小麦抗穗发芽性的机理与遗传研究

从品种本身原因综述了小麦抗穗发芽性的机理与遗传，认为籽粒低的α-淀粉酶活性、小的籽粒吸水速率、低的GA3含量及颖壳（种子）中发芽抑制物是小麦抗穗发芽性的主要机理。前二者直接影响穗之发芽性。品种的形态结构对抗穗发芽性起修饰作用。其遗传机制比较复杂，存在显著的基因型与环境互作效应，种子发芽敏感性同时受加性和非加性基因效应影响，以加性基因效应为主。α-淀粉酶活性受两个主效互补基因或3个基因控制。在鉴定稳发芽抗性时，应把α-淀粉酶活性、籽粒吸水速率及降落值作为选择指标，结合测定籽粒发芽力做出综合评价。针对不同品种抗穗发芽性的主要机理研究其遗传，才能更有效地进行穗发芽抗性育种。     

小麦新品种穗发芽抗性差异的研究

采用培养皿种子发芽法,对１０个不同白皮小麦品种进行种子活力各项指标及淀粉酶活性测定,结果表明,不同品种间种子活力及淀粉酶活性均存在差异。高活力种子α－淀粉酶活性大。相关分析还显示,α－淀粉酶活性与种子发芽率、发芽指数在高度正相关,致使种子发芽快;小麦收获期遇阴雨潮湿环境易穗上发芽。     

白粒小麦抗穗发芽遗传育种的研究

收获前穗发芽一直是长江中下游冬麦区、东北春麦区和西南冬麦区的重要灾害,在黄淮冬麦区和北部冬麦区也偶有发生。受灾后有些麦粒虽然外观未发芽,但由于胚的萌动,其面粉结构已被分解转化,严重影响加工品质;明显的穗发芽可使麦粒失去食用价值。在潮湿地区,有时没有明显的降雨,但因空气湿度接近饱和,穗发芽过程也能发生。由于穗发芽是一种气候灾害,在现代科技还不能控制天气状况的条件下,只有依靠培育抗性品种加以防御。我国曾依靠红粒(皮)小麦的休眠性较好地控制了生产上的穗发芽现象,但一直没有解决潮湿地区未发芽麦粒中面粉加工品质劣变问题。进入80年代以后,面粉加工业和农户更偏爱出粉率较高的白粒(皮)品种,使小麦生产和面粉……     

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。     

中国小麦品种穗发芽抗性差异的研究

利用收获时种子发芽率和面粉降落值法，于2000—2002年2个小麦种植年度，研究了黄淮、北部、长江中下游、西南冬麦区和东北春麦区1950年以来的781个主要推广品种和新品系的穗发芽抗性。结果表明，小麦穗发芽抗性测定值在年度间极显著或显著正相关，不同年代小麦品种的穗发芽抗性差异较大。1990年以来育成品种的穗发芽抗性与20世纪80年代相近，但明显弱于50、60以及70年代。黄淮、西南和春小麦3个麦区种子发芽率低于2%的高抗品种数分别占各自麦区供试总数的1.7%、4.5%和5.7%，而长江中下游和北部2个冬麦区的种子发芽率都在10%以上；东北春麦区品种的抗性较强，种子发芽率平均为11.2%。利用等电聚焦电泳从发芽率和降落值均偏低的品种中鉴定出异源2号、蜀万24、蜀万761、陕160、孟县4号、京411、京9428、鉴26、燕大1817、农大45、衡水6404、晋麦5号、8号、鄂麦14和克辉等15个携带迟熟α-淀粉酶基因的品种，分布在5个不同麦区。对这些品种及其亲本进行SSR分子标记分析，发现有些与其亲缘关系密切的品种，却不携带迟熟α-淀粉酶基因。上述结果说明，该基因在我国五大小麦产区均有分布，但具该基因的品种数量少，占供试品种数的1.9%，通过育种程序容易选择出不携带该基因的小麦品种。     

江苏沿江麦区小麦田间穗发芽情况观察

1991年,江苏沿江麦区小麦成熟前后遭遇历史少见的连阴雨,不仅造成小麦受溃根衰,成熟提前,更为严重的是影响了小麦适期收获,致使本地小麦普遍发生田间穗发芽现象。在这特定的自然条件下,笔者通过定田定点、取穗剥粒、选择长势平衡、成熟较早的扬麦5号小麦田,按“品”字形定3点(每点田定200穗),于麦子成熟后2天(6月4日)至收获(6月9日),每天下午5时查穗发芽率,同时每点取穗若干、进行室内考     

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。     

黑龙江省春小麦品种穗发芽敏感性研究

利用小麦蜡熟期剪取的小麦穗,测定子粒发芽率、发芽指数和整穗发芽率,利用小麦面粉测定小麦品种的降落值,鉴定黑龙江省目前种植的春小麦品种穗发芽敏感性。结果表明,克旱15和克涝6的子粒发芽率、整穗发芽率、发芽指数和降落值分别为19.0%、0、10.1%、333和24.0%、2.0%、10.0%、298,具有较强的抗穗发芽能力,可以在小麦生育后期潮湿多雨的地区种植。     

小麦穗发芽抗性机理与遗传研究

1987—1989年在人工模拟降雨室鉴定了123个小麦品种,发现不少白粒抗源;研究了13个品种的穗发芽率、籽粒发芽率、籽粒含水量、吸水速率和α-淀粉酶活性变化,认为抗穗发芽的主要机理是低α-淀粉酶活性和小的吸水速率;并用6个抗性不同品种的双列杂交,初步探讨了抗穗发芽性遗传,可能存在母体与子体抗性因子互作效应。     

小麦种质多酚氧化酶的遗传变异及抗穂发芽品种的筛选

为了研究中国小麦品种资源多酚氧化酶(PPO)活性的变异,并对部分主推小麦品种的抗穗发芽能力进行评价和筛选,选用195份小麦种质资源和24份主推小麦品种,采用籽粒法测定了其多酚氧化酶（PPO）的活性。结果表明,供试小麦资源PPO活性表现出较大的变异,变异范围为4.95~13.99 AU/(min?g),变异系数为21.4%,表明小麦PPO活性遗传改良具有很大的潜力;我国主推小麦品种之间的PPO活性差异较大,筛选出‘中麦9’,‘京9428’,‘冀麦38’,‘陕229’,‘宁麦9’,‘川麦47’等PPO活性较低的品种,可以鉴定为抗穗发芽能力较强的品种。     

四川省小麦品种(系)穗发芽抗性评价

穗发芽严重影响小麦产量和品质,受到生长环境、种皮颜色和遗传基因的共同控制。由于四川地区在小麦收获季节容易出现高温高湿的气候条件,是小麦穗发芽的常发和重发区。依据材料的穗发芽抗性,有目的性地配制杂交组合选育抗性品种是控制小麦穗发芽的重要策略,而系统鉴定分析各优良品种及品系的穗发芽抗性是亲本选配的重要依据。本研究调查分析了242份2000年来四川省审定小麦品种及即将成为未来几年新品种的2017—2018 年四川省区试品系的田间穗发芽情况,发现分别有23(9.5%)和67 (27.7%)份材料具有强（穗发芽率低于5%）和高（穗发芽率介于5%~15%）的穗发芽抗性。这为穗发芽抗性育种亲本的选择提供了参考;并且发现穗发芽抗性在不同类型材料中存在差异：2000 年来审定品种＜区试普通小麦品系＜区试早播早熟小麦品系＜区试特殊用途小麦品系,穗发芽抗性在未来几年品种中将有所增强;种皮颜色对穗发芽抗性具有强烈影响,随着种皮颜色加深,穗发芽抗性越强,但仍发现3 份（‘川育26’、‘川辐9 号’、‘川辐17 号’）白皮小麦材料具有强的穗发芽抗性,为白皮小麦抗穗发芽育种提供参考。其次发现在四川环境下,早播可能会提高小麦品种的穗发芽抗性。     

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.     

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。     

与抗穗发芽相关的小麦α-淀粉酶抑制因子基因的序列分析

小麦穗发芽与内源α-淀粉酶活性的提高密切相关，抑制内源α-淀粉酶活性是解决小麦穗发芽问题的关键。本研究对11份普通小麦以及1份人工合成抗穗发芽六倍体小麦RSP的α-淀粉酶抑制因子基因，进行了分离克隆与序列测定。并与核酸数据库中已知序列进行比对分析发现，α-淀粉酶抑制因子基因相当保守，一致性达到94．83％，仅在少数位置出现单碱基的替换或单个碱基的插入。在22份对比材料中，编码序列的229、272、397、415、427、430bp位置处，发生频率为9．1％的单核苷酸替换，是潜在的单核苷酸多态性（SNP）位点。     

利用比较分子遗传学鉴定小麦穗发芽基因的研究进展

充分利用研究的比较多的模式作物所获得的分子遗传学信息,进而作为较复杂生物基因组研究的基础,是现代分子遗传学常用的手段之一。在此,重点介绍了模式作物拟南芥、玉米和水稻在种子发芽方面的分子遗传学研究进展;概述了小麦穗发芽的分子遗传学研究进展;分析了根据小麦与模式生物在基因组上的共线性,利用比较分子遗传学手段,将拟南芥的ABI3和玉米的VP-1基因作为小麦抗穗发芽的候选基因的可行性。     

小麦显性矮秆基因Rht3及其衍生系统抗穗萌特性研究

采用近等基因系法及成熟种子室内萌发试验研究了小麦显性矮秆基因Rht3及其衍生系统的抗穗萌特性,并对普通小麦13个显性、半显性、隐性矮秆基因的抗穗萌性能进行了评价。结果表明,Rht3基因及其株高提升的突变衍生系具有显著而稳定的抗穗萌特性。将Rht3基因回交导入不抗穗萌的普通小麦,受体品种成熟种子的a-淀粉酶活性降低了     

转反义trxs基因小麦籽粒中ABA和GAs含量与穗发芽的关系

以转反义trxs基因两个纯合株系及其未转基因对照小麦品种‘豫麦18’为材料,采用荧光定量RT-PCR、整穗发芽试验和酶联免疫吸附（ELISA）的方法,对小麦灌浆过程中反义trxs基因表达、穗发芽特性及内源激素ABA和GAs含量进行了测定,探讨转基因小麦籽粒中内源激素ABA和GAs含量与穗发芽的关系。结果表明,在种子形成过程中,反义trxs基因能够正常表达,两个转基因株系中内源trxh基因表达量都明显低于对照;转基因株系籽粒中ABA和ABA/GAs含量显著高于对照,平均分别比对照升高了18.39%和23.47%,而GAs含量在花后15～30d较对照有所降低,平均比对照降低了9.14%;花后20、25、30d,转基因株系的穗粒发芽率显著或极显著低于对照,平均分别比对照下降了49.65%、28.2%、27.23%;相关分析表明,穗发芽率与ABA和ABA/GAs含量均呈显著或极显著负相关,与GAs含量呈正相关。由此推断,反义trxs基因导入抑制了小麦内源同源基因的表达,改变了小麦体内ABA和GAs的平衡,使ABA合成量增加,是导致转基因小麦穗发芽率降低的原因之一。     

两种遗传背景下小麦Wx近等基因系面粉及面制品色泽研究

为探索不同Wx基因型对面粉及面制品色泽的影响及色泽改良途径,为糯小麦的育种改良提供理论依据,利用‘扬01-2’和‘扬麦17’2种遗传背景下的8种Wx基因型的近等基因系为材料,对8种基因型面粉、面片色泽及色泽主要影响因素多酚氧化酶(PPO)活性进行研究。结果表明,在面粉色泽上,2个背景下8种基因型间总体上无显著差异,其中以aaBBDD和aabbdd 2种基因型面粉色泽略好;在面片色泽及面条感官评价上,2个遗传背景下均以AAbbdd基因型色泽较好,aabbdd基因型色泽较差。面粉多酚氧化酶活性(PPO)检测结果显示,在2个遗传背景下,全缺失型aabbdd均极端高于其它基因型,其原因需深入研究。糯小麦育种需重视对低PPO活性材料的筛选。     

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。