小麦品种面筋强度、黄色素含量和PPO活性相关基因的分子检测

为给小麦品质育种筛选亲本材料,并进一步验证相关标记的有效性和实用性,利用5个小麦品质性状基因的分子标记[包括高分子量麦谷蛋白亚基(HMW-GS)Dx5和By8标记、1B/1R易位系特异性SCAR标记、位于7AL染色体与黄色素含量相关的八氢番茄红素合成酶(Phytoene synthase,PSY)基因 Psy-A1的标记 YP7A、位于2AL染色体的PPO活性基因 Ppo-A1的标记 PPO18]对157份小麦品种和优良新品系进行了基因等位变异检测.结果表明:(1)在所检测的小麦品种(系)中, Dx5、By8、1B/1R易位系、PSY和籽粒PPO活性基因等位变异存在一定差异.其中,含 Dx5的材料29份,占18.5%,含 By8和1B/1R易位系的材料分别为68和69份,占43.3%和43.9%,含低黄色素含量等位变异基因 Psy-A1b的材料42份,占26.8%,含低PPO活性等位变异 Ppo-A1b的等位变异材料78份,占49.7%;(2)157份材料中品质性状基因皆符合要求的只有一个品系(37042),聚合多个优良性状的品质改良工作急需加强;(3)本实验使用的标记均为基因特异性标记,重复性好、准确率高,可有效地应用于小麦品质改良的分子标记辅助选择.     

甘肃小麦品种(系)面制品色泽相关基因的分布规律

黄色素含量、多酚氧化酶、脂肪氧化酶和1B/1R易位系对小麦面粉和面团的外观品质影响很大。为明确甘肃省小麦品种(系)面粉色泽相关基因的分布状况,用Psy-A1、Ppo-A1、Ppo-D1、Ta Lox-B1和1B/1R易位系等特异性分子标记鉴定对应的基因。结果表明,甘肃省冬、春小麦品种(系)面制品色泽相关基因等位变异分布频率存在一定差异;Psy-A1 a(68.1%)在被检测小麦品种(系)中为优势的黄色素含量基因等位变异,且在春小麦中的分布频率低于冬小麦;2AL染色体上高PPO活性等位变异Ppo-A1 a,除天水麦区分布频率(58%)较低外,其余麦区的分布频率均较高(72.4%~82.3%);2DL染色体高PPO活性等位变异Ppo-D1 b在春小麦中分布频率较冬小麦低;2AL、2DL染色体PPO活性等位基因组合Ppo-A1 a/Ppo-D1 b(高活性)、PpoA1 a/Ppo-D1 a(中高活性)明显比Ppo-A1 b/Ppo-D1 b(中高活性)和Ppo-A1 b/Ppo-D1 a(低活性)分布频率高;甘肃省小麦品种(系)PPO活性从西部到东南逐渐增强。高活性LOX基因Ta Lox-B1 a分布频率在各麦区均较低;从甘肃省西部到东南部1B/1R易位系分布频率逐渐升高。色泽相关基因分布频率说明,甘肃省小麦品种(系)的优异色泽等位变异分布频率低,色泽品质状况较差,春小麦优于冬小麦。大部分材料仅适宜于加工普通馒头和面条。     

黄淮麦区部分强筋小麦品种的遗传差异分析

为明确黄淮麦区现有强筋小麦品种遗传组成，本研究利用SDS-PAGE、KASP技术和35K SNP芯片技术对黄淮麦区具代表性的27个强筋小麦品种进行了高分子量谷蛋白鉴定、品质相关基因检测及遗传多样性分析。HMW-GS鉴定结果显示，供试品种在 Glu-A1、 Glu-B1和 Glu-D1位点优质亚基分布频率分别为85.2%、74.1%和81.5%。从位点间亚基组合看，含有三个、两个及两个以下优质亚基的品种数为14个、10个和3个，分别占比51.9%、37.0%和11.1%。1BL/1RS、PPO活性和黄色素含量基因鉴定结果显示，优势单倍型非1BL/1RS、 Ppo-A1b(低PPO活性)、 Ppo-D1a(低PPO活性)、 Psy-A1b(低黄色素)和 Psy-B1b(低黄色素)分布频率分别为66.7%、66.7%、29.6%、48.1%和51.9%。同时含两个低PPO活性单倍型( Ppo-A1b/ Ppo-D1a)的品种有7个，占比25.9%;同时含两个低黄色素单倍型( Psy-A1b/ Psy-B1b)的品种有9个，占比33.3%。籽粒硬度基因鉴定显示，供试品种基因型较为单一，除西农5...     

冬小麦品种(系)品质相关基因的分子标记检测

为了解10年来中国冬小麦育成品种(系)的面筋强度、黄色素含量、多酚氧化酶(PPO)活性以及1BL·1RS易位相关基因的分布情况,利用Dx5、By8、YP7A、PPO18和H2O特异性功能标记对266份冬小麦品种(系)进行检测。结果表明,面筋强度相关基因 Dx5和 By8的分布频率分别为32.0%和28.9%,PPO活性相关基因 Ppo-A1a和 PPo-A1b的分布频率分别为54.1%和45.9%,黄色素含量相关基因 Psy-A1a和 Psy-A1b的分布频率分别为76.3%和23.7%,1BL·1RS易位基因型的分布频率为45.9%。不同省份之间品质相关基因分布差异较大,1BL·1RS易位在江苏、河南和陕西品种(系)中出现的频率较高,分别为81.3%、57.2%和35.7%,而在河北、山东和北京品种(系)中出现的频率较低,分别为15.0%、8.7%和8.3%; Dx5和 By8在河北、山东品种中出现的频率较高,分别为60.9%、65.2%和45.0%、45.0%; Ppo-A1b和 Pys-A1a在山东、北京、河北品种(系)中出现的频率较高,分别为95.7%、83.3%、75.0%和...     

部分小麦品种(系)品质相关基因的分子检测

为了了解小麦品种(系)的遗传信息,提高优质小麦育种的效率,利用已有的品质相关基因的分子标记(Dx5、Wx-A1、Wx-B1、Wx-D1、1BL/1RS、PPO18和PPO29)检测了144份黄淮麦区、3份国内其他麦区和8份德国品种(系)的基因等位变异类型。结果表明,5+10亚基类型、Wx-B1b和1BL/1RS易位的出现频率分别为34.8%、2.0%和47.1%,郑麦、新麦、淮麦、烟台以及徐麦等系列小麦品种(系)5+10亚基出现频率较高,而周麦系列中频率较低;未检测到Wx-A1b、Wx-D1b以及双缺失类型的材料;2A染色体上PPO等位基因Ppo-A1a(高PPO)、Ppo-A1b(低PPO)及杂合型基因型出现频率分别为45.8%、49.7%和4.5%,2D染色体上PPO等位基因Ppo-D1a(低PPO)和Ppo-D1b(高PPO)基因型出现频率分别为47.1%和52.9%,两个基因组合类型Ppo-A1b/Ppo-D1b(中等PPO)的出现频率最高,为29.0%,Ppo-A1a/Ppo-D1a(中等PPO)、Ppo-A1a/Ppo-D1b(双高PPO)以及Ppo-A1b/Ppo-D1a(双低PPO)的出现频率依次为23.9%、21.9%和20.6%;聚合多个优质基因的频率很低,同时含有5+10亚基、缺失1个Wx基因、非1BL/1RS易位以及双位点低PPO活性(Ppo-A1b/Ppo-D1a)的材料仅有1份(郑麦366),同时含5+10亚基、非1BL/1RS易位以及Ppo-A1b/Ppo-D1a的材料也仅占5.2%,应加大多个优异基因聚合品种的选育力度。     

多酚氧化酶活性基因等位变异在陕西小麦品种中的分布

为了解陕西小麦品种控制多酚氧化酶(Polyphenol oxidase,PPO)活性的主效基因组成.利用PPO 18和PPO 29标记时138份推广品种的PPO-2A和PP(9-2D位点的等位变异进行了分子检测.结果表明,在PPO2A住点,含Ppo-A1a(高PPO活性)和Ppo-A1b(低PPO活性)等位变异类型的品种比例分别为47.1%和52.9%;在PPO2D位点含PpoD1a(中等低PPO活性)和PpcrD1b(中等高PPO活性)等位变异类型的品种频率分剐为30.4%和69.6%;含Ppo-A1a/Ppo-D1a(较高PPO活性)、PpoAla/PpoD1b(最高PPO活性)、Ppo-A1b/Ppo-D1a(最低PPO活性)、Ppo-A1b/Ppo-D1b(较低PPO活性)等住变异组合类型品种的频率依次为10.1%、37.0%,20.3%和32.6%;不同地区不同等位变异类型及其组合的分布比例也不同.总体来看,陕西低PPO活性的小麦品种比例偏低,选育低PPO活性品种应成为当前陕西小麦品质改良的主要目标之一.     

冬小麦品种高低分子量麦谷蛋白亚基的分子标记检测

为了通过育种手段尽快改良小麦加工品质,利用Dx5、By8、By9、By16、Glu-A3、Glu-B3和1B.1R的特异性分子标记对221份中国冬小麦品种（系）进行HMW-GS、LMW-GS基因的等位变异及1B.1R易位系检测,结果表明：（1）在所检测的小麦品种（系）中,含Dx5、By8、By9的材料依次为58、79、119份,频率依次为26.2%、35.7%、53.8%;未检测到含By16的材料。（2）在所检测的小麦品种（系）中,Glu-A3位点上,含Glu-A3a、Glu-A3b、Glu-A3c、Glu-A3d的材料依次为30、1、111、79份,频率依次为13.6%、0.5%、50.2%、35.7%;未检测到携带Glu-A3e、Glu-A3f、Glu-A3g的材料;Glu-B3位点上,含Glu-B3d、Glu-B3g、Glu-B3f、Glu-B3h的材料较多,依次为64、47、18、11份,频率依次为29.0%、21.3%、8.1%、5.0%,含Glu-B3a、Glu-B3b、Glu-B3c、Glu-B3i的材料很少,依次为1、3、2、4份,频率依次为0.5%、1.4%、0.9%、1.8%;含1B.1R易位系的材料（即Glu-B3j类型）71份,频率为32.1%;未检测到含Glu-B3e的材料。（3）在所检测的小麦品种（系）中含最优亚基组合By8、Dx5、GluA3d、GluB3d的材料只有2份,频率为0.9%,说明聚合多个优良基因的小麦品质改良工作急需加强。     

甘肃省新育成小麦品种(系)面粉色度相关基因分子检测

为了鉴定甘肃省新育成小麦品种（系）面粉色泽相关基因的分布情况,利用STS标记鉴定了103份新育成小麦品种（系）的1BL/1RS易位系及与黄色素含量和多酚氧化酶活性相关的等位变异类型。结果发现,供试材料中,有37份材料为1BL/1RS易位系,占35.92%;42份为非1BL/1RS易位系,占40.78%;其余均为片段易位或其他易位系。在黄色素含量分子检测中, Psy-A1位点有3个等位变异, Psy-A1a所占比例最大,频率达91.26%, Psy-A1b 和 Psy-A1c 分别占7.77%和0.97%; Psy-B1 位点的3个等位变异中, Psy-B1a 、 Psy-B1b 和 Psy-B1c 频率分别为62.13%、28.16%和18.45%; Psy-D1 位点有 Psy-D1a 和 Psy-D1g 两个等位变异,其中 Psy-D1a 分布频率为97.09%。在PPO活性等位基因中,与低PPO活性相关的基因 Ppo-A1b 和 Ppo-B1a 分别占34.95%、77.67%;与高PPO活性相关的基因 Ppo-A1a 、 PPO-B1b 、 PPO-D1b 分别占54.36%、 19.46%、40.77%。黄色素含量和PPO活性相关的基因组成以中间类型居多。甘肃省新育成小麦品种（系）中,1BL/1RS易位系材料频率有所下降,黄色素含量及PPO活性相关等位基因均有一定分布,在未来小麦育种工作中仍需加强面粉色泽的选择。     

104份甘肃小麦品种脂肪氧化酶和多酚氧化酶活性基因等位变异的检测

面粉和面制品的色泽是评价小麦品质的重要指标。小麦脂肪氧化酶(LOX)和多酚氧化酶(PPO)活性对面粉白度及面制品的色泽具有重要影响。为给甘肃省小麦品质育种提供参考依据,以104份甘肃省育成的小麦品种为材料,利用功能标记LOX16、LOX18、PPO18、PPO16和PPO29检测TaLox-B1、PpoA1及Ppo-D1位点的等位变异,分析甘肃小麦品种资源中LOX和PPO活性基因的组成和分布特点。结果表明,在甘肃小麦中,等位变异TaLox-B1a和TaLox-B1b的频率分别为22.12%和77.88%;其中,甘肃冬小麦品种高LOX活性等位变异TaLox-B1a的分布频率(30.56%)高于春小麦(3.13%)。等位变异Ppo-A1a、PpoA1b、Ppo-D1a和Ppo-D1b的频率分别为49.04%、50.96%、50.96%和49.04%;两个PPO基因的等位变异组合Ppo-A1a/Ppo-D1b、Ppo-A1a/Ppo-D1a、Ppo-A1b/Ppo-D1b和Ppo-A1b/Ppo-D1a的分布频率依次为28.85%、20.19%、20.19%和30.77%。说明在甘肃小麦品种中,低LOX活性等位变异(TaLox-B1b)品种比例较高;低PPO活性等位变异(Ppo-A1b、Ppo-D1a)品种分布比例略高于高PPO活性类型;其中,32份小麦品种在TaLox-B1、Ppo-A1和Ppo-D1三个位点同时含有高LOX活性和低PPO活性的等位变异。     

新疆小麦品种中多酚氧化酶(PPO)活性基因等位变异的分布

为了给新疆选育低PPO活性的小麦品种以及进行面制品色泽的改良提供依据,利用PPO基因的功能标记 PPO18、 PPO16和 PPO29,检测了252份新疆小麦品种(系)(包括农家品种、国内外引进品种和20世纪60年代以来的育成品种)中2A和2D染色体上PPO等位基因 Ppo-A1a(高PPO活性)、 Ppo-A1b(低PPO活性)、 Ppo-D1a(低PPO活性)和 Ppo-D1b(高PPO活性)的分布.结果表明,含有 Ppo-A1a、 Ppo-A1b、 Ppo-D1b和 Ppo-D1a基因型的频率分别为69.0%、31.0%、13.1%和86.9%,以 Ppo-A1a和 Ppo-D1a基因型为主;两个PPO基因的等位基因组合 Ppo-A1a/ Ppo-D1b(高PPO活性)、 Ppo-A1a/ Ppo-D1a(中等偏高PPO活性)、 Ppo-A1b/ Ppo-D1b(中等偏高PPO活性)和 Ppo-A1b/ Ppo-D1a(低PPO活性)的分布频率依次为9.9%、59.1%、3.2%和27.8%.总体来看,新疆小麦品种PPO活性中等偏高的材料最多.农家品种、引进品种和育成品种的PPO活性基因分布频率存在明显差异,其中具有 Ppo-A1b/ Ppo-D1a等位基因组合类型(低PPO活性)的分布频率依次为21.3%、33.3%和27.1%.共检测出了70个具有 Ppo-A1b/ Ppo-D1a等位基因组合类型(低PPO活性)的品种(系),并且新疆育成的冬小麦品种(系)携有 Ppo-A1b/ Ppo-D1a等位基因组合类型(低PPO活性)的数量比春小麦要多,可在培育低PPO活性品种时作为杂交亲本利用.     

小麦品种黄色素含量和多酚氧化酶活性基因的分子标记检测

为了改良小麦加工品质、提高小麦育种效率,利用位于7AL和7BL染色体上与黄色素含量相关的八氢番茄红素合酶（Phytoene synthase,PSY）基因PsyA1的标记YP7A、YP7A2,基因PsyB1的标记YP7B1、YP7B2、YP7B3、YP7B4,以及位于2AL染色体上的多酚氧化酶（Polyphenol oxidase,PPO）活性基因PpoA1 的标记PPO18,对221份冬小麦品种（系）进行黄色素含量和多酚氧化酶活性基因的等位变异检测。结果表明: (1) 在所检测的小麦品种（系）中,含低黄色素含量等位基因PsyA1b的材料78份,频率为35.3%;含低黄色素含量等位基因PsyB1b 的材料117份,频率为52.9%;含高黄色素含量等位基因PsyB1c的材料31份,频率为14.0%;含PsyB1d等位基因的材料4份,频率为1.8%;未发现携带PsyB1e的材料。（2）含低PPO活性等位基因PpoA1b的材料119份,频率为53.8%。(3) 在221份材料中,黄色素含量和多酚氧化酶活性基因型皆符合中国面条和馒头加工品质要求的品种仅25份,聚合多个优良基因的小麦品质改良工作急需加强。本实验使用的标记均为基因特异性功能标记,重复性好,准确率高,可有效地应用于小麦品质改良的分子标记辅助选择。     

抗叶锈基因Lr34在46个小麦育种资源中的分布及其抗性表现

Lr34是目前应用最广泛的慢锈基因,慢锈基因的利用是实现持久抗病性的方法之一。为明确我国小麦品种含有Lr34的信息,利用csLv34标记检测了46个小麦育种资源中Lr34的分布情况,并对46个小麦育种资源进行了田间成株期抗叶锈性鉴定。分子检测表明,在46个小麦品种中有7个品种含有Lr34基因(分布率为15.2%),含有Lr34基因的品种成株期抗叶锈性较强,虽然有些品种的侵染型为3~4,但严重程度较低。     

69份国外小麦品种(系)抗叶锈性鉴定及基因分析

为给抗叶锈病育种提供优异抗源,选用17个不同毒力的叶锈菌生理小种,对69份国外小麦品种（系）及36份已知抗病基因的近等基因系进行苗期抗叶锈病基因推导,并结合11个已知基因的分子标记进行标记检测;于2017-2018年度分别在河北保定试验田和河南周口黄泛区农场对69份国外小麦材料进行田间成株期抗叶锈性鉴定。结果发现,在69份国外小麦品种（系）中共检测到6个抗小麦叶锈病基因 （Lr1、Lr10、Lr19、Lr26、Lr34和Lr37）,携带苗期抗病基因Lr1、Lr10、Lr19和Lr26的分别有6、19、5和10份品种（系）,携带成株抗病基因Lr34和Lr37的分别有10和26份品种（系）,田间鉴定具有成株慢锈性的品种（系）共有46份。     

宁夏小麦品种慢锈基因Lr34/Yr18的分子检测

Lr34/Yr18是重要的小麦慢叶锈/慢条锈基因,可用于小麦锈病抗性改良。为了明确Lr34/Yr18基因在宁夏小麦中的分布特点,利用STS标记csLV34对111份宁夏小麦品种中慢锈基因Lr34/Yr18的等位变异进行了分子检测,并且进行了成株期条锈病抗性鉴定。结果表明,20份材料携带Lr34/Yr18基因,占18.0%。不同来源的小麦品种中Lr34/Yr18基因分布频率不同,农家品种中分布频率最高,占90.9%;引进品种中所占比例为14.3%;育成品种中所占比例最低,仅占7.7%。含有Lr34/Yr18基因的品种对条锈病具有较好的抗性,可作为今后宁夏小麦抗锈病育种的重要抗源。     

利用多重PCR技术鉴定小麦背景中的1BL·1RS易位和Glu D1d基因

高分子量谷蛋白亚基（HMWGS）对小麦面粉加工品质有促进作用,尤其是GluD1d 基因编码的1Dx5+1Dy10亚基能增加面团的筋度和弹性。小麦背景中的1BL·1RS易位对小麦面粉加工品质有显著的负面影响。因此,在小麦品质育种中如何判定小麦背景中是否含有1BL·1RS易位和HMWGS的GluD1d基因具有重要意义。本研究利用3对分别检测1BL·1RS易位、GluB3和GluD1位点的共显性特异标记,结合SDSPAGE鉴定,对16份已知遗传背景和GluD1x等位基因材料及38株（周麦18×烟农19）F₂群体进行了分析,探索出适合同时鉴定小麦背景中1BL·1RS易位和GluD1d基因的多重PCR技术实验体系,并采用该体系对国内外352份小麦品种（系）进行了鉴定。结果表明,该体系是同时鉴定小麦背景中1BL·1RS易位和GluD1d基因的一种非常有效、简便可行的实验方法,可在标记辅助选择（MAS）育种中应用。     

持久抗病基因Yr18在中国小麦抗条锈育种中的应用

持久抗病基因Lr34/Yr18/pm38赋予小麦对叶锈、条锈和白粉的广谱抗性。为明确该基因在我国的分布及应用状况,对495份生产小麦品种或高代系和30份小麦核心种质进行了抗病鉴定,并以该基因特异性标记cssfr3和cssfr5对Lr34/Yr18/pm38位点进行精确检测。结果显示,Lr34/Yr18/pm38基因位点在成株期对我国所有小种都表现中度抗病。分子检测结果显示,Lr34/Yr18/pm38基因位点在生产品种和高代品系中比例很低,只有2.02%;而在核心种质中的比例却很高,达到13.3%。这表明,这一基因位点曾在我国广泛应用,但在随后的育种过程中逐步丢失。     

25份澳大利亚小麦种质的性状表现及利用

为给黄淮南片冬麦区小麦育种提供信息,对25份澳大利亚小麦种质于2016-2018年度在新乡进行了部分农艺性状调查,对其品质性状及优质亚基等进行了分析。结果表明,25份澳大利亚小麦种质多表现为春性,综合农艺性状较差;千粒重低于黄淮麦区高产对照品种周麦18,变化范围为31.4 g～43.1 g;湿面筋含量、面筋指数、稳定时间、弱化度的变化范围分别为28.0%～39.1%、55.2%～96.5%、4.0 min～25.0 min、5%～100%。从澳大利亚小麦种质中,筛选出了具有湿面筋含量高、面筋指数高、稳定时间长、面粉粉色白等优良品质特性的材料,鉴定出了含5+10亚基、7+8~*亚基(7超量表达亚基)、17+18亚基、13+16亚基、低PPO活性基因及 Wx-B1基因缺失等优异品质材料,筛选出了含有 Rht-D1b矮秆基因以及 Lr34和 Lr46抗叶锈基因的材料。利用澳大利亚小麦种质为改良亲本,与黄淮麦区表现突出的小麦品种配制三交或四交组合,按常规系谱方法对优良性状进行定向选择,培育出了综合农艺性状表现好、品质表现突出的小麦新品系。