小麦山农066559紫色性状的遗传分析

为了解小麦山农066559的紫粒、紫色花药和紫色叶鞘三个性状的遗传规律,以山农066559和普通小麦SN1391为亲本材料,分析其不同杂交世代(正反交F1、F2、F3和回交世代BC1F1、BC1F2)的性状表型,进行紫色性状遗传规律研究.结果表明,对于籽粒而言,F3中紫色与白色的分离比符合9∶7,在BC1 F2中,该比例为1∶3,说明紫色籽粒由两对独立的显性互补基因控制.对于花药而言,F2中紫色与黄色的分离比符合1∶3,在BC1F1中,该比例是1∶1,说明紫色花药由一对隐性基因控制.对于叶鞘而言,F2中紫色与白色符合3∶1的比例,在BC1F1中,该比例为1∶1,说明紫色叶鞘由一对显性基因控制.此外,三个性状的联合遗传分析表明,紫粒与紫花药的基因符合自由组合定律;紫粒的一个基因与紫叶鞘基因之间存在连锁和互换现象.可见小麦山农066559的紫色籽粒、花药和叶鞘性状,具有不同的遗传控制基因和遗传规律,这些基因之间具有不同的连锁特点.     

Tolerance of spring barley (Hordeum vulgare L.), oats (Avena sativa L.) and wheat (Triticum aestivum L.) to saflufenacil

Saflufenacil is a new herbicide being developed by BASF for pre-emergence application for broadleaved weed control in maize and other crops. Three field studies were conducted in Ontario, Canada over a 2-year period (2006 and 2007) to evaluate the tolerance of spring cereals (barley, oats, and wheat) to pre-emergence and post-emergence applications of saflufenacil at 50 and 100 g ai ha⁻¹. Saflufenacil pre-emergence caused minimal visible injury (1% or less) at 3, 7, 14 and 28 days after emergence and had no adverse effect on plant height or yield of barley, oats, and wheat. Saflufenacil plus the surfactant Merge (1% v/v) applied post-emergence caused as much as 76, 60, 52 and 35% visible injury in spring cereals at 3, 7, 14 and 28 DAT, respectively. Injury with saflufenacil plus Merge applied post-emergence decreased over time and was generally greater as dose increased. Saflufenacil plus Merge applied post-emergence reduced plant height by as much as 16% and reduced yield of spring barley and wheat by 24 and 13%, respectively, but had no effect on the yield of spring oats. Based on these results, saflufenacil applied pre-emergence at the proposed dose can be safely used in spring planted barley, oats and wheat; however, the post-emergence application of saflufenacil results in unacceptable injury and yield loss. These results are consistent with the proposed pre-emergence use pattern for saflufenacil.     

TDZ在小麦花药培养中的作用

为了进一步提高小麦花药培养效率,以8个小麦杂交F1代为供试材料,通过在培养基中添加不同浓度的噻重氮苯基脲(thidiazuron,TDZ)探讨其对小麦花药培养的作用。结果表明,TDZ的作用与添加剂量及小麦基因型密切相关。在诱导培养基中添加TDZ对基因型中麦875/郑豫麦043具有负向调控作用,但对兰考198/黄明118、郑麦7698/西农979以及天禾7号/0836H-3则具有正向促进作用。TDZ的最佳添加剂量为0.05mg·L-1,可显著提高3个基因型的胚性愈伤组织诱导率和绿苗产率,其中兰考198/黄明118胚性愈伤组织诱导率和绿苗产率最高,分别达到25.1%和8.7%。同样,在分化培养基中添加一定剂量的TDZ,对4个基因型的愈伤组织分化均表现正向促进作用,TDZ的适宜浓度范围为0.5~1.0mg·L-1,以添加0.5mg·L-1的处理表现最优,能够显著提高绿苗分化率和绿苗/白苗比率;基因型兰考198/黄明118的绿苗分化率和绿苗/白苗比率最高,分别达50%和1.87。研究还表明,在诱导培养基或分化培养基中添加TDZ还能够促进绿苗增殖,提高单倍体自然加倍效率。本研究结果将有助于小麦花药培养技术的优化,进而提高花培育种效率。     

普通小麦几丁质酶基因的克隆与表达分析

几丁质酶是植物重要的防卫因子之一,与植物抗病性密切相关。为深入了解几丁质酶基因表达及功能,先利用引物ChiF/ChiR从10份具有不同抗病性的小麦中克隆出几丁质酶基因后对其进行序列分析及原核表达分析,再利用荧光定量PCR(qRT-PCR)技术分析小麦根、茎和叶不同组织中几丁质酶基因的表达情况,并选取在小麦根、茎和叶中表达量最高的几丁质酶基因进行真菌性病害的抗性反应试验。结果表明,从10份具有不同抗病性的小麦中克隆得到5条长度约960bp的几丁质酶基因序列,其中1条序列与已公布的Chi-3基因序列(序列登录号为KJ507387)一致,其余序列命名为Cht1~Cht4(GenBank登录号为KR049247~KR049250)。序列分析表明,克隆所得序列无内含子,编码的几丁质酶属于ClassⅠb类型,也属于糖苷水解酶第19家族,是胞外分泌蛋白且兼具溶菌酶活性。SDS-PAGE分析表明,重组质粒pE-Chi能在BL21(DE3)中表达一个33kDa左右的特异蛋白。qRT-PCR分析表明,这5种几丁质酶基因在小麦根、茎和叶中均有表达,但在不同器官中表达量差异较大,其中,叶中表达量最高,根中次之,茎中最低;同时,这5种几丁质酶基因在同一器官中表达量大小具体表现为Cht4Cht2Cht3Cht1Chi-3。选取相对表达量最高的Cht4基因验证其对真菌性病害的抗性反应,结果表明,在条锈菌胁迫下,Cht4基因在抗病材料92R137中的表达量显著高于感病材料铭贤169,并且均高于同等条件下接ddH2O的表达量。本研究扩增到的几丁质酶基因在小麦中组成型表达,说明其参与了小麦的正常生长发育过程;Cht4基因的表达受条锈菌诱导,推测其可能参与了小麦叶部抗条锈菌的防御反应。     

Effects of two novel Wx-A1 alleles of common wheat (Triticum aestivum L.) on amylose and starch properties

Common wheat (Triticum aestivum L.) has three Wx proteins (Wx-A1, Wx-B1, and Wx-D1), which are granule-bound starch synthases I and are responsible for the amylose synthesis of flour starch. The effects of two novel Wx-A1 proteins identified by gel electrophoresis on amylose content and starch properties were analyzed. The variant Wx-A1 protein coded by the Wx-A1i allele was present in smaller amounts and produced less amylose (7.3%) compared to standard lines with the Wx-A1a allele (21.5%). Wx-A1i generated altered starch properties; greater swelling power (SP), glucoamylase digestibility, starch paste clarity, and gelatinization enthalpy in differential scanning calorimetry. The starch from Wx-A1i also showed an altered pasting profile on a Rapid Visco-Analyzer, greater peak viscosity, smaller final viscosity, and lower pasting temperature. The Wx-A1i allele is a novel genetic resource for reducing amylose content in wheat. The other Wx-A1 protein coded by the Wx-A1j allele showed a more basic isoelectric point compared to Wx-A1a on an electrophoretic gel. The amylose content of Wx-A1j did not differ from standard Wx-A1a. Starch SP, paste clarity, and glucoamylase digestibility also suggested that Wx-A1j produced amylose as much as Wx-A1a.     

小麦籽粒营养品质及品质产量的边际效应

为阐明小麦籽粒营养品质及品质产量的边际效应,以黄淮麦区不同品质类型的4个小麦品种为材料,于2010-2012年度对不同麦行籽粒蛋白质、淀粉、可溶性糖含量等营养品质指标和品质产量进行了系统研究。结果表明,不同行次间籽粒蛋白质含量和可溶性糖含量差异达显著水平,其中边1行、边2行、边3行和边4行的籽粒蛋白质含量分别为136.79、131.02、129.50、126.58 mg·g^-1,可溶性糖含量分别为113.08、91.61、93.55、87.91 mg·g^-1;不同行次间籽粒淀粉含量差异达显著水平;不同行次间籽粒蛋白质产量和淀粉产量的差异达显著水平,其中,边1行、边2行、边3行和边4行的籽粒蛋白质产量和淀粉产量分别为1 543.3、995.7、987.1、930.9 kg·hm^-2和6 480.6、4 284.9、4 383.6、4 126.3 kg·hm^-2,边际效应显著。本研究表明,小麦营养品质和品质产量具有显著的边际效应,生产中可通过改革种植方式、合理选用品种等加以充分利用。     

基于小麦产量三要素的产量条件QTL分析

为了从单个QTL水平上解析产量与产量三要素的遗传基础,利用花培3号和豫麦57杂交获得的168个家系的DH群体及其遗传图谱,在5个环境下对产量进行了非条件QTL分析和基于产量三要素(穗粒数、千粒重和单位面积穗数)的条件QTL分析,共检测到9个非条件QTL和28个条件QTL。其中,检测到2个主效QTL(QY.sdau-4D和QY.sdau-6D.2),它们可分别解释15.77%和10.16%的表型变异。分别检测到6个"一因多效"QTL和11个微效QTL;其中,QYsdau-4D.2通过影响单位面积穗数、穗粒数和千粒重而影响产量,QYsdau-2D.1和QYsdau-3A.1能提高单位面积产量但不影响穗粒数,即单位面积产量和穗粒数在该位点上几乎没有关联。本研究结果为通过分子设计聚合高产有利基因提供了理论基础,对培育单位面积产量大幅度提高的小麦新品种具有重要意义。     

小麦种质资源耐深播性评价体系研究

为建立准确、简单易行的种质资源耐深播评价体系,以15份耐深播能力存在不同程度差异的小麦种质为材料,在大田环境下,研究6个播种深度(5 cm、7 cm、9 cm、11 cm、13 cm、15 cm)下小麦出苗率、出苗时间、苗高、地中茎长、胚芽鞘长、胚芽鞘横截面积及初生根长的差异,筛选小麦耐深播评价的最佳播种深度及其密切相...     

小麦穗粒数QTL整合与元分析

小麦穗粒数是由多基因控制的复杂数量性状。为发掘控制小麦穗粒数(KNS)的真实主效数量性状位点(quantitative trait loci, QTL),本研究利用生物信息学手段,借助小麦高密度分子标记遗传图谱,对来自不同遗传作图群体的控制小麦穗粒数的163个QTL位点进行图谱整合、映射和元分析。结果表明,目标性状QTL在小麦21条染色体上不均匀分布,在2B染色体上最多,在7D染色体上最少;建立控制小麦KNS的QTL一致性图谱,最终获得35个一致性QTL(meta quantitative trait loci, MQTL)位点及其紧密连锁的候选分子标记,置信区间最小可达到0.55 cM。     

光照对小麦的春化效应及其机制初探

为解析光照对春化过程的影响及其机制,以中麦175为材料,比较了光照春化及暗春化28 d时该品种开花时间的差异,并对春化前、春化7 d、14 d、21 d和28 d时,两种春化条件下小麦叶片中春化及光周期相关基因进行了real-time PCR分析。结果表明,与暗春化相比,光照春化使小麦提前开花19.73 d;与春化、光周期相关的基因（TaVRN1、TaVRN2、TaVER2、TaVIL1、TaVIL2、TaVIL3、TaCO1、TaCO2、TaPPD1、TaGI1、 TaLHY和TaTOC1）在光照春化条件下的表达水平较高,这可能是光照春化导致小麦提早开花的主要原因之一,也说明小麦中可能存在未知的TaVRN1调控因子,这些调控因子同时受到光照和低温条件的调控。     

小麦粒重基因等位变异的高通量分子检测及组合分析

TaCwi-A1、TaGW2-6A及TaSus2-2B基因是调控小麦粒重的基因,目前已发现TaCwi-A1基因存在TaCwi-A1a和TaCwi-A1b两种等位变异,TaGW2-6A存在启动子区Hap-6A-A和Hap-6A-G及编码区一个T碱基插入等位变异,TaSus2-2B存在SUS2-2B-H和SUS2-2B-L两种等位变异。为了探究小麦粒重基因的综合效应,为粒重基因的分子辅助聚合育种提供方法依据与优异材料,本研究利用高分辨率熔解曲线分析(high-resolution melting curve analysis,HRM)技术分别检测了上述4个位点在262份小麦微核心种质材料中的变异类型,分析了不同变异及变异组合与粒长、粒宽和千粒重的相关性,并对变异组合在我国十个麦区的分布情况进行了分析。结果表明,TaCwi-A1a单倍型品种的千粒重显著高于TaCwi-A1b(P0.05);Hap-6A-A单倍型与Hap-6A-G单倍型品种的粒长、粒宽及千粒重均无显著差异,T碱基插入等位变异(命名为TT单倍型)材料的粒宽和千粒重显著高于无T碱基插入等位变异(tt)材料(P0.05);SUS2-2B-H单倍型品种的粒长和粒宽显著(P0.05)高于SUS2-2B-L单倍型品种,千粒重极显著(P0.01)高于SUS2-2B-L单倍型品种。对变异组合的分析表明,262份材料中仅出现了8种组合类型,变异组合与粒长及千粒重呈极显著相关(P0.01),与粒宽相关不显著,其中Ⅳ型组合(TaCwi-A1a/Hap-6A-G/tt/SUS2-2B-H)为最优组合,Ⅲ型组合(TaCwi-A1a/Hap-6A-G/TT/SUS2-2B-L)为最差组合。我国十个麦区中七个麦区Ⅲ型组合分布频率最高,仅青藏麦区Ⅳ型组合分布频率较高。     

西农538 LMW-GS基因的克隆、原核表达及功能鉴定

为了探索普通小麦品种西农538的LMW-GS对面粉加工品质的影响,根据NCBI中已公布的LMW-GS基因序列,设计了一对特异性引物,从西农538基因组DNA中克隆出LMW-GS基因后,对其进行原核表达及掺粉试验。序列分析表明,克隆得到的LMW-GS基因序列(GenBank登录号为KX452081)有单一完整的开放阅读框,编码区长915bp,无内含子。同源性比对及进化树分析发现,该基因属于Glu-D3、Type V(Group 10)、m型、C组LMW-GS基因。SDS-PAGE和Western blot分析表明,该基因原核表达成功。微量掺粉试验表明,诱导表达的蛋白对小麦面粉加工品质有负效应。     

小麦旗叶大小及穗部相关性状的QTL定位

为了发掘更多控制小麦旗叶大小及穗部相关性状的QTL,以兰考906和小偃81创制的133个F6~F7重组自交系为试验材料,在6个环境下利用SSR标记对旗叶大小及穗部相关性状进行QTL定位。结果表明,有202对SSR标记被用于构建遗传连锁图谱,图谱覆盖小麦21条染色体,全长1 678.93cM,标记间平均距离8.30cM。采用完备区间作图法共检测到30个QTL,分布在1B、2A、3D、4A、4B、4D、5D、6A、6B、6D和7D染色体上。其中,旗叶宽QTL有7个,穗长QTL有9个,小穗数QTL有5个,穗粒数QTL有5个,小穗着生密度QTL有4个,不同环境下单个QTL可解释的表型变异率为4.94%~23.14%,有14个QTL的表型贡献率大于10%,有8个QTL可在2个或2个以上环境中被检测到。其中,Qflw-4A在3个环境中被检测到,贡献率为10.13%~20.77%,是控制旗叶宽的稳定主效QTL;Qsl-4D.2在4个环境中被检测到,贡献率为12.58%~23.14%,是控制穗长的稳定主效QTL;Qker-5D在2个环境中被检测到,贡献率为11.44%~14.32%,是控制穗粒数的稳定主效QTL。这3个稳定主效QTL可作为改良叶宽和增加穗粒数的功能QTL作进一步研究。     

小麦 TaCSL1基因的克隆及表达模式分析

Clavaminate Synthase-Like（CSL）是生物体内的一种氧化还原酶,可催化氨基酸羟基化。为初步了解小麦CSL基因并探究其相关生物学功能,利用同源克隆的方法,以拟南芥 At3g21360（GenBank Accession：NC_003074.8）基因CDS序列为探针搜索小麦基因组核酸序列数据库,得到小麦A、B、D三个亚基因组上的部分同源基因序列。对上述三条序列的全长与编码区进行克隆和测序,经生物信息学分析,发现这三个基因编码的蛋白属于CSL家族。命名该基因为 TaCSL1,来自A、B、D三个亚基因组的部分同源基因分别命名为 TaCSL1-3A、 TaCSL1-3B、 TaCSL1-3D。实时荧光定量PCR分析表明,这三个部分同源基因在小麦不同生长发育阶段和不同组织部位均有表达,除叶鞘组织外,其相对表达水平在各时期叶片中均高于其他组织。分析该基因在小麦不同生长发育时期叶片的相对表达水平发现,该基因的相对表达量在幼苗期至孕穗期持续提高,抽穗期显著下降,开花后再次提高,生育末期降低。就三个部分同源基因的表达水平而言, TaCSL1-3A相对表达量均较低,而 TaCSL1-3B的相对表达量在孕穗期之前最高, TaCSL1-3D在孕穗期之后最高。本研究明确了 TaCSL1的时空表达特征,可为深入研究小麦氨基酸羟基化过程和植物抗病机理研究提供新思路。     

小麦CO-like基因TaCO9的克隆及分析

CO蛋白(CONSTANS)是光周期途径中重要的调控因子,为了从普通小麦中进一步挖掘COlike基因,利用同源克隆的方法得到与大麦HvCO9基因同源的小麦TaCO9基因。结果表明,在冬性品种西农889中,初步克隆得到TaCO9基因的三个同源序列,分别命名为TaCO9-1、TaCO9-2、TaCO9-3。其cDNA序列全长均为870bp,开放阅读框为1 977bp,编码289个氨基酸,含有CO-like蛋白家族典型的CCT结构域,但不含B-box结构域;而在春性品种中发现TaCO9-1序列的第二外显子区域有6个碱基的插入,利用中国春缺-四体材料将该序列定位于小麦的1A染色体,命名为TaCO9-1A。系统发育分析表明,TaCO9蛋白与水稻Ghd7及大麦HvCO9位于同一分支。空间结构分析表明,其CCT结构域的NF-YA2区域较为保守,而该区域与CCAAT box互作相关。本研究克隆得到的TaCO9基因可能是小麦CO-like基因家族的新成员,与大麦HvCO9基因的结构相似,可作为新的小麦光周期候选基因加以研究利用。     

小麦耐冷相关基因TaCTR的克隆及其表达特性分析

低温冷害是小麦生长发育过程中面临的重要非生物逆境因素。为了挖掘小麦耐冷功能基因,本研究采用同源克隆的方法从普通小麦品种小偃22中分离到一个耐冷相关基因TaCTR,该基因序列全长2 192 bp,含有12个外显子、11个内含子,编码区全长为1 407 bp,编码468个氨基酸,分子量约为53.43 kDa;系统进化树分析表明,该基因在进化关系上与山羊草最近;亚细胞定位结果显示,该基因编码的蛋白为膜蛋白;实时荧光定量PCR（RT-PCR）结果表明,TaCTR在不同品种、不同组织和不同发育阶段低温特异表达;在干旱、高盐及GA处理下,TaCTR的表达量显著上升,说明该基因可能参与调控小麦的抗逆反应。     

Weed control and wheat (Triticum aestivum L.) yield under application of 2,4-D plus carfentrazone-ethyl and florasulam plus flumetsulam: Evaluation of the efficacy

Three field experiments were conducted at the research fields of Plant Protection Research Institute, Iran, at different locations in 2004–2005 to study the efficacy of different broadleaved herbicides to control weeds in wheat. Treatments were the full-season hand weeded and weed-infested controls, and post-emergence applications of florasulam plus flumetsulam at 8.75, 10.50, and 12.25 g a.i./ha, 2,4-D plus carfentrazone-ethyl at 210, 245, 280, and 490 g a.i./ha, bromoxynil plus MCPA at 75, 100, and 150 g a.i./ha, 2,4-D at 560, 720, and 1120 g a.i./ha, tribenuron methyl, and 2,4-D plus MCPA. Herbicides were applied at wheat tillering stage. Naturally occurring broadleaved weed populations were used in experiments. Results indicated that bromoxynil plus MCPA at 150 g a.i./ha, 2,4-D plus MCPA, and 2,4-D plus carfentrazone-ethyl at 490 g a.i./ha were the best options to control weeds. Bromoxynil plus MCPA at 150 g a.i./ha and 2,4-D plus MCPA also resulted in the highest wheat yield. Overall, it could be concluded that rotational application of bromoxynil plus MCPA at 150 g a.i./ha, 2,4-D plus MCPA, and 2,4-D plus carfentrazone-ethyl at 490 g a.i./ha would be the best option to achieve satisfactory weed control, high grain yield and prevention of evolution of herbicide-resistant weeds.     

小麦穗发芽抗性分析及相关分子标记检测

小麦成熟期遭遇穗发芽会严重影响小麦的产量和品质。为了解徐州主要栽培品种的穗发芽抗性及其分子机制,用整穗发芽法、籽粒发芽法考察了5个徐州地区主要推广小麦品种的籽粒休眠和发芽特性,并用10个分子标记对其穗发芽性状进行解析。结果表明,供试品种间整穗发芽率、发芽率和萌发指数均存在不显著、显著或极显著差异。徐农029的整穗发芽率最低,为3.02%,烟农19的整穗发芽率最高,达68.80%。徐农029的发芽率和萌发指数分别为41.00%和21.43%,均极显著低于其父本矮抗58(71.67%、53.10%)和母本淮麦20(89.67%、61.00%),周麦18和烟农19的发芽率均为99.33%,而烟农19的萌发指数(83.95%)高于周麦18的萌发指数(81.43%)。分子标记检测发现,徐农029和淮麦20属于Vp1Bc型抗穗发芽; Xgwm282标记在5个品种中呈2种带型,与穗发芽抗性关系密切。另外,8个抗穗发芽相关分子标记不能很好区分上述5个品种的抗穗发芽特性。     

普通小麦籽粒Tamyb10基因等位变异的分子检测

小麦Tamyb10基因决定着种皮颜色,同时对穗发芽也具有一定影响.为了明确小麦种质的Tamyb10基因等位变异情况,以122份普通小麦品种(系)为材料,开发了能够直接检测B组染色体上Tamyb10基因等位变异的共显性标记,并利用该标记及先前已报道的Tamyb10基因功能标记分别对参试小麦品种中3A、3B和3D染色体上Tamyb10基因位点上的等位变异类型进行了检测.结果发现,参试材料中上述每一位点均发现有2种等位变异类型,共有8种基因型组合.其中,拥有Tamyb10-A1a/Tamyb10-B1a/Tamyb10-D1a基因型组合的小麦种皮表现为白色,共有51份,占供试材料总数的41.8％,其余基因型组合种皮均表现红色,分别为Tamyb10-A1b/Tamyb10-B1a/Tamyb10-D1a、Tamyb10-A1a/Tam yb10-B1 b/Tamyb10-D1a、Tamyb10-A1a/Tamyb10-B1a/Tamyb10-D1b、Tamyb10-A1b/Tamyb10-B1b/Tamyb10-D1a、Tamyb10-A1b/Tamyb10-B1a/Tamyb10-11b、Tamyb10-A1 a/Tamyb10-B1b/Tamyb10-11b和Tamyb10-A1b/Tamyb10-B1b/Tamyb10-D1b,这些基因型材料共有71份,占供试材料总数的58.2％.说明当Tamyb10基因在三个位点均为野生型时,种皮颜色为白色;而当任何一个位点发生突变时种皮颜色均表现为红色.