小麦显性矮秆基因复等位多态特性研究

 世界小麦矮化育种主要使用隐性矮源。在普通小麦中发现的显性矮源均因导致植株极度矮化（20~55　cm）而未能在小麦育种中广泛应用。笔者发现,将显性矮源矮变1号（4DS携带Rht10,25~30 cm）及矮苏3（4BS携带Rht3,55 cm）的原种大群体种植或施以诱变因子并将其与中、高秆的小麦品种杂交、回交,从其分离世代的大群体中,均可选择到一些株高呈不同程度提升的稳定的突变株系。采用近等基因系法对不同株高突变衍生系的研究表明：其提升的株高真实遗传,各自均携带一个不同株高的半显性矮秆基因,随突变衍生系株高的提升,近等基因系的产量性状显著优化。采用标志基因测交法以及生理生化遗传标记对突变衍生系携带的不同株高的半显性矮秆基因重新进行了基因定位,确认它们分别与Rht10及Rht3的座位相同,因而均是其突变衍生的复等位基因。提出显性矮秆基因具有"复等位多态特性",即极度矮化的显性矮秆基因容易突变为一群株高提高程度不同的、可以达到小麦育种理想株高的半显性矮秆复等位基因。     

近等基因系法对小麦显性矮源的研究

【目的】开拓小麦育种新矮源，克服自小麦矮化育种“绿色革命”以来，仅使用Rht1、Rht2、Rht8等少数几个隐性矮源的局限性，为选育高度集约化的小麦新品种提供条件。【方法】将国内外已定名的5个显性矮源Rht10、Rht3、Rht12、Rht21、奥尔森矮（Olesen dwarf）和西南大学农学与生物科技学院培育与征集的7个致矮力弱的显性矮源回交导入4个中、高秆（85～105 cm）轮回父本品种（BC4F1），建立了4套矮秆基因的近等基因系。2005～2006两年，在非竞争群体条件下开展了近等基因系的多因素品系比较试验，研究矮源及轮回父本遗传背景两个主因素对近等基因系主要农艺性状的影响效应。【结果】12个显性矮源在本试验统一遗传背景条件下株高为37.9～74.3 cm，显性矮源的株高与其株粒重呈高度正相关（r=0.8884），株高每上升1 cm，则株粒重增加0.24 g。随显性矮源株高的提升、致矮力减弱，其近等基因系的农艺性状得到改善。显性矮源的株高提升到60 cm以上时，即有可能达到和超过中、高秆轮回父本的单株生产力，从而作为新型矮源应用于小麦矮化育种。此外，12个显性矮源具有一致的延迟早熟轮回父本抽穗以及降低轮回父本千粒重的多效性效应，这些不利的多效性效应可以通过轮回父本遗传背景的修饰作用加以改良。【结论】株高在50 cm以下的强致矮力显性矮源，难以直接用于小麦育种，但通过矮秆主基因突变以及特殊遗传背景的修饰等途径可以衍生出株高呈不同程度提升、以致达到70～80 cm理想株高的弱致矮力显性矮源。加强株高提升的弱致矮力显性矮源的研究是将显性矮源应用于小麦杂交育种的有效途径。推荐株高在60～75 cm的弱致矮力显性矮源SW07、SW05、女水妖矮、SW02、Rht21用于小麦矮化育种。     

The Value of Different GA Insensitive Rht Dwarfing Genes in Winter Wheat Breeding

The value of different dwarfing genes in winter wheat breeding was studied using 6 nearisogenic lines carrying different Rht dwarfing genes over three years experiment.Results showed that both the Rhtl and Rht2 semi-dwarfing genes had significantly positive effects on kernel number and grain weight per spike, and had significantly negative effects on 1 000-grain weight comparing to the tall line(rht) and the Rht3 line.The Rht3 dwarfing gene had a significantly negative effect on kernel number per spike,and had positive effect on 1 000-grain weight. The combination of the Rht2 and Rht3 gene showed significantly negative effect on yield components. All of these 5 dwarfing or semidwarfing genotypes mentioned above had a significantly negative effect on plant height and no significant effect on the area of flag leaf, spikelets per spike and spike length.     

小麦矮秆基因导入八倍体小黑麦研究初报

采用NCⅡ设计,用6个不同株高类型(高、中、矮各2个)八倍体小黑麦作母本,用含Rhtl,Rht2,Rht3,Rht10,和RhtlRht2Rhty的5个小麦矮源作父本配制30个杂交组合,通过F_1的显性度(D值)、降秆强度(R值)及F_2株高分布频率,分析了Rht基因在不同株高类型八倍体小黑麦中的反应。主要结果为:1)不同矮秆基因对高、中、矮秆小黑麦降秆趋势一致,即对高秆小黑麦降秆效果最强,中秆次之,矮秆最弱,而不同矮秆基因降秆作用大小顺序为:Rht10>Rht3>Rht1Rht2Rhty>Rht1Rht2.2) 各矮秆基因在F_2染色体数分布不平衡的遗传背景下表达基本正常,Rht10、Rht3显示以矮秆为主的高低峰分布,农林10号、OlesenDwarf显示正态分布,3)连续回交能提高矮秆小黑麦株的选择效率。     

宁夏春小麦矮秆基因分子标记检测分析

[目的]分析宁夏春小麦育种材料常用矮秆基因的分布,为本地小麦改良株高性状提供理论依据。[方法]以宁夏大学小麦遗传育种实验室212个(其中54个材料由中国农业科学院引进)春小麦育种亲本为材料,调查其株高、穗长、穗下茎节等农艺性状,利用分子标记检测分析材料中常用矮秆基因Rht-B1b(Rht1)、Rht-D1b(Rht2)和Rht8的分布。[结果]中国农业科学院引进材料的株高、穗长、穗茎节的平均值(分别为69.2、7.8、28.5 cm)明显低于现有亲本材料(分别为83.6、11.1、32.0 cm)。矮秆基因检测发现166份材料携带Rht-B1b基因,占总检测材料的75.1%;88份材料含有Rht-D1b基因,占39.8%;191份材料含Rht8基因,占总检测材料的86.4%。携带Rht-D1b基因的9个材料同时含有Rht-B1b和Rht8基因。其中,引进材料中Rht8、Rht-B1b、Rht-D1b分别占85.1%、72.0%、33.3%,与整体材料中各矮秆基因分布相似。[结论]目前宁夏春小麦育种材料中普遍含有矮秆基因Rht8,其次是Rht-B1b,但主栽品种和主推品种以及核心育种亲本材料均含有Rht-D1b,即现有亲本材料中含Rht8+Rht-B1b的材料所占比例较Rht8+Rht-D1b多,但新培育的品种以含有Rht8+Rht-D1b为主。这可能是主栽品种宁春4号(Rht8+Rht-D1b)在当地长期种植,并作为育种骨干亲本被长期利用的结果。     

矮秆小麦XN0004的矮秆基因Rht21的染色体臂定位

XNOOO4是青431与小偃6号杂交选育的一个新的具有部分矮秆显性效应的小麦新矮源品系。和高秆亲本相比,其杂种F_1代的降秆作用平均为13.8％,对外源赤霉酸反应不敏感,在杂种小麦研究中,其配合力优良,增产显著,穗粒数增加,抗倒能力增强,收获指数提高等,无某些矮源对杂种F_1产生的不良效应,是杂种小麦比较理想的矮秆亲本,可作为常规育种的优良矮秆品种资源。用中国春缺—四体和双端体分析的方法,对XNOOO4丰矮秆显性基因进行了染色体定位,证明其矮秆显性基因位于2A染色体的短臂上,是一个不同于世界上已定位的20个Rht基因的新矮源,故暂定名为显性矮秆基因Rht21。     

用于伏尔加河地区矮秆春小麦育种的Rht基因的研究和选择

对小麦品系Ｓａｒａｔｏｖｓｋａｙａ２９的不同Ｒｈｔ等位的一套近等基因系进行了田间试验,以测定６个矮杆基因的育种值。在不灌溉、灌溉并施用不同剂量的肥料（Ｎ１２０,Ｐ１００,Ｋ６０和Ｎ１８０,Ｐ１６０,Ｋ１００）三种条件下测定Ｒｈｔ基因对株高、产量及产量构成因子、品质的影响。结果表明,Ｒｈｔ基因可以用于伏尔加河地区条件下魏杆小麦品系的选育。     

小麦矮秆突变体矮秆基因的遗传分析

目前在小麦中虽然已经命名了20余个矮秆基因,但小麦矮秆基因资源应用单一化的现状仍然存在,因此对小麦新矮源的筛选与研究显得十分必要。本研究以1个小麦矮秆突变体‘矮128’为材料,通过赤霉酸处理、遗传分析、基因等位性测验和DNA分子标记等手段分析了该矮秆突变体矮秆基因的性质及可能来源。结果表明:‘矮128’属赤霉酸不敏感型矮秆突变体,其矮秆性状受1对隐性基因控制,该基因与Rht8、Rht9、Rht13、RhtB1b(Rht1)、RhtD1b(Rht2)、RhtD1c(Rht10)和Rht16等矮秆基因不是等位基因,也不同于Rht4、Rht5、Rht8、Rht9、Rht12、Rht13等6个已知矮秆基因。尽管如此,‘矮128’中的矮秆基因是否为新的矮秆基因仍然需进一步的遗传分析加以明确。     

The Effects of Dwarfing Genes （Rht-B1b,Rht-D1b,and Rht8） with Different Sensitivity to GA3 on the Coleoptile Length and Plant Height of Wheat

Understanding the effects of wheat dwarfing genes on the coleoptile length and plant height is crucial for the proper utilization of dwarfing genes in the improvement of wheat yield. Molecular marker analysis combined with pedigree information were used to classify wheat cultivars widely planted in major wheat growing regions in China into different categories based on the dwarfing genes they carried. The effects of the dwarfing genes with different sensitivity to gibberellins （GA3） on the coleoptile length and plant height were analyzed. Screening of 129 cultivars by molecular marker analysis revealed that 58 genotypes of wheat contained the dwarfing gene Rht-B1b, 24 genotypes of wheat contained Rht-D1b gene and 73 genotypes of wheat possessed Rht8 gene. In addition, among these 129 cultivars, 35 genotypes of wheat cultivars contained both Rht-B1b and Rht8 genes and 16 genotypes of wheat cultivars contained both Rht-D1b and Rht8 genes. Wheat cultivars with the dwarfing genes Rht-B1b or Rht-D1b were insensitive to GA3, while the cultivars with the dwarfing gene Rht8 were sensitive to GA3. Most of the wheat genotypes containing combination of Rht8 gene with either Rht-B1b or Rht-D1b gene were insensitive to GA3. The plant height was reduced by 24.6, 30.4, 28.2, and 32.2%, respectively, for the wheat cultivars containing Rht-B1b, Rht-D1b, Rht-B1b ＋ Rht8, and Rht-D1b ＋ Rht8 genes. The plant height was reduced by 14.3% for the wheat cultivar containing GA3-sensitive gene Rht8. The coleoptile length was shortened by 25.4, 31.3, 28.4 and 31.3%, respectively, in the wheat cultivars containing Rht-B1b, Rht-D1b, Rht-B1b ＋Rht8 and Rht-D1b ＋ Rht8 genes, while the coleoptile length was shortened only by 6.2% for the wheat cultivar containing Rht8 gene. We conclude that GA3-insensitive dwarfing genes （Rht-B1b and Rht-D1b） are not suitable for the wheat improvement in dryland because these two genes have effect on reducing both plant height and coleoptile length. In contrast, GA3- sensitive dwarfing gene （Rht8） is a relatively ideal candidate for the wheat improvement since it significantly reduces the plant height of wheat, but has less effect on the coleoptile length.     

赤霉素敏感性不同矮秆基因对小麦胚芽鞘长度和株高的效应

 【目的】明确赤霉素敏感性不同的矮秆基因对小麦株高和胚芽鞘长度的效应,促进小麦不同矮秆基因的合理利用。【方法】利用分子标记和系谱分析相结合,对中国小麦主产区部分小麦品种及品系中所含的矮秆基因Rht-B1b、Rht-D1b和Rht8进行分类,结合田间株高和室内胚芽鞘长度调查,比较赤霉素（GA3）敏感性不同的矮秆基因对胚芽鞘长度和株高的效应。【结果】分子标记检测结合系谱分析对129份供试品种进行分类,含有矮秆基因Rht-B1b的小麦品种58份,含有Rht-D1b的24份,含有Rht8的73份。其中35份品种含有2个矮秆基因Rht-B1b和Rht8,16份品种含有Rht-D1b和Rht8。赤霉素敏感性检测发现含有矮秆基因Rht-B1b或Rht-D1b的小麦品种多对赤霉素反应不敏感,含有矮秆基因Rht8的小麦品种多对赤霉素反应敏感,而同时含有2个矮秆基因Rht-B1b+Rht8或Rht-D1b+Rht8的小麦品种绝大多数对赤霉素反应不敏感。赤霉素不敏感的矮秆基因Rht-B1b和Rht-D1b以及同时含有赤霉素不敏感和赤霉素敏感2个矮秆基因的小麦品种（Rht-B1b+Rht8和Rht-D1b+ Rht8）降低株高的效应较大,分别为24.6%、30.4%、28.2%和32.2%,而赤霉素敏感的矮秆基因Rht8降低株高的效应为14.3%。赤霉素不敏感的矮秆基因Rht-B1b、Rht-D1b以及Rht-B1b+Rht8和Rht-D1b+Rht8在降低株高的同时,也缩短了胚芽鞘长度,其效应分别为25.4%、31.3%、28.4%和31.3%,而赤霉素敏感的矮秆基因Rht8缩短胚芽鞘长度的效应较小,仅为6.0%。【结论】以上分析结果表明,赤霉素不敏感的矮秆基因Rht-B1b和Rht-D1b在降低株高的同时也限制了胚芽鞘的伸长,不适于旱地小麦改良利用,而赤霉素敏感的矮秆基因Rht8既降低了株高又不影响胚芽鞘长度,是旱地小麦改良中比较理想的矮秆基因。     

Rht-B1b,Rht-D1b,Rht-B1c小麦矮秆基因及其互作对小麦农艺性状的影响

利用2套近等基因系,在人工模拟气候室,研究了不同Rht近等基因系营养性状的遗传差异.结果证明:Rht-B1b和Rht-D1b矮秆基因系不但具有很好的降秆作用,而且可以在生长前期形成较多的干物质和较坚硬的秆子,为后期籽粒产量的形成奠定基础;Rht-D1b半矮秆基因根系长度明显长于其它基因系,可能较其它基因系具有较强的耐旱能力;Rht-B1c基因系的分蘖数量及次生根或总根发生量多于其它基因系,无论苗高或株高均显著低于其它基因系,可在单纯的提高单株分蘖或次生根生长量及降秆为目的的育种中发挥一定作用.     

导入Rht10基因的八倍体小偃麦的农艺性状遗传分析

将矮秆基因Rht10导入八倍体小偃麦中获得了染色体数为2n=56的矮秆稳定材料攀89074-1-1-1，其中Rht10基因表现了极强的降秆能力，同时攀89074-1-1-1的幼苗对赤霉酸反应不敏感，表明Rht10基因能在八倍体小偃麦遗传背景中正常表达，用该矮秆小偃品系与含有小麦-簇毛麦6VA/6AL易位系92R137杂交，对F2群体的植株株高及其它农艺性状的遗体分析表明，Rht10基因在杂交后代中呈显性遗传，从该群体中能够获得一批半矮秆、分蘖力强、抗锈病和白粉病的株系，可望从中培育结合中间偃麦草和簇毛麦优良基因的中间材料。     

小麦主要显性矮源致矮力及遗传分析

选用7个显性矮源与11个普通小麦品种按不完全双列杂交,研究显性矮源对株高的致矮能力及遗传效应。结果表明：矮变1号致矮能力最强,奥尔森,矮苏3和西农02致矮能力较强,BAU-Rht21,BUA-Rht12和西农10的致矮能力较弱;西农02的致矮能力与奥与森,矮苏3相当,与矮变1号的致矮能力差异极显著,其致矮能力比矮变1号大为减弱,西农02不同于矮变1号,显性矮源所配组合F1代株高的狭义遗传力和广义遗传力都比较高,F1代株高主要受加性效应的影响,各显性矮源的加性效应值均为负效应,杂交父本的加性效应值除了91-27亲本的加性效应值为负效应外,其他亲本的加性效应值均为正效应;各个显性矮源F1代株高与杂交父本株高的相关系数均达显著或极显著相关,根据回归方程的预测,除了矮变1号以外,其他显性矮源F1代株高均可达到理想株高。     

河北省主要小麦育成种矮源研究

利用赤霉酸敏感性测定和系谱追踪方法，对河北省历年来培育的主要冬小麦品种的矮秆基因进行了鉴定分析。结果表明：７０．８％的品种的矮秆基因来自农林１０号；２２．２％的品种的矮源为赤小麦；６．９％的品种的矮源为郑引１号。５２．４％的河北省定名品种的矮秆基因来自赤小麦。部分品种的矮源还不清楚。     

利用STS标记检测CIMMYT小麦品种（系）中Lr34/Yr18、Rht-B1b和Rht-D1b基因的分布

 【目的】明确慢锈基因Lr34/Yr18和矮秆基因Rht-B1b（Rht-1）、Rht-D1b（Rht-2）在CIMMYT小麦品种中的分布,帮助慢病性品种选育和株高改良。【方法】使用3个STS标记,检测慢锈基因Lr34/Yr18和矮秆基因Rht-B1b、Rht-D1b在263个CIMMYT小麦品种和高代品系中的分布。【结果】csLV34标记在含Lr34/Yr18的材料中扩增出一条150bp的特异带,在不含Lr34/Yr18的材料中扩增出229bp的特异带;利用2对互补引物NH-BF.2/WR1.2和NH-BF.2/MR1对Rht-B1a和Rht-B1b基因进行检测,在携带Rht-B1a和Rht-B1b的材料中分别扩增出一条400 bp的特异带;利用DF/MR2标记检测Rht-D1b基因,在携带Rht-D1b的材料中,扩增出一条280 bp的片段。在263个品种中,57个品种携带Lr34/Yr18基因,占总数的21.7%;216个品种含Rht-B1b,占总数的82.1%;38个品种含Rht-D1b,占总数的14.4%。含双矮秆基因型（Rht-B1b+Rht-D1b）的品种有12个,不含这2个矮秆基因的品种（Rht-B1a+Rht-D1a）有21个。【结论】这3个STS标记可以方便、快速、准确地检测Lr34/Yr18、Rht-B1b和 Rht-D1b基因。在CIMMYT材料中,Rht-B1b基因频率很高,Rht-D1b较低。     

小麦航天诱变矮秆突变系SP_3代株高性状观察与分析

从航天育种专用卫星"实践八号"搭载的冬小麦邯6172诱变SP2代群体中筛选出6个矮秆突变株,对各SP3株系株高进行观察。结果表明:矮秆突变性状在SP3能充分表达,6个突变株系株高范围在51.25~61.54 cm,较原始亲本降低了5.43~15.72 cm,降低幅度为8.11%~23.47%。方差分析各矮秆突变系与原始亲本的株高差异,结果显示均达极显著水平。SP3株高性状稳定株系比例较低,只有6172SP矮3株系内株高差异不显著,占观察突变系总数的16.67%,其余突变株系株高仍在分离。在以改良株高为目标的小麦航天诱变后代选育中,SP3代要注重田间性状观察,依不同变异群体性状表现,可分别采取以株系为单位混合收获和以单株收获的选育方法。     

层次灰色准优势分析模型及应用

灰色准优势分析是重要的系统分析方法之一。为了克服已有灰色准优势分析模型没有考虑不同系统行为特征重要性差异及不能应用于由多层次相关因素构成的复杂系统分析的局限性,本引入加权平均合成法构造了复杂系统不同层次上相关因素绝对关联度的计算方法,建立了具有更广泛应用领域的层次灰色准优势分析模型,并以江苏省科技系统为例进行实证分析,验证了所建模型的有效性和实用性。本的结果拓展了灰色准优势分析的应用范围,为科学分析由多层次相关因素构成的复杂系统提供了一个新途径。     

小麦矮秆材料D2的F1致矮性及对株高结构的改良

用 D_2与19个中高杆小麦亲本杂交 F_1代研究表明:D_2对中高杆亲本有普遍的 F_1代致矮能力,其致矮力随高亲株高增加而增强。D_2对高亲株高的致矮力主要表现在下部三个节间,上部两节间缩短较少,故可提高 F_1代的株高结构指数。D_2与矮变1号、大姆指矮 F_1致矮力表现顺序为:矮变1号>大姆指矮>D_2。将 D_2的 F_1代致矮性引入杂交小麦育种体系,可望恢复系株高在82.6±10.3cm 时,F_1代株高降低至70.7±6.1cm 的高产小麦株高区间。     

257份小麦品种资源中矮秆基因的分子检测

矮秆基因Rht-B1b、Rht-D1b和Rht8等的广泛利用,不仅增强了小麦的抗倒性,而且提高了产量。明确矮秆基因的分布,可以为小麦矮化育种提供分子信息。采用STS和SSR标记检测257份小麦品种资源中Rht-B1b、Rht-D1b和Rht8基因的分布情况。结果表明,257份材料中, Rht8基因分布频率最高（106个品种,41.2%）,Rht-D1b次之（88个品种,34.2%）,Rht-B1b最低（70个品种,27.2%）。此外,部分材料中含有不同类型的矮秆基因组合,且分布频率不同,其中Rht-D1b+Rht8(25个品种,9.7%)＞Rht-B1b+Rht8(24个品种,9.3%)＞Rht-B1b+Rht-D1b(9个品种,3.5%)＞Rht-B1b+Rht-D1b+Rht8(5个品种,1.9%)。上述结果为小麦抗倒伏育种以及矮化育种提供了重要的参考信息。     

Rht基因对春小麦和硬粒小麦离体单雄生殖的影响

研究了离体条件下Ｒｈｔ基因对单雄生殖的影响。选用Ｒｈｔ基因的不同等位基因品系作为抗体材料,包括以砚小麦为背景的Ｒｈｔ１,Ｒｈｔ３、Ｒｈｔ１４及以硬粒小麦Ｃｈａｒｋｏｖｓｋａｙａ ４６为背景的Ｒｈｔ１４和Ｒｈｔ１。结果表明：不同的Ｒｈｔ遗传体系对愈伤诱导频率和植株再生率的影响不同。在砚小麦中,显性Ｒｈｔ５基因对单倍体产生的所有阶段都有明显的正向效应。而在硬粒小麦中,显性的Ｒｈｔ１４基因与其它秭妹相比