小麦穗粒数QTL整合与元分析

小麦穗粒数是由多基因控制的复杂数量性状。为发掘控制小麦穗粒数(KNS)的真实主效数量性状位点(quantitative trait loci, QTL),本研究利用生物信息学手段,借助小麦高密度分子标记遗传图谱,对来自不同遗传作图群体的控制小麦穗粒数的163个QTL位点进行图谱整合、映射和元分析。结果表明,目标性状QTL在小麦21条染色体上不均匀分布,在2B染色体上最多,在7D染色体上最少;建立控制小麦KNS的QTL一致性图谱,最终获得35个一致性QTL(meta quantitative trait loci, MQTL)位点及其紧密连锁的候选分子标记,置信区间最小可达到0.55 cM。     

小麦籽粒WSC含量QTL的整合与元分析

在干旱胁迫条件下,小麦营养器官暂贮性可溶性碳水化合物(Water-soluble carbohydrates,WSC)是小麦籽粒灌浆所需的重要碳源。为发掘控制小麦籽粒WSC含量的真实主效数量性状位点(Quantitative trait loci,QTL),利用生物信息学方法,借助小麦高密度分子标记遗传图谱,对来自不同遗传作图群体的控制小麦籽粒WSC含量的168个QTL位点进行图谱映射和元分析。结果发现,142个QTL定位区间与参考图谱有共有标记,其中92个QTL对籽粒WSC含量的表型变异具有增效效应,50个QTL具有减效效应。建立控制小麦籽粒WSC含量的QTL一致性图谱,获得16个"一致性"QTL(Meta quantitative trait loci,MQTL)位点及其连锁标记,MQTL置信区间最小达到0.77cM。     

小麦的耐盐性及其改良研究进展

盐碱地是影响作物生产的主要因素,培育耐盐小麦品种是有效利用盐碱地、提高经济效益的最佳途径。就小麦耐盐机理、耐盐性鉴定方法、种质鉴定与品种选育、外源基因利用、耐盐性遗传和耐盐基因克隆等6个方面的研究现状进行了简要概述,提出了进一步改良小麦耐盐性的方法和对策。     

小麦种质资源耐盐性鉴定

盐碱胁迫严重影响农作物的生长发育，制约农作物产能的提升。本试验以国内外引进的40份小麦品种（系）和新疆2个主栽品种为材料，在0、300、600、900 mmol·L^-1 NaCl浓度下模拟盐胁迫环境，研究不同浓度NaCl对小麦芽期农艺表现的影响，以期筛选出耐盐小麦品种。结果表明，测定的8项生长指标在42份种质资源之间存在显著差异。通过相关性分析、主成分分析、相对耐盐系数以及综合耐盐系数分析，鉴定出1份极耐盐品种（宁春45），1份耐盐品种（新冬39），2份较耐盐品种（濮兴5号和济麦21），这4份种质材料可用于南疆盐碱地小麦耐盐品种选育。     

根据Na／K比判断小麦耐盐性

对耐盐品种和盐敏感品种的Ｎａ／Ｋ比进行测定，以小麦籽粒和秸秆中的Ｎａ／Ｋ比高于或低于某一特定水平表示其耐盐性。这一事实得到了激素浸种处理结果的支持。根据两个盆栽试验的结果，当籽粒中Ｎａ／Ｋ比〈０．１５，秸秆中Ｎａ／Ｋ比〈０．４及分蘖期Ｎａ／Ｋ比为０．５时，则认为该品种耐盐。     

部分美国小麦种质资源的耐盐性鉴定

为筛选高抗性的优质小麦资源,对通过前期抗病性和品质鉴定筛选出的7份优质美国冬小麦品种的耐盐性进行了鉴定。结果表明,盐胁迫下7个小麦品种的发芽率、相对根长、相对芽长、根系活力、叶绿素含量、净光合速率、蒸腾速率和气孔导度均有不同程度的下降;过氧化物酶活性、超氧化物歧化酶活性、可溶性蛋白含量、丙二醛含量、可溶性糖含量、脯氨酸含量、相对质膜透性和胞间CO2浓度则均有不同程度的上升。聚类分析结果表明,Hitch、TVT0PL-9和对照西农509为高耐盐品种;NE09L-47、NE09L-60-2和TVT09L-1为耐盐品种;NE09L-12和TVT09L-16为中耐盐品种;对照中国春为盐敏感品种。     

大豆苗期耐盐性的遗传及QTL定位分析

利用重组自交系群体NJRIKY进行大豆苗期耐盐性的遗传及QTL定位分析。以每个家系的平均存活时间为耐盐指标,采用主基因+多基因混合遗传模型进行RIL遗传分析,结果表明,NJRIKY群体的耐盐性遗传符合F-3模型,即由3对主基因控制,没有多基因修饰,主基因遗传率是64.4%。利用Cartographer V.2.5进行QTL定位。结果显示,共检测到3个耐盐QTL,它们分别位于B1、G和K三个连锁群上,分别解释8.4%、17.9%和11.3%的表型变异。     

不同基因型小麦品种（系）的耐盐性评价

为筛选适合滨海盐碱地区种植的高耐盐性小麦品种,采用室内芽期和温室全生育期耐盐性试验相结合的方法,以高耐盐小麦品种山融3号为对照,研究了江苏省11个小麦品种的耐盐性。结果表明,宁06-171和扬麦11耐盐性强,并能获得较高的产量,可在滨海滩涂盐碱土地上进行推广,徐麦24和徐麦31的耐盐性较差。盐胁迫条件下影响小麦产量的主要限制因素为分蘖数、千粒重、穗数、叶片钾钠比,其中穗数为最主要的限制因素。     

基于TOPSIS法的小麦萌发期耐盐性评价

土壤盐渍化是影响小麦生长的重要环境因素,培育耐盐碱小麦品种是保障盐碱地小麦生产的途径之一,小麦材料的耐盐性评价和筛选是培育耐盐小麦新品种的重要基础。沧麦6005是一个国审耐盐碱小麦品种,利用叠氮化钠对沧麦6005进行化学诱变,获得73个诱变家系,对该家系群体在40%人工海水胁迫下进行萌发期耐盐性鉴定,并采用TOPSIS法进行耐盐性评价。结果表明：(1)在40%人工海水胁迫下,小麦萌发期的芽长、根长、芽鲜质量、根鲜质量均受到盐分离子的抑制作用,下降幅度普遍在50%～60%;(2)采用TOPSIS法和聚类方法相结合,可以实现小麦萌发期耐盐性的评价和等级划分;(3)TOPSIS法与隶属函数法的评价结果基本一致。TOPSIS法的计算过程简便、直观、快捷,可以作为小麦耐盐性评价的一种方法。     

不同夏玉米品种耐盐性综合评价与耐盐品种筛选

综合运用室内水培耐盐萌发测试与田间原位耐盐性鉴定,以黄淮海夏玉米区30个主推玉米品种发芽率、发芽势、胚芽长和胚芽重的相对值及盐碱地条件下产量表现作为耐盐性评价依据,采用加权隶属函数法和聚类分析对不同玉米品种耐盐性进行综合评价。结果表明,NaCl浓度≥160 mmol/L时,不同玉米品种萌发均受到显著抑制,萌发期盐胁指标迫敏感程度表现为相对发芽势>相对胚芽长>相对胚芽重>相对发芽率;子粒产量、发芽率、穗数和胚芽重与玉米品种耐盐性最为密切。根据加权隶属函数值和系统聚类分析,可将30个玉米品种分为耐盐性不同的4个类群,其中强耐盐品种4个、中等耐盐品种9个、盐敏感型9个、盐极敏感型8个。160 mmol/L NaCl可作为玉米萌发期耐盐性鉴定的适宜盐浓度,子粒产量、发芽率、穗数和胚芽重可用于玉米品种耐盐鉴选的主要指标。邦玉339、鲁单818、登海605和青农105可用于盐碱地玉米栽培。     

水分和盐胁迫下小麦种子萌发相关性状的QTL定位

小麦萌发期对水分和盐胁迫敏感,对该时期水分和盐胁迫下种子萌发性状进行QTL定位具有重要的意义。本研究以小麦“泰农18×临麦6号” RIL群体为材料,以20%PEG-6000溶液和100 mmol·L^-1 NaCl溶液分别模拟水分和盐胁迫环境,对种子萌发期10个性状进行了QTL定位。结果表明,在正常、水分胁迫和盐胁迫3种不同处理下各性状变异较大。相关分析表明,抗旱和耐盐可能是两个独立遗传的性状,胚芽鞘长可以作为节水抗旱的鉴定指标。3种处理下共检测到10个萌发相关性状的103个QTL,其中,17个为相对高频QTL（RHF-QTL）,分布在7条染色体（1A、3A、3B、4B、7A、7B和7D）上,平均贡献率为7.55%~15.97%。这些RHF-QTL形成4个QTL簇（QTL cluster,QC）,分布在3A、7A和7D染色体上。其中,7A染色体上的QC2包括3个RHF-QTLs（ QSdw-7A.1、 QGf-7A.1和 QGi-7A.1）,均与小麦耐盐性相关;7D染色体上的QC3包括2个RHF-QTLs（ QGi-7D.1、 QGdrc-7D.1）,均与小麦节水抗旱性相关。这2个QCs增加效应均来自母本泰农18。本研究获得的RHF-QTLs和QCs,可为小麦萌发期节水抗旱和耐盐分子标记辅助选择提供理论和技术支持。     

附加华山新麦草不同Ns染色体对小麦耐盐性的影响及其生理机制分析

为了解附加华山新麦草(Psathyrostachys huashanica Keng)不同Ns染色体对小麦耐盐性的影响及其相关生理机制,以小麦-华山新麦草全套二体附加系及其亲本7182为研究对象,对其进行150 mmol·L^-1、250 mmol·L^-1 NaCl溶液胁迫处理,测定其芽期和苗期的7个生长指标及6个理化指标,并进行分析比较。结果表明,盐胁迫下,供试材料芽期的芽长（SL）和根长（RL）、苗期的叶片鲜重（FW）下降最为明显;4Ns、5Ns、7Ns附加系在芽期、苗期的耐盐性显著高于受体小麦7182,其中7Ns附加系耐盐能力最强,150 mmol·L^-1和250mmol·L^-1NaCl胁迫下,耐盐等级分别为Ⅰ级（高耐）和Ⅱ级（耐盐）。盐胁迫下,5Ns、7Ns附加系叶片内SOD、POD活性最高,且叶片丙二醛（MDA）含量最低,相对电导率最小;4Ns附加系脯氨酸含量较高,丙二醛含量较少。可以认为,华山新麦草4Ns、5Ns、7Ns染色体附加到小麦后,分别依赖渗透调节、抗氧化机制增强受体小麦的耐盐能力,这些附加系材料可作为新种质应用于小麦耐盐性研究和育种。     

小麦-近缘物种染色体系耐盐性鉴定及分子标记筛选

为挖掘小麦-近缘物种耐盐种质,对215份小麦-近缘物种染色体系进行了耐盐性筛选与鉴定。结果表明,小麦-高大山羊草6S~l附加系和小麦-纤毛披碱草1Y~c附加系的萌发期耐盐性显著优于普通小麦中国春(CS),但仅后者的幼苗期耐盐性显著优于CS,说明纤毛披碱草1Y~c染色体上可能含有耐盐基因。为了获得1Y~c染色体特异标记,以小麦-纤毛披碱草1Y~c附加系及CS为材料,筛选染色体第一同源群PLUG引物,结果显示,TNAC1007、TNAC1028和TNAC1034为耐盐小麦-纤毛披碱草1Y~c附加系的特异引物,扩增条带大小分别为500bp、700bp和500bp。利用上述3对引物对一套小麦-纤毛披碱草附加系进行扩增,结果发现,上述3个多态性PLUG片段为纤毛披碱草1Y~c和1S~c染色体共有的分子标记,可用于辅助筛选与鉴定小麦-纤毛披碱草1Y~c或1S~c染色体重组体。     

不同玉米品种对盐胁迫的响应及耐盐性筛选

选用全国不同区域的41个玉米品种为试验材料,研究不同浓度NaCl对41个玉米品种各项指标的影响,以这些指标的耐盐系数为评价依据,利用主成分分析与隶属函数法对供试玉米品种的耐盐性进行评价。结果表明,随着盐浓度增加,相对发芽势、相对发芽率、耐盐指数、单株鲜重与单株干重呈下降趋势;根冠比、电导率、丙二醛(MDA)含量、超氧化物歧化酶(SOD)活性与过氧化物酶(POD)活性呈先上升后下降趋势;盐害指数与脯氨酸(PRO)含量呈上升趋势。利用主成分分析将原来的12个指标转换为耐盐指数、单株干重、POD、SOD、PRO和根冠比6个综合指标。根据综合评价值(D值),可将41个玉米品种分为高度耐盐、中度耐盐、耐盐、中度敏感和高度敏感5个等级,其中,高度耐盐品种有6个,分别为新玉24、西蒙3358、葫新712、翔禾9918、先玉335和金丰捷607。     

人工模拟水分胁迫条件下小麦幼苗抗旱性鉴评指标的分析

为了明确小麦幼苗抗旱性鉴定评价的最佳时期和有效指标,以小麦加倍单倍体(Doubled haploid,DH)群体的150个株系为材料,采用模拟干旱胁迫法,研究了水分胁迫及复水条件下,幼苗叶片相对含水量、叶片相对电导率、根冠比、根干重和最大根长等五个抗旱相关性状的动态变化和遗传力,分析了各性状及其与平均隶属函数值之间的关系.结果表明,在水分胁迫72 h(WS72)和复水24 h(RW24)时,基因型之间的性状变异范围较大,是进行幼苗抗旱性鉴定评价的较好时期;平均隶属函数值不仅受各性状的直接影响,还受到性状之间交互作用的影响.在选择适当的与抗旱性关系密切性状的基础上,估算平均隶属函数,作为评价抗旱性的综合指标,可能是进行作物抗旱性综合评价的有效途径.     

粗厚山羊草细胞质对普通小麦耐盐性的遗传效应

以具有粗厚山羊草(Aegilops crassa 6x)细胞质的异源细胞质小麦为材料，采用加盐培养基进行幼穗愈伤组织诱导(生长)、盐溶液种子发芽、盐溶液幼苗培养和戍株模拟盐池生长等方法研究了粗厚山羊草细胞质对小麦耐盐性的遗传效应，旨在为小麦耐盐育种提供理论依据和种质资源材料。结果表明：粗厚山羊草细胞质对小麦的耐盐性具有明显的遗传效应，其效应值的性质、大小与核亲本品种的基因型有关，在特定的核质组合中粗厚山羊草细胞质可明显提高小麦的耐盐性。异质系Ae.crassa 6x-鉴26和Ae.crassa 6x-SMH1694在幼穗愈伤组织诱导、种子发芽阶段和三叶期的耐盐性比相应核亲本明显增强。返青期和成熟期的鉴定结果表明，一些经核基因型改良的粗厚山羊草细胞质小麦的耐盐性超过或接近抗盐对照品种科遗26。进一步研究粗厚山羊草细胞质提高小麦耐盐性的遗传机制，必将拓宽小麦耐盐育种途径。