数（GI）,并用标记Vp1B3对选取的品种做PCR扩增。[结果]标记Vp1B3扩增出抗性条带845、569 bp和感穗发芽条带652 bp 3种类型的片段,其频率分别为7.0%、26.3%和66.7%,且3种基因型品种之间的GI值差异均达到极显著水平。[结论]验证了标记Vp1B3能对不同品种的穗发芽抗性进行有效筛选;筛选出2份GI值〈20%的白粒抗穗发芽小麦品种,丰产3号和万县白麦子,可作为穗发芽抗性育种中的有用资源。