宁夏小麦种质资源穗发芽抗性鉴定及相关分子标记的有效性评价[HT7”SS][HJ]

为鉴定宁夏小麦种质资源的穗发芽抗性,挖掘抗穗发芽种质资源,筛选在宁夏引黄灌区生态条件下能有效鉴定小麦穗发芽抗性的分子标记,测定了185份小麦种质资源的发芽指数（GI）、整穗发芽率（SGR）,并利用5个穗发芽相关基因的KASP标记 Phs646、 Phs666、TaMFT、TaDAR和 Vp1B1-83对参试材料进行基因型检测,分析基因型与GI、SGR的相关性。结果表明,185份小麦种质资源GI的平均值为 16.74%,变化范围为0～77.35%;SGR的平均值为40.84％,变化范围为0.38%～99.69%;有22份种质资源的GI和SGR均小于5.0％。5个分子标记中, Phs646、 Phs666与GI和SGR显著相关（P＜0.01）;标记 Vp1B1-83与SGR显著相关（P＜0.01）,与GI相关不显著;TaMFT和TaDAR与GI和SGR都不相关。表明分子标记 Phs646、 Phs666可用于宁夏引黄灌区小麦穗发芽抗性的分子鉴定, Vp1B1-83可作为该地区穗发芽抗性分子鉴定的参考标记。结合穗发芽抗性鉴定和分子标记检测结果,筛选出冬育5号、宁春22号、Bastian、毛火麦、山麦、白秃子、白毛火麦共7份具有低GI和SGR值及较高穗发芽抗性基因频率的种质资源。     

四川小麦穗发芽抗性鉴定及5个分子标记的有效性检验

为了鉴定四川小麦的穗发芽抗性,筛选出能鉴定四川小麦穗发芽抗性的分子标记,检测了90份四川小麦品种(系)的发芽指数(GI)、整穗发芽率(SGR),同时利用5个分子标记(Vp1B3,Dorm-1,Mst101,Xwmc468,Xgwm282)对上述小麦材料进行PCR扩增,分析扩增片段与GI、SGR的相关性。结果表明,90份品种(系)的GI均值为20.7%,变化范围为0.1%~51.9%;SGR均值为42.7%,变化范围为0.4%~90.3%;有22份品种(系)的GI和SGR均小于10.0%。5个标记中,标记Dorm-1与穗发芽抗性不相关;标记Mst101与SGR相关显著,与GI相关不显著,能否用于穗发芽抗性筛选需进一步验证;其他3个标记(Vp1B3,Xwmc468,Xgwm282)都与穗发芽抗性相关,表明这3个分子标记均可用于四川地区小麦品种穗发芽抗性的筛选。     

宁夏小麦种质资源穗发芽抗性鉴定及相关分子标记的有效性评价

为鉴定宁夏小麦种质资源的穗发芽抗性,挖掘抗穗发芽种质资源,筛选在宁夏引黄灌区生态条件下能有效鉴定小麦穗发芽抗性的分子标记,测定了185份小麦种质资源的发芽指数(GI)、整穗发芽率(SGR),并利用5个穗发芽相关基因的KASP标记Phs646、Phs666、TaMFT、TaDAR和Vp1B1-83对参试材料进行基因型检测,分析基因型与GI、SGR的相关性。结果表明,185份小麦种质资源GI的平均值为16.74%,变化范围为0~77.35%;SGR的平均值为40.84%,变化范围为0.38%~99.69%;有22份种质资源的GI和SGR均小于5.0%。5个分子标记中,Phs646、Phs666与GI和SGR显著相关(P<0.01);标记Vp1B1-83与SGR显著相关(P<0.01),与GI相关不显著;TaMFT和TaDAR与GI和SGR都不相关。表明分子标记Phs646、Phs666可用于宁夏引黄灌区小麦穗发芽抗性的分子鉴定,Vp1B1-83可作为该地区穗发芽抗性分子鉴定的参考标记。结合穗发芽抗性鉴定和分子标记检测结果,筛选出冬育5号、宁春22号、Bastian、毛火麦、山麦、白秃子、白毛火麦共7份具有低GI和SGR值及较高穗发芽抗性基因频率的种质资源。     

江苏淮北地区小麦穗发芽抗性鉴定及其等位基因检测

为了解江苏淮北地区小麦品种穗发芽抗性以及相关基因的分布,以该地区近20年通过审定的44份小麦品种作为材料,采用整穗发芽和籽粒发芽两种方法鉴定其穗发芽抗性;利用分子标记对主要穗发芽抗性相关基因TaVp-1B、TaMFT-3A、TaMKK3-A、TaPM19-A1、Tamyb10-D1和TaDFR-B进行检测,并结合其表型分析不同抗性基因的效应。结果显示,44份品种的SGR（整穗发芽率）均值为52.5%,变化范围为10.5%~88.8%;GI（发芽指数）均值为53.9%,变化范围为12.4%~96.7%;有7份品种的SGR和GI值达到了中抗水平,可以作为抗穗发芽种质资源;未发现高抗品种。在6个与穗发芽抗性相关的基因中,TaDFR-Bb分布频率最高,达到95.5%,其余基因依次为TaMFT-3Aa（68.2%）、TaVp-1Bc（50.0%）、TaMKK3-Ac（25.0%）、TaPM19-A1a（13.6%）、Tamyb10-D1b（0）。与表型结合分析发现,只有TaMFT-3Aa和TaMKK3-Ac与穗发芽抗性显著相关,TaVp-1Bc和TaPM19-A1a与表型相关性不显著。因此,在抗穗发芽育种过程中,可以结合分子标记对TaMFT-3Aa和TaMKK3-Ac基因进行筛选并加以利用。     

白粒小麦品种(系)穗发芽抗性机制分析

为了解小麦穗发芽抗性机制,应用与抗穗发芽有关的功能标记 Vp1B3、 Vp1b2和 Dorm1并结合整穗发芽、籽粒发芽、籽粒+芒、籽粒+穗轴、籽粒+颖壳和籽粒+芒+穗轴+颖壳共6种发芽试验处理,分析了11个小麦品种（系）的穗发芽抗性机制。结果表明,红粒抗穗发芽对照京9428和京冬8号的抗性受粒色、Vp1Bc、颖壳或颖壳抑制物控制;9个白粒品种(系)穗发芽抗性均不同程度的受芒和颖壳或它们的抑制物控制;强抗穗发芽品系CA0431的抗性与 Vp1B3、 Dorm1和粒色无关,而与其他遗传因素有关;强抗穗发芽品系山东046432属于由Vp1Bc和Dorm1控制的基因型;中抗穗发芽品种矮抗58的抗性与穗轴有关;Vp1Bb基因对CA95502的穗发芽作用有待进一步证实;芒和颖壳或它们的抑制物对白粒中感穗发芽品系CA9640、CA0459、CA0493和白粒高感穗发芽品系山东928802和CA0306的穗发芽均有一定的抑制作用,但 Vp1Bb基因型与山东928802和Vp1Bc基因型与CA0306的穗发芽并无相关。     

普通小麦穗发芽抗性相关分子标记在RIL群体中的验证与评价

为了鉴定我国西南冬麦区普通小麦品种的穗发芽抗性,筛选能鉴定穗发芽抗性的相关分子标记,利用小麦品种川农17和新品系R146构建的重组自交系(F7:8)共135个家系作为研究材料,通过测定种子的发芽指数和降落值来共同鉴定小麦的穗发芽抗性。选择7个已发表的与穗发芽抗性相关的分子标记(Xgwm46、Xgwm269、Xgwm282、Xgwm328、Xgwm397、Xwmc468和Xgwm518)对这些材料进行PCR扩增,分析扩增片段与发芽指数和降落值的相关性。结果表明,在135份重组自交系材料中,发芽指数小于0.4的材料有21份,介于0.4~0.8的材料有86份,高于0.8的材料有28份;降落值小于250的材料有20份,大于400的有16份。标记扩增片段与发芽指数和降落值相关分析表明,7个标记中有3个标记(Xgwm397、Xgwm282和Xwmc468)与穗发芽抗性相关,标记Xgwm397和Xwmc468可作为穗发芽抗性选择的分子标记在育种中加以利用;另外三个标记Xgwm269、Xgwm328、Xgwm518与穗发芽抗性不相关;标记Xgwm46只与发芽指数相关,与降落值相关不显著,能否用作穗发芽筛选标记需进一步验证。     

白皮小麦抗穗发芽资源评价及抗性候选位点关联分析

白皮小麦皮薄且胚乳相对含量及出粉率高,较红皮小麦更受农户和企业青睐,但也更易发生穗发芽。为了给抗穗发芽机理研究及抗性育种提供参考,本研究首先在7个不同环境条件下对来自世界主要小麦产区的502个白皮小麦材料进行穗发芽抗性鉴定和评价,然后对白皮小麦穗发芽抗性进行位点关联分析。穗发芽抗性鉴定结果表明,502个白皮小麦材料中,仅1.39%的材料平均发芽率小于40%,其中Osiris（埃及）、Vilmorin 29（法国）、Miana（法国）、Kanto 107（日本）、Darwin（德国）、Magnif MG（阿根廷）和Benefactress（英国）具有在多个环境下稳定的穗发芽抗性。利用与小麦穗发芽抗性紧密连锁的236对标记筛选到202个多样性位点,依据遗传结构将白皮小麦群体分为3类（K=3）时,分别有40.92%、30.03%和29.04%的材料分在三个亚群中,当K=6时群体结构趋于稳定,同时发现,非洲的材料群体结构单一,而来自其他地区的材料遗传结构更复杂。结合穗发芽表型与K=3~6时的遗传结构数据对具有代表性的303个白皮小麦材料进行关联分析,通过平均值与各环境值分别关联到4个与15个在白皮小麦群体中与穗发芽抗性相关的等位变异位点。其中, Xwmc24.2-1A、 Xcfd44.1-2D、 Xbarc321.2-3A、 Xgwm397.1-4A和 Xwmc75.1-5B能够在不同环境中关联到,为较稳定的白皮小麦抗穗发芽位点。     

红粒春小麦穗发芽抗性鉴定及相关分子标记的有效性验证

为了筛选出能鉴定红粒小麦穗发芽抗性的分子标记及抗穗发芽的种质材料,检测了67份红粒春小麦品种(系)的发芽指数,并利用4个与穗发芽抗性相关的标记(Vp1B3、Xgwm155、Xwmc468和Xgwm397)对这67份品种(系)进行了PCR扩增,分析了扩增片段与发芽指数的关系.结果表明,在67个红粒春小麦品种(系)中,12...     

小麦BNS雄性不育基因连锁群分析和主效QTLs初步定位

为初步定位小麦温敏雄性不育系BNS中与不育相关的QTL及其所属连锁群,用BNS及其完全保持系郑麦366的F₂为作图群体,建立自交结实率和花粉可育率两个表型BSA池,选用均匀分布在小麦染色体上的710个SSR分子标记,在BSA池中筛选连锁标记,并进行QTL定位,同时用连锁标记引物在BNS DNA中重扩增,扩增产物序列在小麦基因组中进行比对,验证标记所属染色体并分子定位。结果表明,在2对BSA池中共筛选到12个连锁标记,涉及8个连锁群。单标记分析发现,5个连锁标记（Xwmc396、Xwmc517、Xbarc55、Xwmc332和Xwmc752）与不育QTL紧密连锁。用区间分析法分析发现,有2个主效不育QTL,分别为2B染色体上的 qBS1 （紧密连锁Xwmc332和Xbarc55）和7B染色体上的 qBS2 （紧密连锁Xwmc396和Xwmc517）。两个主效QTL的LOD值均大于5,贡献率均大于13%,且显性效应均大于加性效应。     

宁夏小麦品种（系）脂肪氧化酶基因的检测与分布

为给宁夏优质小麦育种和推广提供依据,本研究以180份宁夏小麦品种（系）为材料,利用分子标记检测脂肪氧化酶（LOX）基因在QLpx.caas-1AL和TaLOX-B1位点的组成情况,分析其分布特点。结果表明,不同等位变异及其组合类型的分布比例不同。在QLpx.caas-1AL位点,除了原有的3种等位变异Xwmc312-227、Xwmc312-235和Xwmc312-247外,还发现了2种新的等位变异。经测序分析,两种新变异条带大小分别为199 bp和223 bp,暂命名为Xwmc312-199和Xwmc312-223。该位点5种等位变异的分布比例分别为46.11%、32.78%、18.89%、1.11%和1.11%。在TaLOX-B1位点存在2种等位变异,即TaLOX-B1a和TaLOX-B1b,分别占15.56%和84.44%。宁夏小麦LOX基因位点存在8种等位变异组合类型,其中Xwmc312-227/TaLOX-B1b组合类型比例（40.56%）最高,Xwmc312-235/TaLOX-B1b次之（27.78%）,Xwmc312-199/TaLOX-B1b和Xwmc312-223/TaLOX-B1b最低（均为1.11%）。同时,在不同地区和相同地区不同来源品种（系）间,LOX基因的分布也存在差异。总体来看,宁夏小麦低活性LOX基因等位变异类型（Xwmc312-227/TaLOX-B1b）所占的比例明显高于高活性类型（Xwmc312-235/TaLOX-Ba1）。     

穗发芽率和发芽指数及STS标记Vp1B3在小麦抗穗发芽基因型鉴定中的应用

为了筛选抗穗发芽品种(系)并了解其抗性机制,应用整穗发芽法和发芽指数鉴定了33份小麦新品系的穗发芽抗性,以红粒品种京冬8号和京9428作为抗穗发芽对照,以白粒品种京411和中优9507作为感穗发芽对照,并结合共显性STS标记Vp1B3对其基因型进行检测.结果表明,穗发芽率(SGR)低于抗性对照京冬8号和京9428平均值(12.7%)的品系有7份,其中2份为白粒,5份为红粒.只有一份红粒品系CA0489的发芽指数(GI)低于抗性对照平均值(13.2%).应用STS标记Vp1B3共扩增出849 bp、569 bp和652 bp三种片段,分别属于抗穗发芽基因型Vp1Bb和Vp1Bc及感穗发芽基因型Vp1Ba,其频率分别为3%、18%和79%.红粒抗穗发芽品系CA0489属于Vp1Bb基因型和红色种皮休眠型,CA0481属于Vp1Bc抗穗发芽基因型,另外三份红粒抗穗发芽品系的抗性机理还需要进一步研究;白粒抗穗发芽品系CA0509和CA0459的抗性为非Vp1B3类型,其抗性可能与穗部性状和颖壳抑制物有关.     

云南铁壳麦的穗发芽抗性鉴定与分析

为了解云南铁壳麦(Triticum aestivum ssp.yunnanense)的穗发芽抗性及其机制、筛选抗性材料,以白粒推广良种云麦53号为对照,采用整穗发芽、整粒发芽及分子功能标记的方法,鉴定了55份云南铁壳麦的穗发芽抗性及种子的休眠特性,分析了发芽指数(germination index,GI)在穗发芽抗性级别不同的材料间、分子功能标记基因等位变异间的差异及籽粒发芽率(germination percent,GP)在不同休眠级别的材料间的差异。结果表明,以整穗发芽率(spikes germination rate,SGR)为鉴定指标,在对照云麦53号的SGR达76.2%的前提下,云南铁壳麦除1份材料SGR为2%外,其他材料的SGR都为0,与对照相比,对穗发芽的抗性都很强。以GI为鉴定指标,供试云南铁壳麦对穗发芽的抗性则较弱,抗性材料较少,GI为15.5%～72.8%(对照的GI为65.7%),GI在抗性级别不同的材料间明显不同。以籽粒发芽率为依据,云南铁壳麦的种子休眠性可分为休眠、中度休眠、浅休眠和无休眠4级,GP在不同休眠级别的材料间也显著不同。用STS功能标记 Vp1B3扩增出A带(652 bp)、C带(无带)的材料,其GI均与扩增出B带(569 bp)材料的GI有明显差异;用标记Vp1A3扩增出B带(170 bp)材料的GI与C带(无带)材料的GI也有明显差异,其他3个功能标记( Tasdr-B1、 Tamyb10D1、 Tamyb10D)扩增到不同带型材料的GI则无明显的不同,用分子标记获得的结果不能解释云南铁壳麦的穗发芽抗性或种子休眠特性的变化。     

小麦穗发芽抗性鉴定及相关分子标记的有效性验证

为筛选出抗穗发芽小麦种质及可用于种质评价和分子标记辅助育种的高效分子标记,以41份黄淮南片区试品系和309份中外小麦品种为材料,选用4个与穗发芽抗性相关的标记,即STS标记Vp1B3和MST101、STMS标记wmc104及SSR标记Xgwm155,结合整穗发芽鉴定试验,评价筛选抗穗发芽小麦种质,同时对上述4个分子标记进行有效性验证。结果表明,标记Vp1B3和wmc104可有效用于小麦穗发芽抗性筛选,而标记Xgwm155和MST101与穗发芽抗性不相关;350份供试材料中41份国家区试材料的整穗发芽率普遍偏高,均值达到43.94%;而另外309份材料中,淮麦20、轮选987、长旱58等18份材料为高抗穗发芽品种,平均整穗发芽率为2.56%,是穗发芽抗性育种中的重要抗性资源。     

江苏淮北小麦品种（系）重要性状功能基因的KASP检测

为了解江苏淮北麦区小麦品种（系）重要性状功能基因的组成,利用高通量KASP标记技术对江苏淮北麦区74份小麦品种（系）的产量、品质、抗病虫性以及抗穗发芽相关基因进行检测。结果表明,产量性状相关基因中, TaSus1-7B、 TaSus2-2A、 TaGS3-D1、 TGW6-A1、 TaGW2-6A、 TaCwi-A1、 TaCWI-4A和 TaCWI-5D的高粒重等位变异占供试材料的60%以上,分布频率分别为94.59%、75.68%、90.54%、100%、 98.65%、86.49%、82.43%和100%。品质性状相关基因中,高分子量麦谷蛋白（HWM-GS）基因 Glu-A1、 Glu-B1和 Glu-D1的优异亚基分布频率分别为82.43%、2.70%和47.30%;非1B/1R易位的分布频率为31.08%;非糯质等位变异 Wx-B1a在所有供试材料中均能检测到,而高蛋白质含量等位变异 Gpc-B1（+）在供试材料中均未检测到;籽粒硬度基因 Pina-D1、 Pinb-D1和 Pinb2-V2的硬度等位变异分布频率分别为1.35%、63.51%和25.68%;多酚氧化酶（PPO）活性基因 TaPpo2-2D的低活性等位变异分布频率为18.92%,而 TaPpo2-2A低活性等位变异在供试材料中均未检测到;黄色素含量基因 TaPsy-A1、 TaPsy-B1、 TaPsy-D1、 TaPds-B1、 TaLyc-B1、 TaZds-A1和 TaZds-D1的低黄色素含量等位变异分布频率分别为36.49%、62.16%、93.24%、44.59%、83.78%、16.20%和100%。抗赤霉病基因中,苏麦3号 Fhb1基因型和UMN10 Fhb1基因型的分布频率分别为4.05%和2.70%;抗条锈病基因 Yr15的分布频率为4.05%;抗叶锈病基因 Lr14a和Lr68的分布频率分别为27.03%和40.54%;抗禾谷孢囊线虫病基因 Cre8的分布频率为39.19%。抗穗发芽基因中, TaPHS1、 TaMFT-A1、 TaVP1-B1和 TaSdr-B1的抗穗发芽等位变异的分布频率分别为67.57%、31.08%、67.57%和12.16%。