具有6MV染色体(偏凸山羊草)的代换系材料细胞学及白粉病抗性的初步研究

为了扩充小麦抗白粉病基因种质资源,对具有普通小麦特征的中国春×硬偏麦六倍体杂种F6代稳定株系9606217、9606117、9606233、9606324和9606344进行苗期室内白粉病抗性鉴定和细胞学观察.发现5个株系染色体数目均为42,在9606217、9606117和9606233中都带有1对臂比值约为4.44的近端着丝粒染色体,与原始亲本之一偏凸山羊草6MV染色体相似,而9606324和9606344没有这对近端着丝粒染色体,9606117和9606233缺少1对随体染色体6B;9606117的花粉母细胞减数分裂染色体可构成21个二价体,9606117与中国春杂交的F1减数分裂染色体构成20个二价体和2个单价体;白粉病抗性鉴定表明,9606217、9606117和9606233对低毒力1号病小种和高毒力315号小种免疫,9606324对1号和315号小种均感病,9606344对1号小种免疫而对315号小种感病.可以初步判断,9606117为6MV/6B染色体代换系,9606217、9606117和9606233对白粉病的优良抗性与6MV染色体有关.     

绵麦37及其衍生小麦品种（系）的6VS[KG-*3]/6AL易位染色体结构演变

绵麦37是四川小麦育种的骨干亲本,含6VS/6AL易位染色体,高抗白粉病。为了明确6VS/6AL在其衍生品种中的传递情况,本研究利用寡核苷酸探针和ND-FISH技术对内麦8号、绵麦37的衍生品种（系）和部分相关亲本共17份材料进行了分析。结果表明,内麦8号、绵麦37及其9个衍生品种（系）都含有1对6VS/6AL易位染色体,其中内麦8号、绵麦37、绵麦51、绵麦285、绵麦1416、绵麦1419和绵麦1618的6AL长臂上带有寡核苷酸探针Oligo-713的信号,而其余4个衍生品种（系）的6VS/6AL染色体无该探针信号,说明绵麦37衍生品种（系）中的6VS/6AL染色体出现了新型结构变异。根据系谱和其他亲本的 ND-FISH分析结果可以推测,这种结构变异是由6VS/6AL易位染色体与小麦6A染色体在长臂上发生重组交换引起的。     

黄淮麦区小麦抗赤霉病新种质的创制和筛选

为了创制和筛选黄淮麦区小麦抗赤霉病新种质,以济麦22为受体,采用分子标记辅助选择与连续回交相结合的方法,将小麦赤霉病抗源苏麦3号抗病主效QTL导入黄淮麦区小麦品种济麦22;对黄淮麦区育成的564份品种（系）采用单花滴注方法进行连续3年赤霉病抗性鉴定和筛选。结果创制含苏麦3号抗赤霉病主效QTL的材料18份,其中4份农艺性状与济麦22相仿,赤霉病抗性明显提高;通过筛选获得赤霉病抗性水平达中感以上的材料18份,分子标记和 Fhb1基因鉴定结果表明,其中9份材料不含有 Fhb1基因,其抗赤霉病主效基因可能与苏麦3号不同。这些创制和筛选获得的抗赤霉病种质材料将为提高黄淮麦区小麦赤霉病抗性提供有益帮助。     

抗条锈病小麦-滨麦Lm#3Ns二体异附加系的分子细胞遗传学鉴定

滨麦(Leymus mollis)是小麦的三级基因源,具有改良小麦所需的许多优良性状。为了将滨麦中的优异基因导入到普通小麦中,通过远缘杂交获得小麦-滨麦异附加系、异代换系、易位系,以选自普通小麦7182与滨麦衍生后代M42(2n=54)F_6代的株系M11005-1-2-7-10-1-1(M11005A)为供试材料,对其进行了形态学、细胞学、原位杂交、分子标记、抗病性等综合鉴定。细胞学观察结果显示,M11005A有44条染色体且配对良好,可以稳定遗传。原位杂交及分子标记结果表明,M11005A含有42条普通小麦染色体和1对来自滨麦Lm#3Ns的染色体,并且用Oligo-pTa535探针得到了Lm#3Ns的FISH核型;筛选出6个EST及8个PLUG特异分子标记可以用来鉴定Lm#3Ns染色体,其中只有1个EST和4个PLUG标记可以同时在M11005A中扩增出滨麦和华山新麦草的条带,说明滨麦的Lm#3Ns染色体与华山新麦草的3Ns基因组之间存在差异。M11005A的穗长、穗型、小穗数、千粒重与亲本7182无显著差异,但分蘖数较7182显著增加,株高显著降低。抗条锈病鉴定结果显示,苗期M11005A对条锈菌生理小种CYR29和CYR34表现高抗,对CYR32表现高感,成株期对CYR32和CYR33混合小种表现高抗,推测滨麦的Lm#3Ns染色体携带对CYR29和CYR34小种的抗性基因,又携带了成株期对CYR32和CYR33的抗性基因。因此,M11005A可以作为抗源应用于小麦的条锈病抗性改良中。     

“Largo”和“Amigo”小麦品种抗麦二岔蚜基因的染色体位置

麦二岔蚜(Schizaphis graminumRondani)引起小麦、燕麦、大麦和高梁的严重经济损失。近年来,曾研究过种质品系‘Amigo’(Triticumaestivum L.)和‘Largo’(Triticum turgidum XTtauschii)六倍体小麦对麦二岔蚜的遗传抗性。Amigo含有从黑麦(Secale cerealeL.)转移来的单显性基因。Largo是‘Langdon’硬质小麦(T.turgidum L.)和T.tauschii(Coss)Schmal的双倍体。 Largo和Amigo之间的杂交表明,每个亲本都有一种抗麦二岔蚜生物型C的独立基因。用一组“中国春”单体小麦品种测定Amigo和Largo抗性基因的染色体位置。把来自单体Fl的F2植株种植在直径为12厘米的盆钵中或平地上,生长到2至3叶时,接种生物型C的麦二岔蚜。我们发现Amigo的抗性基因位于染色体1A上,Largo的抗性基因位于染色体7D上。中国春单体小麦和Amigo之间杂交的染色体对的资料表明,Amigo不同于包括染色体6A、6B、7A和7B的两个相互易位的中国春单体小麦。     

小麦-滨麦衍生系18DM134的分子细胞遗传学及赤霉病抗性鉴定

滨麦[Leymus mollis(Trin.) Pilger]作为小麦的野生亲缘种之一,具有抗寒、抗旱、耐盐碱等优良特性,同时对多种小麦病害具有良好抗性,是小麦遗传改良的重要基因资源。本研究前期从八倍体小滨麦M842和硬粒小麦D4286的杂交后代中筛选出一个抗赤霉病的衍生系18DM134,为给该材料的利用提供依据,本研究利用细胞遗传学、原位杂交、液相芯片、分子标记等技术对其染色体组成进行鉴定,并对其农艺性状和赤霉病抗性进行调查。细胞学观察结果显示,18DM134的染色体构型为2n=42=21Ⅱ。原位杂交结果显示,18DM134含有38条小麦染色体、2条完整的Ns染色体以及2条易位染色体,其中整条6A染色体和5DS染色体缺失,2条Ns染色体片段易位到3DS染色体,2条3DL染色体易位到5DL染色体。液相芯片和分子标记分析结果显示,18DM134中来自滨麦的6Ns染色体替换了小麦6A染色体,部分5Ns染色体片段与3DS染色体发生了易位,5DS染色体缺失。因此,18DM134为小麦-滨麦代换易位系,其染色体组成为12A+14B+10D+2(6Ns)+2(T3DS-5Ns片段)+2(T3DL-...     

基于FISH和SNP标记分析百农64对其衍生品种的遗传贡献

百农64因其抗病性好、适应性广，已成为黄淮南片麦区小麦育种的重要亲本之一。本研究将荧光原位杂交（FISH）和小麦55K SNP芯片分析相结合，对百农64及其衍生品种（百农207、百农160、华育198和04中36）和相关亲本共8份小麦材料进行全基因组分析，揭示百农64对其衍生后代的遗传贡献。结果表明，在研究材料中共鉴定出48种染色体多态类型（block），A、B和D基因组分别为18、20和10种，其中1A和6B染色体多态类型最多；在百农64和百农207中鉴定出了臂间倒位perInv6B，在5份小麦材料中鉴定到了小麦-黑麦T 1RS/1BL易位。利用55K SNP芯片在供试材料的A、B和D基因组分别获得8 504、9 726和5 093个多态性SNP标记，多态信息含量（PIC）变异范围在0.110~0.375之间，平均值为0.295；百农64特异性SNP在衍生品种的A、B和D三个基因组上的分布比例分别为54.2%、46.9%和36.5%，6A染色体比例最高（85.4%），在百农207、华育198和04中36各染色体上分布比例的平均值均超过了50.0%。整合48个细胞学和23 323个SNP标记分析显示，除百农160以外，其余3个衍生后代与百农64的遗传相似系数（GS）都超过了0.700；聚类分析结果显示百农64与其4个衍生品种聚为一类，与遗传相似系数结果一致。研究表明百农64对其衍生后代遗传贡献率较高，这为小麦种质资源利用和新品种选育过程中的亲本选配提供了理论支撑。     

利用小麦660K SNP芯片分析川麦44在其衍生后代中的遗传贡献

为明确小麦骨干亲本川麦44的遗传特性,利用小麦660K SNP芯片对川麦44及其衍生品种进行解析。结果表明,川麦44在6个衍生品种中的遗传贡献率为23.77%～72.63%,平均为48.58%,衍生品种存在遗传偏亲现象。川麦44特异性标记在不同染色体和染色体组中分布不均匀,衍生品种中特异性标记数具有B染色体组A染色体组D染色体组的共同特征。在除1B和6A外的染色体上,共筛选出52个川麦44高遗传率片段,片段长度为0.10～76.20 Mb,其中5B上的片段数量最多,累计长度最大。本研究结果为进一步明确骨干亲本川麦44的重要基因组区段及其功能奠定了基础。     

绵麦37及其衍生小麦品种(系)的6VS/6AL易位染色体结构演变

绵麦37是四川小麦育种的骨干亲本,含6VS/6AL易位染色体,高抗白粉病。为了明确6VS/6AL在其衍生品种中的传递情况,本研究利用寡核苷酸探针和ND-FISH技术对内麦8号、绵麦37的衍生品种(系)和部分相关亲本共17份材料进行了分析。结果表明,内麦8号、绵麦37及其9个衍生品种(系)都含有1对6VS/6AL易位染色体,其中内麦8号、绵麦37、绵麦51、绵麦285、绵麦1416、绵麦1419和绵麦1618的6AL长臂上带有寡核苷酸探针Oligo-713的信号,而其余4个衍生品种(系)的6VS/6AL染色体无该探针信号,说明绵麦37衍生品种(系)中的6VS/6AL染色体出现了新型结构变异。根据系谱和其他亲本的ND-FISH分析结果可以推测,这种结构变异是由6VS/6AL易位染色体与小麦6A染色体在长臂上发生重组交换引起的。     

西南地区小麦种质资源白粉病抗性的全基因组关联分析

为了有效利用我国西南地区小麦抗白粉病种质资源,于2012―2013年在贵州贵阳、贵州赫章和四川绵阳以及2013―2014年在贵州贵阳对主要来自西南地区的120个小麦品种(系)进行了白粉病抗性鉴定,并利用小麦90K芯片进行全基因组关联分析。抗病性鉴定结果显示,36个品种(系)在四个环境下均表现出抗性,其中大部分品种(系)来自贵州省。全基因组关联分析发现,16个SNP位点与白粉病抗性显著相关,分别位于1A、1D、2A、3A、4B、5B、6A、6D和7B染色体上,其中位于6AS染色体重要区段上的3个SNP位点(Jagger_c4823_169、Tdurum_contig55201_928和Tdurum_contig12215.89)的遗传距离小于1cM,在四个环境中均与白粉病抗性显著相关。相关分析表明,这3个SNP位点与 Pm21分子标记(SCAR1265)紧密连锁。     

甘肃省26个春小麦品种（系）苗期抗条锈基因分析及成株期抗病性评价

为明确甘肃省部分春小麦品种(系)苗期所含抗条锈基因,选用来自中国、印度等国家的24个具有不同毒性谱的条锈菌单孢菌系,分别接种于26个甘肃春小麦品种(系)及30个已知基因的载体品种上,进行苗期抗条锈病评价,并结合系谱分析推导苗期抗条锈基因.初步分析结果表明,银春8号等19个品种(系)含有Yr1及未知抗病基因,其余品种(系)含有未知抗病基因.成株期在甘肃陇南的田间抗条锈病评价结果显示,定西43可能具有成株抗病性,定E301、定9873、定鉴5、陇春26、陇春24、定西39、临麦30、宁9415具有慢条锈性.聚类分析与基因推导结果基本一致.     

中国春背景下长穗偃麦草抗赤霉病相关基因的染色体定位

长穗偃麦草具有良好的赤霉病抗性,是小麦赤霉病抗性改良的重要种质资源。为了深入研究长穗偃麦草的赤霉病抗性并对其抗性相关基因进行染色体定位,连续两年两地于开花期通过单花滴注法对中国春-长穗偃麦草二体附加系、置换系等31份材料进行穗部接种,21d后调查发病情况;同时调查了各材料的自然发病情况。结果表明,长穗偃麦草的赤霉病抗性主效基因定位于1E和7E染色体,其中7E染色体的短臂具有良好的赤霉病抗性,2E和4E染色体具有微效抗性基因,而3E、5E和6E可能存在易感基因。     

地方小麦品种贵协3号赤霉病抗性QTL的定位与效应鉴定

为明确抗填料霉病地方小麦品种贵协3号的赤霉病抗性遗传基础,利用感赤霉病品种绵麦96-5及其构建的含有196个株系的双单倍体(doubled haploid,DH)群体为材料,于2018和2019年分别在江苏南京和四川绵阳对赤霉病严重度进行调查,并利用55K DArT基因芯片技术构建的遗传图谱进行QTL定位。结果表明,所构建的遗传图谱覆盖小麦全基因组,图谱全长15 195.8 cM,平均图距10.6 cM。利用复合区间作图法共检测到3个抗赤霉病QTL（QTL-FHB.GX-2B、QTL-FHB.GX-5B和QTL-FHB.GX-7A）,分布在2B、5B和7A染色体上,抗性等位基因均来自于抗病亲本贵协3号,可解释1.2%~1.5%的表型变异,说明贵协3号的赤霉病抗性是多个微效基因/QTLs的累加效应。     

59份江苏小麦品种（系）的抗赤霉病评价与农艺性状分析

赤霉病是小麦的重要病害,严重影响小麦产量和品质。为发掘赤霉病的抗性种质资源和抗性基因,本研究分别以苏麦3号、扬麦158、扬麦15和安农8455为高抗、中抗、中感和高感赤霉病对照品种,于2016-2017和2017-2018连续2年对来自江苏的59份小麦品种（系）采用单花滴注接种法进行田间赤霉病抗性鉴定,同时利用与 Fhb1 、 Fhb2 、 Fhb4 、 Fhb5 和 QFhs.crc-2DL 连锁的分子标记对供试材料进行检测,并对赤霉病表现为稳定中抗及以上水平品种（系）的千粒重、株高、穗粒数等农艺性状进行调查。结果表明,59份供试小麦品种（系）中,19份在两个年度均表现为中抗。分子标记检测发现,9份小麦品种（系）仅携带 Fhb1 ,平均病小穗率为22.21%;10份小麦品种（系）仅携带 QFhs.crc-2DL ,平均病小穗率为27.82%;携带 Fhb2 、 Fhb4 和 Fhb5 基因的品种（系）较少。镇麦12号、宁麦1529、宁麦27、镇麦13322、宁麦17110、镇麦13、宁麦17108和宁麦17396的赤霉病抗性和综合农艺性状均较好,可以作为小麦抗赤霉病遗传改良的种质资源。     

小麦新品种生选6号的丰产稳产性和赤霉病抗性分析

生选6号是以半矮秆、中感赤霉病的宁麦8号为母本,多穗、中抗赤霉病的宁麦9号为父本杂交,F1代利用花培育种技术育成的高产稳产高抗赤霉病的小麦新品种。为了给该品种的合理利用提供依据,利用国家长江中下游冬麦组区域试验和生产试验以及多年多点赤霉病抗性鉴定的实验数据分析了其丰产性、稳定性及赤霉病抗性。此外,选用与赤霉病抗性相关的9对SSR引物对生选6号及其亲本宁麦8号和宁麦9号进行了基因型分析。结果表明,生选6号在两年国家区域试验和一年的生产试验中均比对照增产,适应性较广,静态和动态稳定性较好;其赤霉病抗性相当于苏麦3号,是目前通过审定并大面积推广应用的品种中唯一高抗赤霉病的小麦新品种。生选6号既存在来自双亲的赤霉病抗性位点,还存在双亲均没有而苏麦3号和望水白都存在的赤霉病抗性位点,这可能是生选6号赤霉病抗性超亲的主要遗传基础。     

不同小麦种质资源耐深播能力的差异

为筛选耐深播小麦种质资源,以国内部分育成品种、地方种质及引进种质共100份小麦材料为对象,测定了7和15cm两种播种深度下小麦出苗率、胚芽鞘长、地中茎长和苗高,研究了小麦耐深播相关性状之间的关系,对100份小麦种质的耐深播能力进行了聚类分析和等级划分。结果表明,播种深度从7cm增加到15cm,小麦出苗率显著降低,而胚芽鞘长、地中茎长及苗高却显著增加。在7cm播种深度下,小麦出苗率与苗高以及胚芽鞘长与地中茎总长之和呈正相关;在15cm播种深度下,小麦出苗率与胚芽鞘长、地中茎长、苗高以及胚芽鞘长与地中茎长之和均呈极显著正相关。100份小麦种质可划分为强耐深播、中等耐深播及弱耐深播3种类型,其中富尔纳尼、红春麦、红齐麦、青芒麦、陕地535、三道塘(有芒)、陇春31号等29份材料为强耐深播小麦种质。     

Investigation and genome-wide association study of grain copper content in Chinese common wheat

Copper is a necessary trace mineral for the human body, and its deficiency threatens human health. Here, a panel of 243 Chinese wheat cultivars from five replications was used to measure the grain copper content (GCC) by atomic absorption spectrometry. Phenotypic analysis results revealed that the averaged GCC of surveyed cultivars ranged from 6.81 to 11.36 mg/kg with an average of 9.23 mg/kg. A genome-wide association study (GWAS) indicated that a total of 489 single-nucleotide polymorphisms (SNPs) were significant, explaining 10.1%–32.6% of the phenotypic variation and were mainly distributed on chromosomes 2A and 5A. Further analysis indicated that GCC_Hap_2A1, GCC_Hap_3B1, and GCC_Hap_5A1 may be important genetic loci that regulate GCC in wheat. Linkage mapping using a bi-parental population detected four QTLs on 1D, 6A, 6B, and 7D, explaining 8.66%, 7.55%, 8.21%, and 4.71% of the phenotypic variation, respectively. Additionally, two of the significant SNPs were located on 1D, as detected by GWAS, and were within the interval of QGCC.hau-1D, suggesting that this locus plays an important role in regulating wheat GCC. This study dissected the genetic mechanism of GCC in wheat and provides useful information for the utilization of high-GCC wheat germplasm by marker-assisted selection in wheat quality breeding.     

抗赤霉病小麦优异新种质的分子标记辅助选择

赤霉病(Fusarium head blight,FHB)是危害全球小麦生产安全的重要病害。创制抗赤霉病优异新种质是培育抗病新品种的首要任务。本研究以979-5(中感赤霉病)和苏麦3号(高抗赤霉病)杂交后代为材料,采用系谱育种法,综合利用农艺性状选择、SSR标记选择和赤霉病菌单花接种鉴定等技术,进行抗赤霉病新种质选育。结果表明:(1)用13个分别与苏麦3号3BS上主效抗赤霉病基因 Fhb1、6B上微效基因 Fhb2和5AS上微效基因 Fhb5紧密连锁的SSR标记对双亲进行分析,发现其中的6个标记在979-5和苏麦3号间扩增呈单态,另7个标记在双亲间扩增呈多态,表明979-5与苏麦3号在这3个基因位点具有较高的遗传相似性;(2)创制出中抗新品系13个,高抗赤霉病新品系7个,这20个新品系均携带有苏麦3号的 Fhb1基因位点,其中7个高抗新品系还兼具 Fhb2或 Fhb5标记位点的优异等位变异;(3)20个新品系不仅越冬抗寒性好,且株高较矮,生育期与亲本979-5相近,产量性状好,蛋白质含量、出粉率、湿面筋含量、面团稳定时间等籽粒品质性状较优,其中,k15、k32和k40三个新品系的四项品质指标均达到国家中强筋品种标准。育成的新品系可用作黄淮冬麦区抗赤霉病品种改良的优异育种材料。