四川地方小麦品种产量与品质相关性状SSR标记位点的优异等位变异遗传解析

为发掘控制小麦产量及品质相关性状的优异等位变异和携带优异等位变异的基因资源,本研究采用与小麦产量及品质相关性状显著关联的13个SSR标记,利用Breseghello提出的无效等位变异(null allele)方法对64份四川地方小麦品种构成的自然群体的等位变异进行遗传解析。共鉴定出38个控制产量相关性状、18个控制品质相关性状的等位变异。其中,7份四川地方小麦品种携带有较多的等位变异(50个)。优异等位变异分析显示,等位变异产生的表型效应值在方向和大小上均有所不同,在与产量性状关联的5个优异等位变异中,2个具有较大增效效应值(效应值3.00),其余3个则具有较大的减效效应值(效应值3.00);与品质性状关联的12个优异等位变异中,9个具有较大的增效效应值,3个具有较大的减效效应值。SSR标记Xgwm372的4个等位变异与产量和品质相关性状均显著关联。基于上述研究结果,这些与小麦产量与品质相关性状显著关联的SSR等位变异可为小麦育种杂交亲本的选择和分子辅助选择育种提供依据。     

小麦茎秆强度关联位点及优异等位变异分析

为发掘与小麦茎秆强度紧密关联标记位点的优异等位变异和携带优异等位变异的载体资源,本研究以126份小麦种质为材料,基于混合线性模型（mixed linear model,MLM）对2011-2012、2012-2013和2013-2014三个年度的茎秆强度进行标记位点关联分析,并对关联住点等位变异的表型效应进行分析。结果表明,wmc83(2B)、gwm539(2D)、barc358(5A)、barc59(5B)和barc134(6B)均与茎秆强度显著关联,且可在3个环境下同时检测到,表型解释率均大于8%;共发掘出11种优异等位变异,分别为wmc83-A110、wmc83-A147、wmc83-A151、gwm539-A120、barc358-A179/161、barc358-A185/161、barc358-A185/179、barc358-A190/161、barc59-A182、barc59-A191和barc134-A194,其中wmc83-A110的增效效应最大。供试材料的茎秆强度随优异等位变异聚合数目的增多而增大,其中黄淮南片麦区、黄淮北片麦区、长江中下游麦区和西南麦区的供试材料中携带2（40.3%）、1（27.8%）、1（35.3%）和4（50.0%）种优异等位变异的分布频率最高。内麦10号等9份材料聚合4种及以上的优异等位变异,且茎秆强度较高,可作为相应麦区小麦茎秆强度遗传改良的种质资源。     

玉米DCL1基因鉴定及其自然等位变异分析

根据生物信息学分析,同源性克隆分离玉米DCL1候选基因,鉴定该基因组织与逆境响应等表达特征,并分析其自然等位变异。结果表明,目标候选基因全长7 408 bp,与拟南芥和水稻DCL1基因氨基酸序列高度保守,相似度分别为91%和77%。mRNA定量PCR分析表明,该基因在幼叶和吐丝期雌穗中表达丰度分别是幼茎的75.35倍和16.21倍;高盐、脱水、ABA、低氮、低磷胁迫处理条件下,幼苗中高盐和ABA处理呈下调表达,低氮和低磷处理呈显著上调表达,脱水处理无显著变化。核苷酸与氨基酸序列的保守性、组织与逆境响应差异表达特征均与拟南芥和水稻等相似。87份玉米自交系10×全基因重测序数据分析结果表明,该基因遗传变异丰富,共83个位点存在自然变异,但外显子区域和主要的功能结构域序列相对保守,约2/3的自然变异集中在内含子区域,外显子区域的27个自然变异位点只有8个位点在16个材料存在氨基酸差异。     

玉米O2和Wx基因内及O16基因连锁SSR位点的等位变异研究

以13个o2o2基因型的高赖氨酸玉米自交系、3个o16o16基因型的高赖氨酸玉米自交系、13个wxwx基因型的糯玉米自交系和8个普通玉米自交系为材料,用3个02基因内SSR标记(umc1066、phi057和phi112)、2个与o16基因连锁的SSR标记(umc1141和umc1121)和2个wx基因内SSR标记(phi027和phi061)检测上述材料的基因组DNA,了解3个基因内共7个SSR位点的等位变异情况.结果表明,7个SSR位点均有丰富的等位变异,这些变异可导致o2o2与O2O2基因型、o16o16与O16O16基因型间子粒赖氨酸含量的差异以及wxwx与WxWx基因型间糯性的差异.     

大豆种子活力相关性状优异等位变异的发掘

发掘与大豆种子活力性状相关联的标记及优异等位变异是选育高活力品种的基础。本研究利用标准发芽实验对我国北方地区174份大豆品种7个种子活力相关性状进行连续两年（2018-2019年）的表型鉴定,并结合覆盖大豆20条染色体上的210对SSR标记进行表型和标记的关联分析。结果表明：供试品种表型变异系数为15.58%～38.31%。将群体划分为2个亚群,检测到27个与活力性状相关联的标记,累计60个（次）,其中24个SSR标记在两年共同被检测到,对表型变异解释率为2.68%～23.60%,Sat-267对苗长的表型变异解释率最高,为23.60%,Satt250对发芽势的表型变异解释率为23.15%;标记Satt311、Satt250、Satt606、Satt-267与两个以上的活力性状关联。共获得108个增效优异等位变异及相应的载体材料,其中Satt250-217bp对侧根长的增效值最大,并对发芽势也具有增效作用;典型载体材料北疆1号和合农75号携带了两个以上活力性状的最大增效等位变异。     

小麦籽粒蛋白含量相关基因NAM新等位变异的挖掘

NAM基因是NAC基因家族的成员之一,该基因能加速植株叶片衰老,增加籽粒蛋白质积累,并促进锌、铁等微量元素吸收。为选育高蛋白和高微量元素含量的小麦品种,用NAM共显性标记Xuhw89对858份小麦材料进行了筛选,并进一步扩增全长序列。结果表明,有3个栽培二粒小麦含有功能性NAM基因,其中,F37与F40来源的NAM基因分别与已公布的TaNAC2基因和TtNAM-A1基因(GenBank登录号分别为HQ872050和DQ869672)相同;F34来源的NAM基因(命名为TdNAM,GenBank登录号为KU529317)与已公布的TtNAM-B2基因(GenBank登录号为DQ869676)相似度最高,共有5处核苷酸差异,1处发生在内含子,另外4处发生在外显子区,导致了3个氨基酸残基的变化,预测分析发现这种差异不会对蛋白功能产生影响。因此,本研究筛选获得的NAM基因新等位变异可为进一步选育高蛋白、高微量元素含量的小麦品种提供材料和基因资源。     

玉米O2和Wx基因内及O16基因连锁SSR位点的等位变异研究

以13个o2o2基因型的高赖氨酸玉米自交系、3个o16o16基因型的高赖氨酸玉米自交系、13个wxwx基因型的糯玉米自交系和8个普通玉米自交系为材料,用3个o2基因内SSR标记(umc1066、phi057和phil12)、2个与o16基因连锁的SSR标记(umc1141和umc1121)和2个wx基因内SSR标记(phi027和phi061)检测上述材料的基因组DNA,了解3个基因内共7个SSR位点的等位变异情况。结果表明,7个SSR位点均有丰富的等位变异,这些变异可导致o2o2与O2O2基因型、o16o16与O16O16基因型间子粒赖氨酸含量的差异以及wxwx与WxWx基因型间糯性的差异。     

玉米杂交种吉单50的产量性状杂种优势分析

对高产玉米品种吉单50的产量性状杂种优势进行分析。结果表明,吉单50具有显著的增产作用,比对照郑单958、京科968分别增产16.65%和2.60%。产量各性状均具有较高的杂种优势水平,相对杂种优势在2.29%~66.62%,平均28.35%;中亲优势在2.34%~199.58%,平均55.84%;杂种优势指数在102.34%~299.58%,平均155.84%。各性状中以产量的杂种优势最大,相对杂种优势、中亲优势和杂种优势指数分别为66.62%、199.58%和299.58%。其他性状由高到低依次为单株产量、穗位高、行粒数、穗长、株高、轴粗、穗粗、穗行数、百粒重、出籽率和子粒含水量。     

外引大麦农艺性状SSR关联位点及等位变异表型效应分析

为了发掘引进大麦携带的优异等位变异,对55份引进大麦材料进行了混合模型（MLM）关联分析和对关联位点等位变异的表型效应进行分析。结果表明,经MLM关联分析,共检测出15个SSR位点与株高、穗长、穗下茎长、千粒重、全生育期等5个农艺性状相关联,其对性状的解释率为3.19%~24.30%,位点GBMS2 和HVM33同时分别与株高、穗长、千粒重等多个性状关联。经表型效应分析,7个位点上的22个有效等位变异中,6个等位变异对穗长、株高和千粒重表现为正向效应,其余对穗长、株高和千粒重表现为负向效应。各等位变异平均效应主要为减效,仅株高、千粒重关联位点的等位变异平均效应为增效。     

玉米杂交种产量及相关因素的灰色关联度分析

运用灰色关联度分析法，对２１个玉米杂交种的１１个与产量相关的因素进行关联分析，其关联度大小依次为行粒数、穗粗、株高、穗行数、穗长、穗位高、抽丝至成熟期天数、全生育期、出苗至抽丝期天数、百粒重、出籽率。为进一步选育高产玉米杂交种提供了理论依据和判别尺度。     

玉米单交种产量指示性状分析

按NCⅡ遗传交配设计,组配84个正反杂交组合,随机区组种植后,对16个玉米产量构成性状进行了遗传相关、线性回归和通径系数分析.结果表明:穗位、株高、穗位/株高、穗长、穗粗、结实长、穗行数、行粒数、百粒重、子粒长、子粒长/宽比11个性状与子粒产量的遗传相关系数为正值,除穗行数与子粒产量的遗传相关未达显著水平外,其余10个性状皆达极显著水平;以决策系数来确定16个产量性状的相对重要性排序为穗长>子粒长>穗粗>行粒数>结实长>穗位>百粒重>穗行数>容重>叶角>子粒厚>子粒宽>出籽率>子粒长/宽>穗位/株高>株高     

夏玉米杂交种产量性状与产量的通径分析

选用30个玉米杂交种为供试材料,采用随机区组设计。经过对产量、穗长、行粒数、穗行数、千粒重等6个农艺性状进行相关分析和通径分析表明,对产量影响最大的因素是行粒数(r=0.5366),相关系数达显著水平。穗长(r=0.4989)、千粒重(r=0.4512)与产量的关系呈正相关。提高行粒数和千粒重,增加穗长并兼顾其他农艺性状是提高玉米产量的有效途径。     

高产玉米品种的产量结构特点及形成机制

以玉米杂交种先玉335、郑单958、吉单35为试材,在67500株/hm~2种植密度下,分析高产玉米品种产量结构特点及形成机制.结果表明:先玉335产量显著高于郑单958和吉单35.群体粒数多是玉米高产的关键,百粒重高是玉米高产的保证.受精花丝数多、败育粒数少、叶面积指数高且持续期长、子粒形成关键期干物质积累多、单粒干物质供应充足是玉米高产的生理基础.研究还发现,群体粒数和粒重的协调有赖于源库水平的协调.     

玉米光合性能与产量关系的研究

为搞清玉米光合性能与产量的关系，大田条件下研究了叶面积、日照时数、叶片光合速率、光合量、呼吸量和收获指数与单株生物产量和籽粒产量的关系，结果表明：拔节期单株干重分别与当时的单株叶面积、累积日照时数、地上部呼吸量是显著或极显著的正相关，与叶片光合速率相关性最差；收获指数与单株籽粒产量相关性最好，吐丝期穗下叶光合量对单株籽粒产量的贡献最大。苗期的栽培措施应有利于扩大叶面积，育种实践中应注重收获指数的选择。     

辽宁省不同熟期玉米杂交种农艺性状与产量关系分析

从2008~2012年辽宁省玉米区域试验中,分别抽取晚熟组、中晚熟组、中熟组各一组玉米杂交种对主要农艺性状与产量数据进行分析。结果表明,中熟、中晚熟品种产量普遍高于晚熟品种;中熟、中晚熟品种的叶片数普遍低于晚熟品种;玉米产量与行粒数、生育期、穗长呈极显著正相关,与雄穗分枝、秃尖长显著负相关,与叶片数呈极显著负相关。生育期、行粒数、株高对产量直接作用达极显著正向作用,穗长对产量达显著正向作用;秃尖长、叶片数、穗位高对产量直接作用达极显著负向作用,雄穗分枝达显著负向作用。     

玉米产量抗旱性状的杂种优势分析

利用耐旱性不同的玉米自交系,系统地研究了玉米产量抗旱性状在正常条件和水分胁迫下杂种优势的变化,比较了不同杂交模式的杂种优势,分析了玉米产量性状的遗传力。结果表明:单株产量、穗粗、行粒数、百粒重的杂种优势明显;高抗种质×低抗种质的杂种优势最高,其次为中抗种质×低抗种质和高抗种质×中抗种质杂交模式;单株产量的狭义遗传力为59.06%。     

种植密度对玉米产量及植株性状的影响

以多抗较耐密玉米品种丹玉86和高抗耐密玉米新组合丹3363为试验材料,研究种植密度对产量及植株性状的影响。结果表明,丹玉86产量与密度呈二次回归方程的关系,在60 000株/hm2密度下产量最高;丹3363在75 000株/hm2密度下产量最高,在52 500株/hm2密度下产量最低。株高、穗位高、茎粗、叶片数、棒三叶长随密度变化不明显。丹玉86在60 000株/hm2密度下棒三叶宽、棒三叶面积最大;丹3363棒三叶宽、棒三叶面积随密度增加而降低。丹玉86和丹3363倒伏率和空秆率均随密度增加呈上升趋势。     

不同年代玉米单交种产量和品质性状对秸秆还田的响应

选用 1970s～2000s典型玉米单交种及其亲本自交系共 12个基因型为试验材料,以秸秆不还田为对照,研究秸秆还田条件下其产量性状和品质性状的变化规律。结果表明,自 1970年代至 2000年代,玉米单交种及其亲本的产量同步增加,这种增产效应在秸秆还田条件下表现更优。秸秆还田条件下, 2000s较 1990s、 1980s、 1970s单交种增产 7.23%～25.56%,母本增产 12.05%～30.38%,父本增产 9.80%～32.74%;秸秆不还田条件下,单交种增产5.92%～13.98%,母本增产 11.41%～28.54%,父本增产 9.96%～32.31%。单交种子粒蛋白质含量与脂肪含量呈下降趋势,淀粉含量与容重呈上升趋势。秸秆还田对各年代玉米单交种的产量性状和容重的提高程度产生一定促进作用,对于现代品种的影响较老品种更大。     

单产15000 kg/hm2以上玉米品种子粒灌浆特征分析

选用具有高产潜力的6个玉米杂交种,采用12万株/hm²的密度大田种植,研究高产玉米不同品种子粒灌浆特征的差异及其与粒重的关系。结果表明,6个玉米杂交种均可实现15 000 kg/hm²的高产水平。良玉66和中单909前中期灌浆速率高,且最早到达最大灌浆速率;灌浆速率下降慢的品种,成熟相对偏晚。品种间差异主要是灌浆速率和到达最大灌浆速率的时间不同,活跃灌浆期并没有明显差异。影响不同品种粒重的主要因素是线性灌浆期和缓慢灌浆期的灌浆速率。因此提高品种的线性灌浆期和缓增期灌浆速率可以增加粒重。在新疆伊犁春播玉米高产区,适宜的高产品种为中单909和良玉66。