小麦-偃麦草杂种后代及小麦种质资源对纹枯病的抗性

为鉴定小麦-偃麦草杂种后代以及我国小麦品种和育种中间品系对纹枯病的抗性,并且解析偃麦草染色体与纹枯病抗性的关系,在徐州和南京两个试点,采用田间病圃法对321份普通小麦品种或品系和56份小麦-偃麦草杂种后代材料进行了纹枯病抗性鉴定。在徐州试点没有发现高抗纹枯病的种质,但是有52份材料表现中抗反应型,包括34份普通小麦材料,其中萧农8506-1、小偃81、冀植4001、农大195、徐州8913和京东3066A-3的相对抗病指数高于0.7。在南京试点,全部普通小麦材料都不抗纹枯病,只有5份小麦-偃麦草种质表现中抗反应型。部分小麦-偃麦草种质的病情指数不但显著低于感病对照品种苏麦3号和扬麦158,而且还低于抗病对照品种安农8455和宁麦9号,如小麦-中间偃麦草4Ai#2或4Ai#2S附加系、代换系和易位系材料TA3513、TA3516、TA3517和TA3519及小麦-长穗偃麦草第4部分同源群染色体代换系SS767,说明中间偃麦草4Ai#2染色体和长穗偃麦草4J染色体可能与纹枯病病情指数降低有关。基因组原位杂交分析结果表明,4Ai#2染色体属中间偃麦草的J^s基因组,而长穗偃麦草与纹枯病抗性相关的第4部分同源群染色体属J基因组。虽然纹枯病与眼斑病的发病部位和症状非常相似,但抗眼斑病基因Pch1 (Madsen)和Pch2 (Cappelle-Desprez)对纹枯病无效。     

中间偃麦草苗期NaCl胁迫的生理响应

采用温室苗期模拟NaCl盐分胁迫技术,对来自12个国家的13份中间偃麦草种质材料叶片的相对含水量、细胞质膜透性、游离脯氨酸和丙二醛含量等生理特征的影响进行了综合评价,结果显示.随着NaCl胁迫时间的延长和浓度的增加,相对含水量呈下降趋势,细胞质膜透性、游离脯氨酸和丙二醛含量则呈上升趋势.对上述4个生理指标进行相关性与综合聚类分析,将13份中问偃麦草种质划分为3个耐盐级别:即耐盐种质有E1037、E1038、E1043,中度耐盐种质有E1017、E1031、E1044、E1046、E1049,敏盐种质有E1020、E1030、E1041、E1042、E1045.综合NaCl胁迫下的盐害级别和存活率情况,初步认为0.9%是中间偃麦草种质苗期可耐受NaCl胁迫的浓度阈值.     

偃麦草属植物耐盐性研究进展

偃麦草属(Elytrigia Desv.)植物是禾本科小麦族多年生植物,该属植物是中国北方草原的建群种和优势种,由于其属内植物具有较高耐盐性,是改良草原盐渍化的理想草种质资源。本研究分别从偃麦草属植物在盐胁迫下的形态、生理指标和耐盐相关基因的挖掘3个方面综述了近年来国内外对偃麦草属植物的研究进展。主要包括：在盐胁迫下偃麦草属植物种子萌发和苗期形态;渗透调节物、光合代谢和酶活性等生理指标的响应,利用分子标记、转录组数据筛选和鉴定耐盐相关的基因等方面的研究。在此基础上,本研究还讨论了偃麦草属植物在耐盐性研究中存在的问题,并对其研究前景做了展望,旨在为进一步选育耐盐性高的偃麦草属种质资源提供理论基础。     

45SrDNA在百萨偃麦草染色体上的分布

百萨偃麦草是小麦亲缘物种之一,对环境胁迫和生物胁迫具有很强的抗性,是小麦遗传改良的重要资源。为了对导入的百萨偃麦草染色体及片段进行有效鉴定,创造新种质。利用顺序分子原位杂交方法,研究了45SrDNA在百萨偃麦草染色体上的分布情况。结果发现45SrDNA在百萨偃麦草上有1对主位点,但在百萨偃麦草1J染色体上没有观察到45SrDNA位点的存在。     

低温胁迫对偃麦草与高羊茅抗性生理生化指标的影响

通过偃麦草与高羊茅在20~5℃范围内不同降温处理试验,测定叶片相对电导率、丙二醛含量、超氧化物歧化酶活性和游离脯氨酸含量4个生理指标在1~9d内的动态变化。结果表明,地上部分在低温处理过程中丙二醛积累量偃麦草略高于高羊茅,相对电导率、超氧化物岐化酶活性和脯氨酸积累量的变化,均显示偃麦草对零上低温的抵御能力远高于高羊茅。     

硬粒小麦-长穗偃麦草附加系、代换系和易位系的创制

通过小麦与长穗偃麦草远缘杂交创制附加系、代换系及易位系是小麦遗传改良中利用长穗偃麦草优良基因的重要途径。本研究将长穗偃麦草特异分子标记、染色体计数、基因组原位杂交(GISH)及非变性原位杂交(ND-FISH)等多种方法相结合,对硬粒小麦Langdon (AABB)与小偃麦8801 (AABBEE)的杂交后代群体进行分子细胞学鉴定,创制出硬粒小麦-长穗偃麦草3E、6E染色体双体附加系Du-DA3E和Du-DA6E,硬粒小麦-长穗偃麦草1E (1B)染色体双体代换系Du-DS1E(1B)以及硬粒小麦-长穗偃麦草1AS-1EL染色体易位系Du-T1AS·1EL。创制的4个种质中长穗偃麦草染色体均能稳定遗传,这不仅增加了硬粒小麦-长穗偃麦草附加系和代换系的类型,还为后续利用长穂偃麦草优良基因改良小麦提供了特殊种质资源。     

中间偃麦草生长锥分化过程的观察

观察了中间偃麦草生长锥分化和发育的过程,结果表明:中间偃麦草生长锥分化过程分为8个时期:初生期、伸长期、结节期、小穗突起期、颖片突起期、小花突起期、雌雄蕊形成期和抽穗始期.中间偃麦草生长锥的分化具有很强的规律性:在整个穗上,中上部的小穗最先发育,然后逐渐向上、下发育,基部的小穗最后发育;在每一小穗上,基部的小花最先发育,然后由基部向上逐渐发育.     

基于SLAF-seq技术开发长穗偃麦草染色体特异分子标记

长穗偃麦草1E及7E染色体上带有重要的抗赤霉病基因, 开发大量相关染色体特异分子标记有助于准确定位抗性基因及获得可用于辅助育种紧密连锁的标记。基于SLAF-seq技术, 获得了368个长穗偃麦草1E染色体特异片段, 随机选取80个特异片段设计引物, 开发了20个长穗偃麦草1E染色体特异分子标记、2个长穗偃麦草基因组特异分子标记及26个其他特异分子标记, 效率达60%。用这些特异标记能稳定检测出不同小麦–长穗偃麦草衍生材料中的1E染色体或片段。通过标记与优良性状的共分离特性, 获得与相关基因紧密连锁的标记, 将为小麦抗性育种中的分子标记辅助选择提供依据。     

偃麦草引种驯化

偃麦草为禾本科偃麦草属牧草,从新疆伊犁草原采集野生种子进行人工栽培驯化,获得成功。在良好的耕作条件下,加上人工选择的结果,使得种性有所改变,象经济性状、生物学特性等日趋向着人们需求的方向变异。植株变得高大,产量提高,化学成分等亦有变化。每亩干草产量200～300kg,种子20～30kg;饲用价值高,含粗蛋白质11.05%,粗脂肪3.53%;适口性好,各类家畜均喜食;除用作放牧及饲草外,还可用作水土保持。     

中间偃麦草染色体组型研究

通过系统对比分析 ABD、AB、AG 等类型小麦与中间偃麦草杂交后 F_1的减数分裂资料确认中间偃麦草没有与小麦 B 组同源的染色体组。减数分裂染色体 N 带分析进一步证实了这一点。以目前研究来看,中间偃麦草染色体组型以有两组彼此部分同源,另一组与它们远缘为宜,建议以字母 NNiX 代之。     

玉米自交系生理指标与抗旱性及复水恢复能力的关系研究

【研究目的】为了评价不同玉米自交系的抗旱性，探究生理指标与抗旱性、恢复能力和综合抗旱能力之间的关系。【方法】本研究以19份自交系为材料，采用盆栽称重控水法对苗期玉米进行中度旱胁迫及复水，测定生物量、叶绿素含量、类胡萝卜素含量、Fv/Fm、脯氨酸含量和抗氧化酶活性对干旱和复水的响应。【结果】分析发现自交系‘郑8713’、‘郑63’和‘昌7-2’的抗旱性、恢复能力和综合抗旱能力均较强，自交系‘郑C112’、‘郑718’和‘郑6722’虽然抗旱性较弱，但是恢复能力和综合抗旱能力较强，自交系‘郑3733’、‘郑E846’和‘郑36’恢复能力较弱，但是抗旱能力和综合抗旱能力很强；同时发现类胡萝卜素与抗旱性之间呈现显著的相关性(P=0.503*)，POD抗氧化酶与复水后的恢复能力之间关系显著(P=0.421*)，Fv/Fm与综合抗旱性之间呈显著的相关性(P=-0.456*)，叶绿素含量与抗旱性(P=0.468*)和复水后的恢复能力(P=0.407*)之间均呈现显著的相关性。【结论】以上结果为培育抗旱型品种提供优良的种质资源，同时为玉米抗旱性、恢复能力及综合抗旱能力的筛选与鉴定提供一定的指导意义。     

红花种子萌发期抗旱性鉴定与评价

为了探索红花耐旱机制及为选育耐旱品种提供理论依据,本文研究了干旱胁迫对红花种质萌发及生长状况的影响。采用聚乙二醇(PEG-6000)模拟干旱胁迫处理,对干旱胁迫下10个红花种质萌发率及幼苗生长指标进行测量,并对各测量指标进行模糊隶属函数分析。结果表明低浓度的PEG对红花种子萌发有一定程度的促进作用；当浓度为15%时,对各指标的抑制作用明显,因此本研究选用15%的PEG浓度鉴定红花种质的抗旱性。在干旱胁迫下红花发芽势、发芽率、下胚轴重、子叶重等降低,胚芽生长受到抑制,干旱对不同种质的根长和根重的影响不一致。通过种子萌发抗旱指数及隶属函数值对红花种质萌发期抗旱性进行综合评价,其中BXY1465为萌发期抗旱性强的材料,BXY512、BXY426、BXY1466以及BXY1859属于萌发期抗旱性中等的材料,BXY1805、BXY2527、BXY2110、BXY750以及WH0086属于萌发期抗性弱的材料。     

甘蔗野生种蔗茅的形态多样性分析

蔗茅(Erianthusfulvus)是甘蔗育种中极为重要的野生种质资源,研究其形态性状的遗传多样性对选育抗旱、抗寒、耐贫瘠、高蔗糖分含量的甘蔗新品种极为重要。为深入研究利用蔗茅野生资源,以保育在云南农业大学甘蔗研究所甘蔗种质资源圃的48份蔗茅无性系为试验材料,进行包括株高、叶宽、节间长度、茎径、锤度的田间调查和统计分析。结果表明,48份蔗茅材料在所调查性状上具有显著差异,变异系数介于9.37%~33.52%之间;基于5个性状的聚类分析将所分析材料分为了3类以及很多小类群,表明所研究蔗茅资源具有丰富的遗传多样性。研究结果对蔗茅资源在甘蔗育种中的利用具有重要参考价值。     

黍稷芽、苗期抗旱性评价及抗旱资源鉴定

为了全面了解中国现存黍稷种质资源的抗旱性,研究黍稷在PEG6000模拟干旱胁迫下的抗旱表现,挖掘优异抗旱种质并筛选抗旱鉴定指标,本研究以前期构建的包含230份资源的黍稷微核心种质为试验对象,开展室内PEG6000模拟干旱胁迫处理下的芽、苗期抗旱性研究。通过对芽期和苗期抗旱性指标的测定发现:干旱胁迫下,芽期和苗期各指标较对照组均有下降趋势;芽期指标变异系数较苗期偏大,苗期根鲜重变异系数最大,根干重、苗鲜重、苗干重其次(变化范围在0.35~0.50之间)。相关性分析显示多数指标间相关性都达到了显著或极显著水平,其中相对根鲜重与相对根干重的相关性最高,而相对叶绿素含量与相对根长、相对苗长、相对根鲜重及相对苗干重的相关性均较低。采用平均值-标准差逐级分级法和分层聚类分析综合鉴定参试黍稷芽期和苗期抗旱性,发现芽期极强抗旱、强抗旱材料分别为3份和10份,苗期极强抗旱、强抗旱材料分别为24份和23份;其中紫秆黍(00003289)、乌克兰黍(00006438)和白糜子(00000101)三个品种在芽期和苗期均有很好的抗旱性,可作为后续全生育期抗旱研究和抗旱品种选育的优良资源。对芽期及苗期各抗旱鉴定指标进行相关性分析,结果表明芽期与苗期抗旱性没有显著相关性;主成分分析表明,相对苗长、相对苗鲜重以及相对叶绿素含量可作为评价黍稷苗期抗旱性鉴定的主要指标。     

绿豆种质资源成株期抗旱性鉴定

作物种质资源抗旱性鉴定是获得抗旱资源和挖掘抗旱基因的前提。本研究以21份绿豆种质资源为材料,采用温室内盆栽控水旱胁迫,考察不同品种单株产量、单株荚重、单株粒数、单株地上部生物量、单株生物量、根冠比等12项指标,计算各指标在旱胁迫与对照条件下的比值,运用相关性分析、隶属函数、抗旱系数和抗旱指数方法,评价绿豆成株期抗旱性,筛选抗旱优异种质。结果表明,抗旱系数与单株地上部生物量、单株总生物量、单株荚重、单株粒数、单株有效荚数在旱胁迫与对照条件下的比值呈极显著正相关,与根冠比呈极显著负相关,从而遴选出这7项指标作为绿豆成株期抗旱性鉴定的评价指标;基于隶属函数、抗旱系数和抗旱指数三者呈极显著正相关,且3种评价抗旱分级结果一致性较高,故认为抗旱指数法适宜于大规模绿豆成株期抗旱性鉴定;筛选获得高抗种质3份、抗旱种质6份、中抗种质4份、敏感种质5份和极敏感种质3份。     

普通菜豆品种苗期抗旱性鉴定

以不同来源的普通菜豆品种为材料,采用盆栽法,设正常供水和反复干旱2种处理,测定11项生理指标,采用灰色关联度理论进行苗期抗旱性指标筛选,通过加权抗旱指数(weighted drought-resistance index,WDI值)和抗旱度量值D(drought resistance comprehensive evaluation values,D值)对供试材料进行抗旱性综合评价并通过聚类分析划分抗旱等级。结果表明,不同指标与综合抗旱指数的关联度大小依次为叶片相对含水量(0.7726)、PSII最大量子产量(0.7607)、叶绿素含量(0.7435)、反复干旱存活率(0.7341)、生物量(0.7329)、茎叶干重(0.7314)、根干重(0.7192)、气孔导度(0.7159)、根冠比(0.7092)、株高(0.7086)、叶面积(0.6910)。基于加权抗旱指数和抗旱度量值D的评价结果存在一定差异,但不同材料的抗旱性排序大体一致。根据抗旱度量值D将供试材料分为高抗、中抗、敏感和高敏感4个级别,各占总数的10%、6%、58%和26%。综上所述,叶片相对含水量、PSII最大量子产量和叶绿素含量等10项指标可用于普通菜豆苗期抗旱性综合评价;加权抗旱指数与抗旱度量值D两种综合指标相结合能够提高鉴定结果的可靠性;50个参试普通菜豆品种中,白金德利豆、跃进豆、兔子腿、圆白菜豆和260205抗旱性强。     

小麦品种抗旱性鉴定产量指标的比较研究

为了筛选适宜于小麦品种抗旱性鉴定的指标,在旱棚鉴定条件下,以国家北部冬麦区旱地组区试抗旱鉴定品种为试材,对抗旱系数、干旱敏感指数、抗旱指数和抗旱指数修订式等抗旱鉴定产量指标进行了比较研究。结果表明小麦品种抗旱鉴定与小麦抗旱种质筛选不同。抗旱系数反映材料的稳产性,对于小麦种质抗旱性筛选更直观。抗旱指数修订式以对照品种的表现为参照,兼顾品种的相对产量（抗旱系数）和绝对产量,便于与品种区试和品种产量比较试验结合,可操作性强,是目前最适用于小麦抗旱育种和区域试验的综合性抗旱鉴定指标。     

PEG6000渗透胁迫下应用电导法对披碱草属种质幼苗抗旱性初步研究

以15%聚乙二醇（PEG6000）作渗透介质,应用电导法对59份7种披碱草属（Elymus L.）种质幼苗进行了抗旱性初步研究。结果表明,59份种质材料按照评价标准可分为4级,抗旱性可分为强、较强、中等、弱。抗旱性强的种质5份,占供试种质的8.48%,包括PJ001、PJ003、PJ005、PJ006、PJ027;抗旱性较强的种质16 份,占供试种质的27.12%,包括PJ002、PJ004、PJ007、PJ009、PJ010、PJ011、PJ012、PJ013、PJ014、PJ017、PJ018、PJ021、PJ036、PJ042、PJ073、PJ093;抗旱性中等的种质20份,占供试种质的33.90%,包括PJ025、PJ029、PJ033、PJ034、PJ035、PJ038、PJ039、PJ054、PJ066、PJ067、PJ068、PJ090、PJ097、PJ098、PJ099、PJ100、PJ108、PJ109、PJ113、PJ114;抗旱性弱的种质18份,占供试种质30.50%,包括PJ019、PJ022、PJ037、PJ069、PJ070、PJ074、PJ075、PJ077、PJ078、PJ092、PJ101、PJ105、PJ107、PJ110、PJ111、PJ112、PJ115、PJ116。电导法测定抗旱性具有相当程度的灵敏度和精确性,是快速筛选抗旱性种质的有效手段。     

薏苡种质资源成株期抗旱性鉴定及抗旱指标筛选

以50份薏苡种质为材料,设置正常灌水和干旱胁迫2个处理,测定株高、茎粗、分枝数、主茎节数、分蘖数、单株粒数、单株粒重、千粒重和产量,采用抗旱性度量值(D值)、综合抗旱系数(CDC值)、加权抗旱系数(WDC)、相关分析、频次分析、主成分分析、灰色关联度分析、隶属函数分析、聚类分析和逐步回归分析相结合的方法,对其进行成株期抗旱性鉴定及抗旱指标筛选。结果表明,各指标对干旱胁迫的反应及关联程度各异。6个公因子可代表薏苡抗旱性90.80%的原始数据信息量。基于D值、CDC值和WDC值的供试薏苡种质抗旱性排序相近。供试薏苡种质产量抗旱系数(Y值)与D值、CDC值和WDC值均呈极显著正相关。筛选出成株期抗旱性强的薏苡种质有yy18-1、yy03-8和粱丰薏14-2。分蘖数、单株粒重和千粒重可作为薏苡种质资源成株期抗旱性评价的直观指标。     

PEG对老芒麦种质材料萌发期抗旱性影响的研究

为了解老芒麦种质材料萌发期的抗旱性,选取10份来自不同地区的老芒麦种质材料在0%、5%、10%、15%和20%的PEG胁迫下,对发芽率、相对发芽势、发芽指数、种子活力、幼苗长度进行综合测定评价。10份材料抗旱性可分为3类:相对抗旱老芒麦,分别来自新疆伊犁昭苏阿合牙子(E01);中等抗旱材料,新疆(E03)、新疆乌鲁木齐(E04)、山西台怀镇清水沟(E08)、青海同德(E09)和青海刚察(E10);北京百花山(E02)、甘肃碌曲玛艾(E05)、青海刚察(E06)和北京雾灵山(E07)的抗旱相对易感。老芒麦作为优良的牧草,研究其在PEG胁迫下时的萌发特性的变化,对其优良品种的选育具有重要意义。