我国小麦主推品种穗发芽抗性鉴定及相关分子标记的评价

为了培育抗穗发芽品种,对我国10个小麦主产省份的75个品种进行了穗发芽抗性鉴定,同时利用3个分子标记Vp1B3、Xbarc310和Barc294对上述品种进行了分子检测。结果表明,不同品种间穗发芽抗性存在明显差异。Vp1基因的等位变异与穗发芽抗性关系不密切,Vp1B3标记难以用于品种的穗发芽抗性筛选。主效QTL(QPhs-3AS)与种子休眠关系密切,Xbarc310和Barc294可作为穗发芽抗性选择的重要参考,且Barc294较Xbarc310的选择效果好。上述结果为抗穗发芽小麦品种的改良和推广提供了重要信息。     

小麦穗发芽抗性分子标记的有效性检测与验证

小麦收获前穗发芽严重影响加工品质,来年种用价值以及产量.本研究利用万县白麦子/京411穗发芽重组自交系群体对已报道的第3染色体上有关穗发芽抗性分子标记XBarc321、XBarc310和XBarc57以及第4染色体上Xbarc170、Xgwm397和Xgwm269进行有效性检测,并在穗发芽抗性不同的40份地方品种以及推广品种中进一步验证,结果表明,小麦第3染色体上的分子标记XBarc321、XBarc310和XBarc57在穗发芽群体以及穗发芽抗性不同的品种中选择效应较大,尤其是XBarc321和XBarc310,证实该标记与穗发芽抗性紧密相关,而第4染色体上的分子标记在该群体中并没有显示与穗发芽相关.本研究结果为定位控制该群体中穗发芽抗性的QTL位点提供了重要信息.     

穗发芽抗性STS标记Vp1B3在中国小麦微核心种质中的检测

小麦在临近收获前发生穗发芽,不仅劣化小麦加工品质,而且降低小麦产量。提高小麦穗发芽抗性水平是小麦育种工作的重要目标之一。本实验以258份中国小麦微核心种质为试材,利用已报道的小麦穗发芽抗性标记Vp1B3对其进行多态性检测,以了解该抗性标记在中国小麦微核心种质中的分布规律,寻找新的等位变异类型,并结合部分品种的发芽指数,分析不同等位变异类型与穗发芽抗性之间的关系。结果表明：检测的258份供试材料中,a带型（13．9％）、c带型（41．1％）和e带型（34．5％）等3种带型为主要扩增带型,占总变异类型的89．5％;b、d、f带型为本研究所发现的新的等位变异类型,占总变异类型的2．4％。此外,杂合带型以及无扩增产物的分别占总变异类型的3．5％和4．6％。对选取的部分穗发芽抗性不同的材料进行统计分析,结果显示,c带型品种的发芽指数（GI,47．9％）明显高于a带型（GI,22．6％）和e带型（GI,24.3％）的品种,但c带型的品种中也存在GI值较低的高抗穗发芽品种,而a带型和e带型的品种中同时也出现了GI值较高的感穗发芽品种,说明小麦穗发芽的遗传机制比较复杂,其抗性不仅仅受Vp1B3基因控制,而是多种因素共同作用的结果。     

以关联分析发掘小麦整穗发芽抗性基因分子标记

利用分布于小麦全基因组的181对分子标记,分析264份自然群体的基因型,采用TASSLE软件的GLM和MLM模型检测与整穗发芽抗性紧密关联的标记位点,发掘相关位点内的优异等位变异。在2012年和2013年室内整穗发芽率、2013年田间自然降雨整穗发芽率3个环境中,共关联到20个显著位点(P<0.05),分布于小麦染色体1AS、2DS、3AS、3BL、4AL、5AS、5BL、6BS、6DS、7AL和7BL上。分别位于2DS和7BL上的分子标记gwm102和barc340同时在3个环境下关联到,属于稳定的抗性位点; 另有6个标记位点同时在2个环境下关联到; 其余12个标记位点仅在1个环境下关联到。位于7BL上的barc340标记位点为一新报道位点。从重复关联的8个标记位点内共检测出10种优异等位变异。barc28-229bp和barc28-217bp对提高整穗发芽抗性效应最显著,主要分布在地方品种中(如遂宁坨坨麦等),而gwm102-142bp和barc186-199bp效应虽然相对较小,但多分布在推广品种中(如扬麦158等),有利于穗发芽抗性分子育种的直接应用。     

小麦抗穗发芽研究进展

穗发芽对小麦的生产、加工和消费等方面带来诸多不利影响。小麦穗发芽受自身与环境因素的影响,其中子粒本身的休眠特性和α-淀粉酶活性与穗发芽联系紧密。近年来,利用分子标记和比较基因组学等方法研究小麦穗发芽发展迅速,已鉴定出大量与穗发芽抗性相关的分子标记,并定位到不同的染色体上。本文从穗发芽的危害、抗性机制、抗性遗传等方面阐述了小麦抗穗发芽的研究进展,并对今后重点研究方向进行了展望,以期为小麦抗穗发芽育种提供理论参考。     

分子标记Tamyb10D和TaDFR-B的有效性验证及对小麦抗穗发芽基因型的筛选

为了比较与小麦穗发芽抗性相关分子标记的有效性以及在白粒小麦品种中筛选出抗穗发芽的基因型材料,选择已报道的2个与穗发芽抗性相关的标记Tamyb10D和Ta DFR-B,对2套白粒小麦试材(78,103份)的穗发芽抗性进行综合筛选。结果表明:标记Tamyb10D可有效地用于白粒小麦穗发芽抗性筛选,而标记Ta DFR-B不适用于白粒小麦品种(系)材料的穗发芽抗性筛选的鉴定。通过分子标记Tamyb10D的筛选结果和发芽指数的评价,结合以前用分子标记Vp1B3的检测结果,在103份试材中筛选出5份具有高抗穗发芽基因型材料(GI10%),分别是:阆中白麦子、万县白麦子、陪陵须须白麦、川362和小白玉花,其单倍型分别是:Tamyb10D/Vp-1Bb、Tamyb10D/Vp-1Bb、Tamyb10D/Vp-1Bb、Tamyb10D/Vp-1Bb、Tamyb10D/Vp-1Bc;在另外一套(78份)试材中筛选出10份具高抗有穗发芽基因型材料(GI10%),分别为西农6028、克群、百农3217、开封124、郑州742、西昌5762、小偃5号、克壮、许跃6号和武农99,其单倍型均为Tamyb10D/Vp-1Bc。     

小麦穗发芽抗性相关Vp1基因启动子的分离及功能验证

成熟期穗发芽严重影响小麦产量和品质。Vp1是调节胚发育, 促进胚成熟和休眠的重要转录因子, 对小麦种子休眠和穗发芽抗性具有重要作用。本研究分离了普通小麦B基因组Vp1基因的启动子, 生物信息学预测结果表明, 其含有9个脱落酸响应元件ABRE、2个DREB和6个MYB干旱响应元件、3个赤霉素响应元件GARE、1个水杨酸响应元件TCA-E、2个茉莉酸甲酯响应元件TGACG-motif、4个SKn-1和1个RYREPE胚乳特异表达元件。采用5′端缺失的方法, 构建了系列含Vp1启动子不同区段融合GUS报告基因的瞬时表达载体和植物表达载体。通过基因枪转化小麦愈伤组织, 瞬时表达结果显示, Vp1启动子在无诱导的情况下不能启动GUS基因表达, 在低温、ABA、GA、PEG和NaCl诱导后可以启动GUS基因表达, 表现诱导表达特性, 且其诱导表达强度随启动子缺失片段长度变短而减弱。利用Gateway方法成功构建了6个启动子各缺失片段类型的植物表达载体, 并通过农杆菌介导转化四倍体小麦Stewart, 获得转基因植株。该启动子可有效启动GUS基因在转基因植株的花药、糊粉层、穗轴及根中表达, 其他组织中没有表达。当启动子片段大于660 bp时, 外源ABA可诱导启动子启动GUS基因在转基因植株茎节中的表达。     

抗穗发芽小麦品系的初步鉴定

为了选育优质、高产、抗病,且抗穗发芽的小麦新品种,我们用模拟人工降雨的方法对56份品系（种）进行了抗穗发芽的鉴定,其中红兴隆科研所后备材料48份,从国外引进的材料8份,以目前黑龙江省主栽品种龙麦26为对照,鉴定出综合性状好、抗穗发芽的品系提升下一级试验,同时为亲本圃提供抗穗发芽的育种基础材料。     

小麦抗穗发芽研究进展

本文主要从影响穗发芽的因素、抗性机理、遗传特性及抗性品种选育等方面,综述了当前我国小麦抗穗发芽的研究进展。认为抗穗发芽与种皮色级、穗部性状、吸水速率、α-淀粉酶活性及ABA等激素有关,低α-淀粉酶活性是抗穗发芽的主要机理,抗穗发芽的遗传主要由数量性状控制,抗性的显隐性因组合的不同而不同,而且有明显的倾母遗传特点,仅有少数组合表现出主效基因的作用。以影响穗发芽的主要因素α-淀粉酶为切入点,对影响α-淀粉酶活性的调控因子α-淀粉酶抑制剂和硫氧还蛋白在小麦中的生物学功能及抗穗发芽解决途径进行了论述。     

小麦穗发芽抗性的4个分子标记有效性检验

为筛选出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或种质资源,以36份黄淮麦区和长江中下游麦区的主要品种（系）及地方品种为研究对象,对已报道的4个与穗发芽抗性相关的分子标记：Vp1B3、Xgwm155、Xgwm269和Xbarc170进行有效性验证。测定参试材料种子萌发指数（GI）,并用上述4种标记进行PCR扩增,对扩增条带进行统计分析。结果表明,GI值显示,红粒品种（GI均值为5.1%）明显较白粒品种（GI均值为28.0%）低;4种标记扩增出的带型中仅Vp1B3的845 bp片段能有效地区分36份小麦品种(系);GI值筛选出6份抗穗发芽品种（系）中,其中3份为Vp1B3标记鉴定,可作为黄淮麦区和长江中下游麦区小麦穗发芽抗性育种中首选基因资源。     

红粒小麦Tamyb10单倍型检测及其与穗发芽抗性的关系

穗发芽是影响小麦品质和产量的重要因素之一,通常红粒小麦比白粒小麦具有较高的穗发芽抗性。转录因子Tamyb10是R-1基因的强候选基因,其表达与否和表达水平决定小麦籽粒颜色。为阐明Tamyb10单倍型与红粒小麦穗发芽抗性的关系,利用已开发的Tamyb10基因分子标记,检测119份来自不同麦区的红粒小麦材料,发现Tamyb10基因(Tamyb10-A1、Tamyb10-B1和Tamyb10-D1位点)可分成7类单倍型,分别是baa、aba、bba、aab、bab、abb和bbb。Tamyb10-D1对穗发芽抗性影响最大,Tamyb10-B1次之,Tamyb10-A1作用最小。Tamyb10单倍型没有明显的地域分布特点,但在东北春麦区,Tamyb10单倍型bbb与红粒品种的高穗发芽抗性相关。     

1BL/1RS易位系在我国小麦育种中的应用

采用SDS-PAGE和SCAR标记对我国小麦主产区近30年来主要推广品种和新近育成的部分品系共179份进行了1BL/1RS鉴定,结果表明：我国20世纪80年代后育成的小麦品种中约38%为1BL/1RS品种,其中北方冬麦区和黄淮冬麦区频率较高,分别为59%和42%;长江中下游冬麦区和西南冬麦区频率较低,均为20%;东北春麦区未发现1BL/1RS品种。大多     

中国小麦微核心种质及地方品种籽粒休眠特性的分子标记鉴定

为探索我国小麦微核心种质及地方品种籽粒休眠的遗传基础,利用已报道的4个3AS上的SSR标记(Xbarc57、Xbarc294、Xbarc310和Xbarc321)和1个3BL上的Viviparous-1基因标记Vp1-b2对107份我国小麦微核心种质及31份地方品种进行籽粒休眠的分子标记鉴定。结果表明,5个分子标记在试验材料中表现出丰富的等位变异,具有5～6种等位类型,与籽粒萌芽指数(GI)密切相关。根据一般线性模型分析结果,各位点的等位变异显著影响籽粒休眠,其中Vp1-b2和Xbarc294对籽粒休眠作用较其他标记大,可分别解释65.8%和61.2%的表型变异;其次是Xbarc310(56.3%)和Xbarc57(55.8%),最小的是Xbarc321(53.3%)。而5个标记联合可解释95.9%的性状变异,其次是Vp1-b2和Xbarc294的组合(89.1%),解释变异最小的标记组合是Vp1-b2和Xbarc321(79.4%)。5个分子标记即可解释籽粒休眠的绝大部分表型变异,说明我国小麦微核心种质及地方品种籽粒休眠特性受3AS和3BL上的2个主效基因控制。     

中国鲜面条耐煮特性及评价指标

以我国北部和黄淮冬麦区的46份主栽小麦品种和育成品系为材料, 分析了品质性状与煮熟面条冲洗水中总有机物含量(TOM)、干物质蒸煮损失率、面条吸水性和黏性等面条耐煮性指标的关系。结果表明, 小麦品种的磨粉品质、面团流变学特性、淀粉品质及TOM值、蒸煮损失率和黏性等面条耐煮性指标存在较大变异。拉伸面积和最大抗延阻力与TOM值呈显著负相关, 相关系数分别为-0.66 (P<0.01)和-0.56 (P <0.01); 稳定时间、拉伸面积和最大抗延阻力与面条煮6 min和10 min后鲜重的相关系数为-0.55~ -0.63 (P <0.01), 耐揉指数与二者的相关系数分别为0.67 (P<0.01)和0.69 (P<0.01); 糊化温度与面条煮10 min后鲜重呈极显著正相关(r = 0.60, P<0.01), 说明提高小麦面粉的蛋白质含量、面筋强度可以显著改善面条耐煮特性, 蛋白质特性是影响面条耐煮性的主要品质因子, 淀粉糊化参数对面条耐煮性也有一定影响。TOM值与面条煮6 min和10 min后鲜重呈显著正相关, 相关系数分别为0.66 (P<0.01)和0.69 (P<0.01); 面条煮6 min与煮10 min后鲜重也呈高度正相关(r = 0.86, P<0.01)。建议将10 g鲜面条煮10 min后的鲜重≤21.0 g作为优质鲜面条耐煮性的主要评价指标。     

抗条锈、抗穗发芽六倍体人工合成小麦Cereta/Aegilops tauschii783的SSR标记分析

Cereta/Aegilops tauschii783是由CIMMYT引进的硬粒小麦/节节麦人工合成种,具有高抗条锈和高抗穗发芽等优良特性.本文选用小麦A、B、D染色体组的91对SSR引物将人工合成小麦Cereta/Aegilops tauschii783与绵阳26在分子水平上进行了比较分析,结果表明：91对引物中有88对引物能扩增出清晰条带;88对引物中除3对引物外,86对引物（96.59%）均能揭示出Cereta/Aegilops tauschii783与绵阳26之间的差异.人工合成小麦Cereta/Aegilops tauschii783与育成小麦品种遗传差异很大,是丰富现代小麦遗传多样性的优异基因源;利用人工合成小麦Cereta/Aegilops tauschii783与绵阳26构建SSR标记群体,可有效标记双亲优良基因.     

8个水稻抗条纹叶枯病分子标记有效性的验证及评价

利用已报道的8个与水稻条纹叶枯病抗性基因Stv-bi连锁的标记,即SCAR标记ST-10;STS标记H11-8、H11-12;InDel标记M68.4和M79.1以及SSR标记RM21-8、RM21-15、H21,结合田间抗性鉴定,对24份水稻品种(系)(包括2份抗、感对照)以及2个抗感组合的F2分离世代进行抗病性分析、筛选和评价,旨在有效利用抗病资源选育抗病新品种,并对这8个分子标记的有效性和选择效率进行验证比较,筛选出高效的辅助选择分子标记。结果表明,仅有SCAR标记ST-10和STS标记H11-8的分子检测与田间表型鉴定的吻合率超过或接近90%,其余分子标记均低于80%,其中,3对SSR标记在抗感材料中几乎没有多态性。比较而言,SCAR标记ST-10更能有效地用于条纹叶枯病抗性材料的筛选,结合使用STS标记H11-8更能准确有效地检测Stv-bi基因的存在,进一步提高选择效率。