小麦赤霉病抗性改良研究进展

小麦赤霉病是一种全球性的毁灭性病害,培育抗病品种是减轻小麦赤霉病危害最经济环保的有效途径。本文介绍了赤霉病抗性种质资源的发掘及其在常规育种中的应用、抗赤霉病分子标记辅助育种和抗赤霉病转基因育种等方面的最新研究进展,提出在加强小麦赤霉病抗性机理研究的同时,结合分子育种技术与常规育种手段,加快小麦赤霉病抗性改良研究进程。     

离体穗培养条件下C、N供给对小麦穗粒数、粒重及蛋白质含量的影响

为探究C、N供给时期和供给水平对小麦籽粒建成及蛋白质含量的影响,以冬小麦品种济麦22为材料,采用离体穗培养的方法,设置了三个蔗糖浓度(C1:20 g·L-1;C2:40 g·L-1;C3:80 g·L-1)和四个硝酸铵水平(N1:0.57g·L-1;N2:1.14g·L-1;N3:2.28 g·L-1;N4:4.56g...     

碳氮供给对小麦离体穗培养粒重、微量元素及蛋白质含量的影响

为了解碳氮供给与小麦粒重、Fe、Zn、Mn、Cu等微量元素以及蛋白质含量的关系,在离体穗培养条件下研究了灌浆初期和灌浆中期不同浓度C(蔗糖)、N(硝酸铵)供给对小麦粒重、微量元素(Fe、Zn、Mn、Cu)和蛋白质含量的影响.结果表明,随着培养基糖浓度的增大,粒重和Fe、Mn含量都表现为先升高后降低的趋势,在4%糖浓度时,均达到最高值;籽粒Zn、Cu和蛋白质含量表现为随糖浓度增大而持续降低.随着培养基N浓度的增加,粒重和Fe、Zn、Mn、Cu含量多表现为先升高后降低的趋势,且多在N浓度为0.07%时达到最高值,尤以灌浆中期开始的培养表现明显;籽粒蛋白质含量表现为随N浓度增大而持续增加.由此可见,外源C、N供给对粒重、微量元素和蛋白质含量有明显的调控效应.一定的糖供给可同时提高粒重和Fe、Mn含量,一定的N供给可同时提高粒重及微量元素和蛋白质含量.     

45份小麦种质赤霉病抗性评价与农艺性状分析

为获得农艺性状较好且抗赤霉病的种质资源、加快小麦抗赤霉病育种进程,以禾谷镰刀菌(Fusarium graminearum Schw.)菌株F15为致病菌,分别以苏麦3号与09X15作为抗病与感病对照,于2015-2017年对收集自南京农业大学等7个研究单位的45个小麦材料进行了大田赤霉病抗性鉴定与农艺性状调查,利用分子标记检测小麦种质所携带的 Fhb1基因。结果表明,在用微量移液器进行单花滴注接种鉴定的三年试验中,NMAS001、苏麦3号、P48等13个小麦材料至少有两年表现抗病。利用抗赤霉病主效QTL的SSR标记Xgwm493、 Xgwm533和Xbarc147对45个小麦材料进行 Fhb1基因的分子检测表明,苏麦3号、NMAS020、苏夫等20个小麦材料含有 Fhb1基因。抗赤霉病小麦材料一般主要农艺性状如株高、穗粒数、千粒重等表现不良;15HN018、15HN200和宁麦9号的抗赤霉性和农艺性状均较好。     

赤霉病对陕西省主栽小麦品种品质的影响

为了解赤霉病对小麦脱氧雪腐镰刀菌烯醇(DON)毒素水平和品质指标的影响,通过喷雾及单小花滴注接种,田间弥雾保湿,对10个陕西省主栽小麦品种进行了赤霉病抗性鉴定,并对其DON毒素水平和品质相关指标进行了测定。结果表明,病情指数与千粒重呈显著负相关。喷雾接种条件下,对赤霉病表现中抗、中感的品种分别有1个、5个,其千粒重分别下降了2.84%和1.49%~8.20%;病情指数与籽粒、颖壳中的DON毒素含量呈极显著正相关,中抗品种西农511的籽粒、颖壳、穗轴中的DON毒素含量分别为14.63、24.33和56.15 mg·kg^-1,5个中感品种的籽粒、颖壳、穗轴中的DON毒素含量平均值分别为21.67、45.35、62.81 mg·kg^-1。单小花滴注接种条件下,筛选出中抗品种3个,中感品种2个,千粒重分别下降了1.38%~12.25%和2.66%~9.51%;平均严重度与籽粒、颖壳、穗轴中的DON毒素含量呈极显著正相关;3个中抗品种籽粒、颖壳、穗轴中的DON毒素含量平均分别为15.50、32.44和14.59 mg·kg^-1,2个中感品种籽粒、颖壳、穗轴中的DON毒素含量平均分别为19.98、33.80和16.41 mg·kg^-1。除苏麦3号外,喷雾接种下麦穗组织中的DON含量高于单小花滴注接种。喷雾接种条件下,病情指数与容重呈显著负相关,与蛋白质(干基)含量呈显著正相关,千粒重与容重呈极显著正相关,与蛋白质(干基)含量、稳定时间呈显著负相关,与沉降值极呈显著负相关。单小花滴注接种条件下,平均严重度、千粒重与品质指标无显著相关性,但赤霉病导致容重、蛋白质(干基)含量、湿面筋含量、沉降值、稳定时间、延展性和拉伸面积7项指标不同程度的下降。GGE双标图分析表明,7项指标中除容重外,其余指标关系密切。西农3517、西农899和西农511的综合品质表现较优。     

孕穗期施氮对小麦蛋白质组分积累和蛋白质体发育的影响

为了揭示氮素对小麦蛋白质品质的调节效应,以扬麦9号为材料,研究了孕穗期施氮对小麦籽粒蛋白质组分积累及胚乳细胞蛋白质体发育的影响.结果表明:(1)随花后天数的增加,小麦籽粒清蛋白含量呈现由高到低的变化,球蛋白含量先下降,后期又升高;而醇溶蛋白和麦谷蛋白含量基本呈现由低到高的变化;(2)孕穗期施氮能显著提高醇溶蛋白和麦谷蛋白含量,而对清蛋白和球蛋白含量影响较小;(3)小麦胚乳细胞中蛋白质体约在花后12 d出现,花后16 d蛋白质体开始大量合成,其数目迅速增多,体积变大.成熟后期,蛋白质体因胚乳细胞中大小淀粉体的充实被挤成片层结构而填充在淀粉体缝隙中.胚乳边缘细胞中蛋白质体大而多,中部细胞蛋白质体小而少;(4)孕穗期施氮可促进蛋白质体的形成,使其数目增多.     

小麦抗纹枯病和赤霉病QTL定位研究

为给小麦抗病育种中分子标记的辅助选择提供依据,利用苏麦3号/白免3号重组自交系群体,对小麦赤霉病、纹枯病抗性QTL进行分子定位,证实了苏麦3号3BS染色体上的主效QTL,获得了连锁更紧密的分子标记;在6B、2B、6A、5A、3B染色体上分别检测到抗纹枯病QTL,可分别解释纹枯病抗性表型变异的9%～13%.相关分子标记可进一步用于标记辅助选择育种.     

小麦叶片光呼吸与蛋白质积累关系的研究

以蛋白质含量较高的小麦品种ＰＨ８２－２－２、蛋白质含量较低的小麦品种泰山１号为试验材料,测定ＮａＨＳＯ３处理后小麦叶片的光合速率、光呼吸、小麦叶片硝酸还原酶活性、游离氨基酸含量以及籽粒蛋白质含量。结果表明,蛋白质含量较高的小麦叶片光呼吸高于蛋白质含量较低的小麦品种叶片光呼吸,而且不管光呼吸抑制与否均有此规律。小麦叶片光呼吸与蛋白质积累有密切的关系。     

小麦光合器官对不同穗位和粒位粒重及蛋白质含量的影响

为探明小麦叶片与非叶光合器官对不同穗位和粒位籽粒发育的影响,以济麦22为试验材料,开花期设置剪叶、包穗、包茎等7种处理,分析了不同处理下不同穗位和粒位粒数、粒重和蛋白质含量的差异。结果表明,小麦穗对穗上部和下部弱势粒数影响显著,与叶片共同作用对穗上部强势粒数及穗中部和下部粒数,以及与茎和叶片共同作用对穗上部粒数、穗中部和下部弱势粒数均影响显著;穗对不同穗位强势粒重和穗上部弱势粒重影响显著,旗叶对穗中部和下部强势粒重、穗上部和中部强势粒重及穗下部粒重影响显著;包穗、剪旗叶和剪倒二叶处理显著提高穗上部强势粒及穗中部和下部籽粒蛋白质含量;剪倒三叶和剪倒四叶+剪倒五叶处理显著提高穗下部强势粒蛋白质含量;同一穗位的强势粒蛋白质含量大于弱势粒,不同穗位籽粒的平均蛋白质含量表现为穗下部穗中部穗上部;同一穗位的弱势粒蛋白质含量变异系数大于强势粒,穗上部的籽粒蛋白质含量变异系数大于穗中部和下部。因此,建议小麦育种中应注重穗光合选择,适当增加小穗排数,减少高穗位粒数,可能是提高小麦产量潜力和改善品质的重要途径。     

扬麦13抗赤霉病品系的分子标记辅助选育

通过分子标记辅助选择技术和回交育种方法,以苏麦3号为抗赤霉病基因Fhb1和Fhb2的供体亲本,以弱筋感病品种扬麦13为受体和轮回亲本,对扬麦13进行赤霉病抗性改良。利用抗性基因紧密连锁的SSR标记筛选和田间赤霉病抗性鉴定,获得8个农艺性状似轮回亲本且含有目标基因的品系。通过分子标记对其进行遗传背景分析,获得3个与轮回亲本基本相同的品系。对这3个品系和扬麦13进行赤霉病接种鉴定和主要品质指标检测与比较,最终培育出携带赤霉病抗性基因且保持轮回亲本优良农艺性状及弱筋品质的品系R扬麦132、R扬麦137和R扬麦138,赤霉病病小穗率降低了78.82%~84.58%,产量提高了17.24%~26.72%,完全可以替代当前生产上高感赤霉病的扬麦13品种进行推广应用。这表明利用与抗性基因紧密连锁的分子标记辅助育种是一种有效的途径,可以实现小麦赤霉病抗性改良的目标。