六倍体小黑麦品种资源Glu-1位点的多态性

利用SDS-PAGE技术分析了我国新疆101份和波兰11份六倍体小黑麦品种资源高分子量谷蛋白亚基(HMW-GS)组成,共检测到17种高分子量谷蛋白亚基,其中Glu-A1位点编码的HMW-GS有3种变异类型,即1(a)、2*(b)和Null(c),Glu-B1位点编码的HMW-GS有8种变异类型,即7(a)、7+8(b)、7+9(c)、6+8(d)、20(e)、13+19(g)、7+18(r)和6.8+20y(s),Glu-R1位点编码的HMW-GS有6种变异类型,即1r+4r(a)、2r+6.5r(b)、6r+13r(c)、2r+9r(d)、6.5r(e)和0.8r+6r(f)。这些小黑麦品种的HMW-GS组成以Null(c)、7+18(r)和6r+13r(c)为主,分别占58.93%、67.90%和58.00%。在112份供试材料中共检测到30种HMW-GS组合变异类型,其中[Null,7+18,6r+13r(c,r,c)]和[2*,7+18,6r+13r(b,r,c)]出现频率较高,分别为16.91%和16.02%,其他类型组合出现频率较低,个别材料具有少见的特殊亚基组合,如[2*,7+18,2r+9r(b,r,d)]、[2*,6.8+20y,2r+6.5r(b,s,b)]等类型。分析2个地域品种的遗传多样性,发现新疆品种的遗传变异范围小于波兰品种,波兰品种在Glu-1位点上的遗传变异更丰富。结果还显示,在六倍体小黑麦的人工进化过程中Glu-B1位点发生了很大变异,产生了小黑麦特有的7+18(r)和6.8+20y(s)亚基,而且频率很高,为小麦品质改良提供了丰富的基因资源。     

六倍体小偃麦与普通小麦杂交后代的分子细胞遗传学检测

为了改良六倍体小偃麦,创制携带E组染色体优良基因的普通小麦新类型。本研究利用六倍体小偃麦与克旱9号杂交选育六倍体小偃麦的衍生系,在杂交后代中选择具有六倍体小偃麦优良农艺性状的普通小麦类型。结果表明:六倍体小偃麦与普通小麦杂交结实率低,平均为21.9%,但F2以后分离复杂,出现一些代换系、易位系,附加系和DE混合的染色体组。有些品系性状表现较好,如分蘖多、抗病、多小穗、多花等。按性状继代选择直至F5共筛选出13个品系即05-9-2、05-9-4、05-9-5、05-9-6、05-9-7、05-9-8、05-9-11、05-9-14、9-9-14、05-9-13、05-7-13、05-7-24、05-7-22。利用花粉母细胞减数分裂观察,分子检测方法、原位杂交技术对以上13个品系进行了鉴定。以期为进一步研究和利用E组染色体改良普通小麦提供理论基础。     

小麦光周期基因TaCO9-1A的克隆、功能标记开发及其与冬春性关系的研究

光周期是植物从营养生长转为生殖生长的重要影响因子,CO(constans)基因在模式植物拟南芥(Arabidopsis thaliana)的光周期途径中起重要作用。本研究利用同源克隆技术从普通小麦(Triticum aestivum L.)宁春4号中克隆了CO同源基因Ta CO9-1A(Gen Bank登录号:KM236233)的g DNA(genomic DNA)及c DNA(complementary DNA)。Ta CO9-1A的全长编码区(coding sequences,CDS)为876 bp,编码291个氨基酸,含有CO-like蛋白家族典型的CCT结构域,但不含B-box结构域;系统进化分析表明,Ta CO9-1A蛋白与水稻(Oryza sativa L.)Ghd7及大麦(Hordeum vulgare L.)Hv CO9位于同一分支;蛋白质空间结构分析表明,其CCT结构域的NF-YA2区域较为保守;Ta CO9-1A原核表达蛋白分子量为31 k D,与预测结果一致;实时荧光定量PCR结果显示,Ta CO9-1A在普通小麦抽穗期的根、茎、叶及幼穗均有表达,但根部表达量较低,相对表达量依次为叶茎幼穗根。比较该基因在冬春性不同品种中的核酸序列发现,冬性品种第二外显子存在6个碱基的缺失,针对该差异开发了分子标记,在25份冬春性不同的小麦品种中扩增出511和517 bp两种带型,分别与这些品种的冬春性及在杨凌地区两年的抽穗及开花时间早晚显著相关。本研究结果表明,Ta CO9-1A在小麦春化作用和光周期途径中扮演着重要角色,为研究小麦光周期途径和春化作用途径提供了基础资料,有助于揭示Ta CO9-1A调控小麦冬春性及成熟期的分子机理。     

小麦-鹅观草易位系T7A/1Rk#1的选育与鉴定

将小麦-鹅观草del1Rk#1L二体添加系的花粉用10 Gy 60Co γ射线照射处理,给小麦中国春授粉,获得杂种。综合利用C-分带、GISH、顺次C带/45SrDNA-FISH和顺次GISH/45SrDNA-FISH等分子细胞遗传学技术在M2代筛选和鉴定出1个涉及小麦7A和鹅观草1Rk#1染色体的相互易位染色体系,并获得1Rk#1染色体的1个45SrDNA位标,该位标和其对应的红色GISH-带纹能够特异地识别1Rk#1染色体短臂。对M2代群体染色体组成分析和测交分析表明,两条易位染色体在后代中以共分离方式成对出现,且易位通过雌配子的传递率高于雄配子。综合2004、2005和2006 3年的赤霉病抗性鉴定结果表明：该易位系对赤霉病表现部分抗病,但抗性表现在不同年份、不同地点有差异。试验还证明花粉辐射是诱导小麦-外缘物种染色体易位的有效方法。     

磷转运蛋白基因TaPht1;4 的染色体定位及其与在低磷下与小麦吸磷能力的关系

【目的】植株对介质中磷素的吸收及磷素在体内器官组织间的转运,是通过位于细胞质膜上的磷转运蛋白（PT）介导完成的。高亲和PT在介导植物对低磷逆境下的磷素吸收中发挥重要作用。本研究以小麦中国春遗传背景的整套B染色体双端体为材料,对小麦高亲和PT基因TaPht1; 4的染色体定位特征及其与低磷下小麦品种磷效率的联系进行系统研究,旨在为今后小麦品种磷效率分子鉴定和磷高效遗传改良提供依据。【方法】采用水培法培养中国春（CS）及其遗传背景B染色体组双端体幼苗。三叶期时收获各供试材料根系,提取各材料基因组DNA,通过PCR特异扩增TaPht1; 4,鉴定TaPht1; 4在染色体上定位。通过对各供试材料三叶期幼苗进行24 h低磷胁迫获取丰缺磷处理根叶样本,采用半定量RT-PCR及实时定量PCR分析TaPht1; 4在丰缺磷下的表达。采用上述幼苗培养、 丰缺磷处理和基因表达分析技术,研究不同磷吸收效率小麦品种磷效率参数和TaPht1; 4表达特征。【结果】 1）与CS及其他双端体材料能特异扩增目标基因不同,在3BS中未扩增到目标基因TaPht1; 4; 采用半定量RT-PCR和qPCR对丰、 缺磷下CS和各双端体根、 叶中TaPht1; 4的表达研究表明,丰磷下各供试材料根、 叶中均检测不到TaPht1; 4 表达,缺磷下各供试材料叶片中也均未检测到TaPht1; 4表达,但在根中除3BS未检测到TaPht1; 4 表达外,CS和其他双端体均具有较高的TaPht1; 4表达水平。表明TaPht1; 4定位在3B染色体长臂,呈低磷诱导和根系特异表达特征。2）丰磷下,3BS单株干重与CS没有差异; 缺磷下,与CS相比,3BS单株干重显著降低。表明缺少TaPht1; 4及所在3B染色体长臂后,植株干物质生产能力受到较大影响,这可能与因缺乏该染色体臂丧失TaPht1; 4造成低磷下植株的磷素吸收能力降低密切相关。3）对丰、 缺磷下不同磷吸收效率6个小麦品种TaPht1; 4 的表达水平以及单株干重、 全磷含量、 磷累积量和磷效率研究表明,缺磷下各小麦品种表现为随品种磷吸收效率提高,TaPht1; 4表达水平也随之增高。表明TaPht1; 4 表达水平与低磷下小麦品种磷素吸收能力和干物质积累具有紧密联系。【结论】小麦高亲和PT基因TaPht1; 4 定位在3B长臂。低磷条件下,3BS的单株干重和磷累积量较CS显著降低。丰、 缺磷下,不同磷吸收效率小麦品种TaPht1; 4 表达水平与植株干重和单株磷累积量密切相关。TaPht1; 4 能显著增强小麦在低磷下磷素吸收能力,可作为小麦品种耐低磷能力的参考分子评价指标。     

Grain Quality of Emmer Wheat Derived Synthetic Hexaploid Wheats

The wild diploid goat grass (Aegilops tauschii Cosson), and the cultivated tetraploid emmer wheat (Triticum turgidum L. subsp. dicoccon (Schrank) Thell.) may be important sources of genetic diversity for improving hexaploid bread wheat (Triticum aestivum L.). Through interspecific hybridization of emmer wheat and Ae. tauschii, followed by chromosome doubling, it is possible to produce homozygous synthetic hexaploid wheat. Fifty-eight such synthetic hexaploids were evaluated for grain quality parameters: grain weight, length, and plumpness, grain hardness, total protein content, and protein quality (SDS-Sedimentation volume, SDS-S). Most synthetics showed semi-hard to hard grain texture. Results showed significant genetic variation among the synthetic hexaploids for protein content, SDS-S values, and grain weight and plumpness. Quality measurement values of synthetic hexaploids were regressed on corresponding values of the emmer wheat parents. With this offspring-parent regression, protein content and SDS-S values explained 8.7 and 28.8%, respectively, of the variation among synthetics, indicating a significant contribution from the emmer wheat parents for these traits. The synthetic hexaploids, in general, had significantly higher protein content (15.5%, on average) and longer grains than ‘Seri M82’, the bread wheat control (13.1% protein content). Synthetics with SDS-S values and grain weights higher than those of ‘Seri M82’ were also identified. Protein content among synthetics showed significantly negative correlations with grain weight and plumpness, but no correlation with SDS-S values. Despite these negative correlations, 10 superior synthetic hexaploid wheats, derived from nine different emmer wheat parents and with above average levels of protein content, SDS-S values, and either grain weight or plumpness, were identified. This study shows that genetic variation for quality in tetraploid emmer wheat can be transferred to synthetic hexaploid wheats and combined with plump grains and high grain weight, to be used for bread wheat breeding.     

我国不同时期小麦品种高分子量麦谷蛋白亚基组成比较

用SDS-PAGE方法测定了我国10个小麦主产省份171份小麦品种和高代品系的高分子量麦谷蛋白亚基(HMW-GS)组成。鉴定出18种HMW-GS,40种HMW-GS组成形式,其中20种亚基其组成形式只在一个品种(系)中出现。Glu-A1位点亚基1和Null出现最多,Glu-B1位点7 8和7 9亚基对占绝对优势,Glu-D1位点2 12亚基对出现频率最高。Null、7 9、2 12、Null,7 8,2 12,1、7 8,2 12,1、7 9、2 12等亚基组成形成出现频率最高,占分析品种的49.71%。与前人研究相比,新育成品种HMW-GS亚基组成发生了明显变化,面包优质亚基(对)1、5 10出现的频率显著升高,亚基多态性增加,组成形式明显改善,这些对于品质改良和品种选育是非常有利的,新育成品种Glu-1品质评分已超过7。尽管个别品种亚基组成好,品质优良,但总体上看,我国小麦品种与其它国家相比品质还存在一定差距,提高5 10、17 18等优质亚基的频率是改善我国小麦面包品质的重要措施。     

春性小麦的晚霜冻及防治研究

晚霜冻在长江下游对春性品种小麦扬麦１５８、扬麦５号会造成冻害,暖冬年１０月２０日前播种的春性小麦会因受到冻害而减产。受冻后的扬麦１５８有良好的自我恢复能力,减产幅度比扬麦５号小。长江下游１０月下旬初播种的春性小麦高产稳产,冬春镇压能预防与减轻早播麦的晚霜冻害,冻害后补肥有利于提高恢复能力。     

春小麦与玉米、向日葵间作套种对土壤水分的影响

在河套灌区以春小麦、玉米、向日葵单作为对照,测定并分析了春小麦/玉米、春小麦/向日葵间作套种作物生长季0—120cm土层土壤水分及作物产量。结果表明,春小麦/玉米、春小麦/向日葵间作套种生长季的土壤水分蒸散强度为双峰曲线,春小麦、玉米、向日葵单作为单峰曲线。春小麦/玉米、春小麦/向日葵间作套种的土壤水分蒸散量高于春小麦、玉米、向日葵单作。春小麦/玉米、春小麦/向日葵间作套种提高了作物产量,提高了土地当量比,但降低了作物生长期、作物生长季及灌溉水的水分利用效率和水分当量比。建议河套灌区减少间作套种面积,或间作套种时在不同作物之间修建土埂隔挡,根据不同作物对水分的需求分别灌溉。     

旱地春小麦新品系比较试验初报

为能更好地培育出适合会宁旱地农业区种植的抗逆性强、丰产性好的春小麦新品种,加快当地春小麦新品种利用和更新换代,在会宁半干旱春麦种植区对近年来选育出的9个旱地春小麦新品系进行了品比试验。结果表明,轮选07068-3-16生育期为100 d,较对照品种西旱2号早熟4 d;出苗率高,抗倒性强;丰产性优,较对照品种西旱2号增产9.06%,且产量差异达极显著水平。06083-7-6、06024-10-9抗逆性较强,成熟落黄好,籽粒饱满,色泽好,产量较高,均较对照品种西旱2号增产7.25%。综合考虑,轮选07068-3-16、06083-7-6,06024-10-9综合农艺性状表现优良,建议进入甘肃省旱地春小麦区域试验。     

贵州高原夏秋麦与冬播麦生育特性的比较

研究结果表明，由于高温对小麦春性品种生育的促进作用，夏秋麦比冬播麦分蘖少，秆矮叶面积小，干物质积累少，生育期短，产量低。单位面积穗数不足是夏秋麦高产的主要限制因子。多数年份夏秋麦穗粒数和千粒重比冬播麦低，气候生态因素是决定二者大小的主要环境因子。     

基因差异表达技术cDNA-SCoT在植物上的研究应用

目标起始密码子多态性(start codon targeted polymorphism,SCoT)分子标记是一种源于起始密码子ATG翻译起始位点保守区域来设计其侧翼单引物的标记技术.自从首次应用SCoT标记进行甘蔗(Saccharum officinarum)基因差异表达分析以来,该技术己被广泛应用于花生(Arachis hypogaea)、玉米(Zea mays)、铁皮石斛(Dendrobium officinale)、芒果(Mangifera indica)、西瓜(Citrullus lanatus)等植物的研究.本文介绍了cDNA-SCoT技术的原理、引物设计方法及特征,着重总结cDNA-SCoT技术体系筛选及其在抗病、抗寒、抗旱、遗传进化等方面的应用研究,以期为科研工作者在选择差异表达分析技术提供参考.     

黄淮流域冬小麦按需补灌方法及其应用

为探索依据冬小麦需水进程和自然供水状况确定各关键生育时期最佳补灌水量的方法,实现高产高水分利用效率的最优补灌方案,为黄淮流域冬小麦节水高产栽培提供理论和技术支持,于2007—2015年度在播种期水肥管理一致的基础上,以生长季雨养(出苗至成熟期间无灌溉)处理为对照进行补灌试验。设置补灌时期和补灌量两个因子。选取各年度雨养处理与籽粒产量和水分利用效率均佳的最优补灌处理,通过对小麦生育期自然供水量、灌水量及籽粒产量等指标进行统计和回归分析。结果表明,在雨养条件下,籽粒产量与播种期主要供水量(0—100cm土层土壤贮水量+播种期灌水量)和各生育阶段自然降水量呈极显著回归关系,而在适时适量补灌的条件下,籽粒产量受播种期土壤供水量和生长季自然降水量的影响明显减小。冬小麦实现高产和高水分利用效率,从播种至各关键生育时期所需的适宜的累计供水量基本稳定。适时适量补充灌溉可有效弥补冬小麦各生育阶段自然供水的不足。在播种期供水适宜的条件下,出苗至拔节期和出苗至开花期的最优补灌水量与雨养籽粒产量分别呈极显著二次曲线关系和极显著负相关。同时发现冬小麦播种期0—20,0—40,0—60,20—40,20—60cm土层土壤体积含水量与0—100cm土层土壤贮水量均呈极显著线性相关,利用0—40cm土层土壤含水量预测0—100cm土层土壤贮水量是可行的。多年试验表明,黄淮流域冬小麦实现9 000~10 000kg/hm2高产和20.3~26.8kg/(hm2·mm)高水分利用效率的全生育期最佳灌水量平均为101.8 mm,变化范围为51.0~172.0 mm。2015—2016年在两试验点的实践验证表明,利用0—40cm土层土壤体积含水量预测0—100cm土层土壤贮水量,模拟值与实测值的一致性较好。采用按需补灌方法,与定额灌溉处理相比,不仅保持了原有的高产水平,而且减少灌溉水36.2~57.6mm,节约用水20.1%~32.0%,显著提高水分利用效率。     

Fortification of Bread Wheat Using Synthesized Zn-Glycine and Zn-Alanine Chelates in Comparison with ZnSO4 in a Calcareous Soil

ABSTRACT

Calcareous soils typically suffer from zinc deficiency and zinc sulfate is incorporated in many cultivated soils. Utilization of ZnSO₄ has some kinds of interaction with soil particles and organic matter. In this study, the efficacy of two znic(Zn)-amino acid chelates (Zn-ACs) i.e., Zn-alanine (Zn-Ala) and Zn-glycine (Zn-Gly) on wheat (Triticum aestivum, cv. N91-8) growth characteristics and zinc concentration in wheat was examined under greenhouse conditions and compared to the a commercial ZnSO₄. Results showed that Zn-Ala and Zn-Gly significantly increased the dry weight and shoot length of wheat in comparison to ZnSO₄ treatment. Soil application of Zn-Amino acid chelates proved to be the most influential source of zinc in increasing wheat growth and yield indices. Number of fertile spikelet and grain yield increased significantly respectively compared to ZnSO₄ treatment. Zn concentration and protein content of wheat grain in Zn-ACs treatment was significantly higher than the ZnSO₄ treatment. Soil application of Zn-ACs caused a significant decrease in the grain phytic acid (PA) concentration and also phytic acid to zinc molar ratio in comparison with ZnSO₄ treatment. According to the results, Zn-ACs could be utilized as a zinc fertilizer source for improving the zinc bioavailability in wheat.