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.     

107份小麦历史品种抗穗发芽基因型的检测

为了在历史小麦品种中鉴定出抗穗发芽的种质材料,利用与小麦抗穗发芽相关的分子标记Vp1A3和Vp1B3对107份我国小麦历史品种的穗发芽抗性进行综合筛选。结果表明,属于抗穗发芽单倍型Vp-1Agm的材料有3份,分别是郑州742、陕农17、内乡5号;属于抗穗发芽单倍型Vp-1Bb的材料有10份,分别是跃进5号、泰山1号、济南12、泾阳60、复壮30、丰抗15、济农2号、北京8号、济南矮6号、京130;属于抗穗发芽单倍型Vp-1Bc的材料有48份。在具有发芽指数的77份材料中,平均发芽指数小于10%的抗穗发芽基因型材料有5份,分别为安选2号、烟农15、郑州683、郑州742、克群。该研究结果为小麦抗穗发芽育种中抗性亲本的选择提供了基因水平的依据,拓宽了小麦抗穗发芽育种亲本的选择范围。     

穗发芽相关基因Vp1B3不同等位变异在山东小麦中的分布与演变

为了探讨穗发芽相关基因Vp1B3不同等位变异在山东小麦中的分布与演变规律,利用Vp1B3的功能标记对山东小麦385份农家品种、101份历史品种和25份当前主栽品种进行鉴定.结果表明,Vp1B3的不同等位变异在不同历史时期的山东小麦中具有不同的分布特点:25份当前主栽品种中有17份含有抗穗发芽类型的等位变异(Vp1B3b、Vp1B3c),占68.0%;101份历史品种中抗穗发芽的类型有58份,占57.4%;而385份农家品种中只有100份属于抗穗发芽类型,仅占26.0%.在山东省四大麦区的地方品种中Vp1B3的等位基因分布规律亦不同:在胶东丘陵晚熟麦区及鲁西北平原冬性、半冬性、晚熟麦区的地方品种中抗穗发芽类型所占比例较小,分别为16.2%和9.9%;在鲁中山丘川半冬性、冬性中熟麦区和鲁西南平原湖洼半冬性早熟麦区的地方品种中抗穗发芽类型所占比例相对较大,分别为44.7%和37.8%.     

穗发芽抗性相关分子标记在73个小麦品种中的有效性评价

为发掘小麦抗穗发芽种质资源,并对与抗穗发芽相关的分子标记的有效性进行验证,对73个国内外小麦品种进行了穗发芽抗性鉴定,同时利用4对穗发芽抗性相关分子标记(Vp-1B3、wmc104、Xbarc170、Xgwm155)对上述品种进行PCR检测。结果表明,73个品种的穗发芽抗性差异明显,发芽指数变化范围为0.29%~88.48%,其中13个品种的发芽指数小于10%。分析发芽指数与分子标记检测结果之间的相关性表明,Vp-1B3标记与穗发芽抗性相关,wmc104、Xbarc170、Xgwm155标记与穗发芽抗性相关性不显著。烟农23、兰考181、陕农33、西农585、美105、美231、PBW550、DL788-2等8个品种为具有Vp-1Bb基因型的高抗穗发芽品种。     

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。     

春小麦育种材料抗旱性和穗发芽抗性分子标记鉴定

为给春小麦生育早期抗旱和收获期抗穗发芽育种提供抗性亲本,利用与小麦抗旱性相关的分子标记TaNRX-B1a1、TaNRX-B1b1和FerA1-intrl以及与小麦穗发芽抗性相关的分子标记Vp1B3、Vp1A3和Tamyb10D对137份内蒙古春小麦育种材料进行检测。结果表明,73B609等共58份材料的抗旱性分子标记均属于抗旱基因型,占供试材料的42.34%,其单倍型组合为TaNRX-B1a/TaFer-A1a,可以用作抗旱育种的亲本材料。中国春既属于Vp-1Bb等位基因类型,同时用标记Tamyb10D检测时也属于抗穗发芽类型。辽春10号在3个分子标记的检测中均属于抗穗发芽的等位基因类型,同时又是TaNRX-B1a/TaFer-A1a单倍型,所以辽春10号在抗穗发芽和抗旱性聚合育种中可以作为亲本使用。     

新疆小麦品种籽粒硬度及puroindoline基因等位变异的分子检测

为了解新疆小麦品种籽粒硬度概况和puroindoline基因等位变异类型及其分布,以121份新疆冬、春小麦品种(包括51份农家品种和70份育成品种)为材料,采用单粒谷物特性测试仪(SKCS)和分子标记技术,对其SKCS硬度及puroindoline基因型进行了测试和鉴定。结果表明,新疆小麦硬度变化范围较大,以硬质麦为主,占61.2%。冬性农家品种籽粒硬度高于春性农家品种,冬、春小麦育成品种籽粒硬度基本相同(60.6和60.8)。新疆小麦puroindoline基因的类型丰富,共检测到野生型(Pinb-D1 a)、Pina-D1 b、Pinb-D1 b、Pinb-D1 p、Pinb-D1 ab和Pinb-D1 ac6种类型。硬质麦以Pina-D1 b、Pinb-D1 p、Pinb-D1 b3种突变类型为主,其频率分别为33.8%、31.1%和28.4%。冬性农家品种含有3种类型,以Pina-D1 a/Pinb-D1 b类型居多,春性农家品种含有4种类型,以野生型(Pina-D1 a/Pinb-D1 a)为主,冬、春麦育成品种含有4种常见类型,其中冬麦以Pinb-D1 b类型为主,其频率为39.5%,春麦以Pina-D1 b(PINA缺失)类型为主,其频率为59.4%。另外,冬性农家品种中有4个品种属于Pina-D1 a/Pinb-D1 ab类型,春性农家品种中有1个品种属于Pina-D1 a/Pinb-D1 ac类型,均属硬质麦的稀有突变类型。不同puroindoline基因型的籽粒硬度大小也存在差异,其中Pinb-D1 ab突变型的硬度值最高,Pinb-D1 a最低,并且Pina-D1 b、Pinb-D1 b和Pinb-D1 p3种硬质类型的籽粒硬度没有显著性差异。     

小麦WVp-1基因表达载体的Gateway技术构建及其遗传转化

为了利用中国特有的抗穗发芽小麦遗传资源,并深入分析Viviparous-1(Vp-1)基因在小麦穗发芽抗性中的作用,从抗穗发芽小麦品种西农979的干种子中分离了vp-1基因的同源基因,命名为wvp-1.利用Gate-way技术,以植物表达载体pLeela为基础,成功构建了舍有双35S启动子的高效表达载体,并转化拟南芥突变体abi3-4,获得了8株阳性植株.     

新疆小麦品种黄色素含量基因（Psy A1）等位变异的分子检测

为了给新疆小麦品种面粉色泽改良提供理论依据,利用黄色素含量基因(Psy-A1)的功能标记YP7A检测了247份新疆小麦品种(包括农家品种、国内外引进品种和20世纪60年代以来的自育品种)Psy-A1等位基因Psy-A1a(高黄色素含量)和Psy-A1b(低黄色素含量)的分布情况,探讨了Psy-A1等位基因与面粉黄色素含量和黄度b*值的关系.结果表明,新疆小麦品种中Psy-A1a和Psy-A1b基因型的频率分别为91.9%和8.1%,以高黄色素含量的Psy-A1a基因型为主.新疆小麦农家品种、引进品种和自育品种Psy-A1a基因型的分布频率分别为100%、81.3%和95.3%,外来品种的引进和利用对降低新疆小麦品种黄色素含量起到了积极作用.新疆小麦品种面粉黄色素含量和黄度b*值普遍偏高,冬小麦品种面粉黄色素含量及黄度b*值高于春小麦品种.分析表明Psy-A1a和Psy-A1b两种基因型的面粉黄色素含量和黄度b*值平均值间的差异达到极显著水平.总之,新疆小麦品种面粉色泽改良应该以培育低黄色素含量的Psy-A1b基因型为重点,同时可以直接利用黄色素含量基因(Psy-A1)的功能标记YP7A来提高育种效率.     

新疆小麦品种高分子量麦谷蛋白亚基组成分析

为全面了解新疆冬、春麦兼种区小麦品种高分子量麦谷蛋白亚基(HMW-GS)组成与分布情况,给优质小麦品种选育提供理论依据,采用十二烷基硫酸钠-聚丙烯酰胺凝胶电泳(SDS-PAGE)方法对360份新疆农家品种、育成品种(系)及国内外引进品种的HMW-GS组成进行了分析.结果表明,新疆小麦品种HMW-GS组成存在广泛变异,亚基类型以2*、Null、7 8和2 12为主,其频率分别为40.0%、35.3%、51.4%和61.9%.此外,还发现了单亚基2和稀有亚基7、21、7* 8、6.1 22、2.2 12,其中2.2 12亚基主要分布在南疆麦区.优质亚基频率偏低是新疆小麦品质差的重要原因.新疆冬、春小麦品种的HMW-GS组成也存在差异,冬小麦品种有17种变异类型,以Null/7 8/2 12为主;春小麦品种有13种变异类型,以2*/7 8/2 12为主.育成品种中1、7 9和5 10亚基(对)的频率较农家品种有很大的提高,其中优质亚基5 10的频率呈明显上升趋势,由农家品种的0增加至2000年以后育成品种的33.9%,说明引进并利用外来优异种质有利于提高新疆小麦品种的加工品质.     

母体对小麦胚的ABA敏感性和种子休眠性的影响

种子休眠是品种穗发芽抗性的主导因素,休眠特性与母体效应和胚对ABA的敏感性均有密切关系。为了了解母体对小麦胚的ABA敏感性和种子休眠的影响,为抗穗发芽育种提供科学依据,对穗发芽抗性不同的小麦品种及它们正反交F1后代授粉后不同发育阶段的胚进行了ABA敏感性鉴定,并对收获前的籽粒发芽能力进行了测定。结果表明,在种子发育过程中,不同基因型的离体胚萌发能力存在差异,抗穗发芽品种的胚对ABA敏感性明显高于易穗发芽品种,胚对ABA的敏感性与其萌发能力关系密切,随着萌发能力的升高,胚对ABA的敏感性降低。在成熟种子中,F1的休眠性偏向于抗性亲本。尽管成熟种子和胚的休眠表现出一定的母体效应,但母体对发育至成熟过程中胚的ABA敏感性并没有影响。因而,母体对种子休眠的影响可能与胚的ABA敏感性无关。     

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。     

不同麦区小麦品种穗发芽抗性及其与穗部性状的相关性

为探究不同麦区小麦品种的穗发芽抗性及其与穗部性状的相关性,以黄淮冬麦区(南片和北片)、北部冬麦区及长江中下游麦区的235份小麦品种为试验材料,选用2个能够有效用于穗发芽抗性筛选的分子标记Vp1B3和WMC104,结合整穗发芽试验,对各麦区小麦品种穗发芽抗性进行鉴定,并分析穗发芽抗性与穗部及籽粒性状间的相关性。结果表明,长江中下游麦区小麦穗发芽抗性显著高于其他三个麦区,其供试小麦品种60%以上达到抗性等级,其余三个麦区中达到抗性等级的品种均不超过30%;供试品种中,扬麦10号、荆麦103、川农16等15个品种为高抗穗发芽品种,发芽率均值为4.85%,是穗发芽抗性育种中的重要抗性资源。整穗发芽率与穗部及籽粒性状相关性分析表明,穗发芽率与籽粒颜色极显著正相关,与小穗密度、千粒重、籽粒宽度等显著正相关。在育种过程中,可将籽粒颜色、小穗密度、千粒重及籽粒宽度等作为抗穗发芽小麦品种的重要参考指标。     

新疆小麦1BL/1RS易位和 Dx5基因的多重PCR检测及其面筋品质分析

为了给新疆小麦面筋品质改良提供参考依据,利用多重PCR体系对267份新疆冬、春小麦品种中1BL/1RS易位和 Dx5基因的分布进行了检测,并测定了其中181份小麦品种的面粉蛋白质含量、湿面筋含量、Zeleny沉淀值以及面团特性等品质性状。结果表明,新疆小麦品种中,1BL/1RS易位品种有55份,占20.6%,含有 Dx5基因的品种有76份,占28.5%。冬小麦品种中1BL/1RS易位系分布频率（26.6%）显著高于春小麦（9.6%）,而春小麦品种中 Dx5基因的分布频率（31.9%）高于冬小麦（26.6%）。在新疆小麦农家品种、引进品种和自育成品种中,1BL/1RS易位和 Dx5基因的分布频率也存在明显差异。分析表明,1BL/1RS和非1BL/1RS小麦品种的主要面筋品质性状（如Zeleny沉淀值、峰值高度、8 min宽度等）达到显著性差异（P＜0.05）,1BL/1RS小麦中含 Dx5和不含 Dx5基因品种的面筋指数、Zeleny沉淀值、峰值时间和8 min面积等5个参数差异达到显著水平（P＜0.05）。多重PCR体系检测结果可靠稳定,节省实验经费和时间,提高了效率,可用于小麦分子辅助育种。     

多酚氧化酶活性与小麦抗穗发芽的关系及抗穗发芽新品种秦麦3号的选育

为更好地选育抗穗发芽小麦新品种,解决小麦生产中的穗发芽损失问题,以18个穗发芽抗性不同的小麦品种(系)为试材,以微喷人工降雨法诱导穗发芽,测定了发芽和未发芽籽粒的多酚氧化酶(PPO)活性、酚含量和吸水率,并分析了他们与穗发芽抗性之间的关系。结果表明,PPO活性、吸水率均与穗发芽率呈显著正相关,即PPO活性、吸水率越低,穗发芽抗性越强;而酚含量与穗发芽率无相关性。同时,以PPO活性为抗穗发芽能力的筛选指标,从“昌农921×东方红3号”的杂交后代中培育出了高抗穗发芽的小麦新品种秦麦3号。