小麦周8425B及其衍生品种与黄淮麦区主栽品种的遗传解析

为了解小麦骨干亲本周8425B及其衍生品种与黄淮麦区主栽品种的遗传结构和遗传多样性,利用Illumina 90KiSelect SNP标记技术对周8425B及其16份衍生品种和23份黄淮麦区主栽品种进行全基因组扫描。结果显示,在40份小麦材料中,有22 466个多态性SNP位点被定位在21条染色体上,不同基因组间多态性SNP标记的分布依次为BAD。周8425B及其衍生品种的遗传相似系数变化范围为0.640 5~0.926 4,平均值为0.739 8,与黄淮麦区主栽品种间遗传差异较小。供试材料的遗传相似系数变化范围为0.530 1~0.963 4,平均值为0.672 1,并被划分为4个类群,聚类分析结果与系谱较为吻合。周8425B对其衍生一代、二代、三代的平均贡献率为79.48%、76.73%和74.24%,随世代的增加而不断降低,且在不同基因组间的遗传贡献率表现为DAB。全基因组扫描结果显示,周8425B衍生品种共有6 789个SNP位点保留了周8425B的遗传基因,不同基因组继承的SNP位点数不同,依次为BAD,这些选择位点可能与重要基因的遗传传递有关,可能是周8425B成为骨干亲本的主要遗传特征。     

小麦骨干亲本周8425B及其衍生品种(系)的农艺性状和加工品质综合分析

为给小麦骨干亲本周8425B及其衍生品种在小麦育种中的进一步利用提供参考,对周8425B及其衍生的50份在我国生产和育种中发挥重要作用的后代品种(系)的系谱、农艺性状和加工品质进行了分析及1B/1R检测。结果表明,周8425B基因的传递主要是通过子一代周麦11、12、13和16号传递到子二代和子三代中,其中由子一代周麦13号衍生的品种(系)占全部衍生后代的40%,其次是周麦16号和周麦11号的衍生品种(系),分别占全部衍生后代的20%和18%。周8425B为1B/1R易位系,在其后代50份衍生品种(系)中1B/1R易位系占78%,其中在子一代中1B/1R易位系为87.5%,在子二代中为85.7%,在子三代中仅为42.6%。在衍生品种(系)中,44份材料的产量较周8425B均有不同程度的提高,产量最高的是周麦23号,其产量为8.73t·hm-2,其次是阳光58、周麦22及徐麦270;面条评分最好的是豫展4号,其次是徐麦270和鹤麦026;徐麦270的产量相对较高,面条品质相对较好。     

周8425B衍生品种耐旱相关性状的遗传解析

解析小麦耐旱遗传机制,发掘耐旱基因,选育耐旱品种,是减少干旱对中国粮食生产安全威胁最为经济、高效的方式。周8425B是中国黄淮麦区重要的小麦骨干亲本,农艺性状优良,其衍生品种具有较好的耐旱特性。本研究基于68份来自于河南、山东等地的周8425B衍生品种,利用50K SNP芯片对耐旱相关性状进行全基因组关联分析（genome-wide association analysis,GWAS）。结果表明,共检测到252个显著关联的SNP标记,分布于37个位点上,可解释7.9%~21.5%的表型变异。其中,16个位点与已报道的位点位置部分重叠或一致,其余21个为新的位点。周麦16、矮抗58、郑农21、淮麦28、周麦21、郑麦379、浏虎98和偃展4110共8份品种具有较好的耐旱性,且含有较多的优异等位基因,可应用于下一步遗传育种中。本研究对解析小麦耐旱遗传机制,选育耐旱品种具有参考价值。     

黄淮冬麦区部分小麦品种(系)抗倒伏相关性状分析

半矮秆品种的应用大幅提高了小麦的抗倒伏(简称"抗倒")能力,但当小麦株高降低到一定程度时,势必造成产量降低。为了明确除株高外影响小麦抗倒性的关键性状,采用一组抗倒性较好的品种(系)(石4185、轮选103、轮选163、轮选126、矮抗58、小偃101和周麦18)与另一组抗倒性较差的品种(系)(轮选49、轮选136、中麦875、轮选87和轮选199),对抗倒性相关的13个性状进行分析。结果表明,抗倒性较好的品种(系)一般表现为植株较矮,第1、第2节间较短且较粗,第2节间壁较厚,大、小维管束数目较多,薄壁组织和厚壁组织较厚,茎秆抗折断力较强,而且两组品种(系)间在株高、第2节间长度、小维管束数目、厚壁组织厚度和茎秆抗折断力5个性状上存在显著差异(P≤0.05)。值得注意的是,不同抗倒性品种(系)在抗倒伏相关性状上表现不尽相同。相关和主成分分析进一步明确株高、第2节间长度和茎秆抗折断力是引起两组品种(系)抗倒性差异的关键性状,这3个性状可作为小麦抗倒伏育种的主要选择指标。     

寒地水稻抗倒伏品种筛选

倒伏是水稻获得高产、稳产的一个重要限制因素。本研究以国内外大量水稻种质资源为材料,通过对倒伏性状的调查,了解各种质资源的抗倒性情况,以为水稻抗倒伏种质的研究与利用奠定基础。     

水稻抗倒伏的材料学特性

选用国内外31个表现优良的水稻品种为材料,研究水稻的材料学特性与抗倒伏性状的关系。结果表明:基部节间长、株高、相对重心、鲜重和秆长等对水稻的抗倒伏性状有较大的负效应;基部7 cm重、断面模数和弯曲应力对水稻的抗倒伏性状有较大的正效应,水稻倒伏的发生与其材料学特性有着复杂的关系;按照断面模数大、弯曲应力大、基部节间长和株高适中的方向进行选择,有利于水稻品种抗倒伏性状的改良。     

吉林省不同年代主栽玉米品种生理成熟后的抗倒伏特性

以吉林省过去50年来大面积种植的8个春玉米品种为试验材料(1980s、1990s、2000s和2010s各2个代表性品种),采用整体研究思路和随机区组试验设计,分析不同年代主栽玉米品种生理成熟后茎秆质量变化规律与农艺性状相关性.结果 表明,不同年代更替品种的植株农艺性状更加优化,适应密植群体;节间长度分布更加优化,上部...     

亚麻抗倒伏性状分析及培土对亚麻抗倒伏的影响

对亚麻抗倒伏机理及抗倒伏栽培技术研究表明:(1)采用倒伏指数能较好地反映亚麻抗倒伏能力,用倒伏程度能客观准确地评价亚麻倒伏的实际情况。(2)亚麻的抗倒伏能力与一级分枝长、一级分枝角度、单茎鲜重、冠层鲜重、冠层附着水量、倒伏指数、单株分茎数、根系鲜重,根系干重等性状呈负相关。与茎粗、茎秆抗折力、茎秆干重等性状呈正相关。(3)与倒伏程度关系最密切的几个性状中,茎秆抗折力对倒伏程度的直接作用最大,其次为茎粗和单茎鲜重。(4)快速生长期至现蕾期培土,可降低植株重心高度,使倒伏程度降低9.12%,比不培土的单株平均产量高16.21%,粒重增加2.68%,果粒数增加9.24%,单位面积产量高14.67%,而且差异达显著或极显著水平,但经济系数、株高、纤维的工艺长度等性状无明显变化,培土措施对抗倒伏能力差的品种效果较好,而对抗倒伏能力强的品种作用较小。     

小偃6号及其衍生品种(系)遗传多样性的SSR分析

为深入了解小偃6号及其衍生品种(系)的遗传特性,为育种工作中合理利用小麦育种骨干亲本提供理论依据,利用22对SSR引物分析了小偃6号及其衍生品种(系)共54份材料的遗传多样性。在54份材料中共检测到133个等位变异,等位变异数目在3~15个之间,每个位点上平均有6.05个等位变异。22对引物多态性信息含量(PIC)变化幅度为0.2606~0.8579,平均为0.6529。54份材料间的遗传相似性系数(GS)在0.549~0.962之间,平均为0.747,表明品种间遗传差异较小。用非加权配对算术平均法UPGMA将54份材料分为四类,聚类结果较好地反映了品种(系)间的亲缘关系。     

甘蓝型油菜DH群体抗倒伏相关性状遗传分析

为明确油菜抗倒伏性的遗传规律,本文利用抗倒伏性差异显著的2个甘蓝型油菜品系配制杂交组合,构建含280个株系的DH群体,采用作物茎秆强度抗倒测量仪等考种工具对该群体进行连续两年的抗倒伏性鉴定,并利用植物数量性状的主基因 + 多基因混合遗传模型及偏度和峰度分析对抗倒伏性进行遗传分析。结果表明,茎秆抗折力和茎秆抗折强度都受到0对主基因 + 9对微效多基因控制,茎秆抗折力和单株生物量的基因间无互作,茎秆抗折强度的基因间有互补作用,茎秆抗折力和茎秆抗折强度两年的平均遗传率在50%左右,而茎秆直径两年的平均遗传率为69.338 %,单株生物量两年的遗传率分别为52.198%和69.284%,遗传率都较低,性状受环境影响都较大,因此对于茎秆抗折力、茎秆抗折强度、茎秆直径和单株生物量,在育种选择的早期阶段都不宜太严格。同时茎秆抗折强度相比茎秆抗折力更能说明作物的抗倒伏能力,因而在抗倒伏选择育种时应更加关注。     

青海和西藏小麦品种主要春化基因的组成分析

为了明确青海和西藏小麦春化基因的分布特点,利用STS标记对96个青海和西藏小麦品种主要春化基因VRN-A1、VRN-B1、VRN-D1和VRN-B3位点的等位变异组成进行了检测和分析。在96个小麦品种中,VRN-A1位点存在Vrn-A1 a(30.2%)、Vrn-A1 b(6.3%)和vrn-A1(63.5%)3种等位变异,VRN-B1位点存在Vrn-B1 a(29.2%)、Vrn-B1 b(12.5%)和vrn-B1(58.3%)3种等位变异,VRN-D1位点存在Vrn-D1 a(55.2%)、Vrn-D1 b(1.0%)和vrn-D1(43.8%)3种等位变异,VRN-B3位点存在Vrn-B3 b(1.0%)和vrn-B3(99.0%)两种等位变异。4个位点显性春化基因等位变异的分布频率不同,依次为Vrn-D1(56.3%)Vrn-B1(41.7%)Vrn-A1(36.5%)Vrn-B3(1.0%)。在14个冬小麦品种中,4个位点均为隐性春化基因等位变异;在82个春小麦品种中,4个位点至少有1个携带显性等位变异,其中VRN-D1位点显性等位变异占主导地位,并常与其他位点显性等位变异伴随出现。两个地区春小麦品种间,4个位点显性等位变异的分布频率存在较大的差异,青海春小麦品种依次为Vrn-B1(64.8%)Vrn-A1(51.9%)=Vrn-D1(51.9%)Vrn-B3(1.9%),西藏春小麦品种为Vrn-D1(92.9%)Vrn-A1(25.0%)Vrn-B1(17.9%)Vrn-B3(0)。在82个春小麦品种中,4个春化基因位点存在8种等位变异组合类型,vrn-A1/vrn-B1/Vrn-D1/vrn-B3(30.2%)Vrn-A1/Vrn-B1/vrn-D1/vrn-B3(17.6%)vrn-A1/Vrn-B1/Vrn-D1/vrn-B3(11.5%)Vrn-A1/vrn-B1/Vrn-D1/vrn-B3(7.3%)vrnA1/Vrn-B1/vrn-D1/vrn-B3(6.3%)=Vrn-A1/Vrn-B1/Vrn-D1/vrn-B3(6.3%)Vrn-A1/vrn-B1/vrn-D1/vrn-B3(5.2%)vrn-A1/vrn-B1/Vrn-D1/Vrn-B3(1.0%)。这8种等位变异组合在春小麦中的分布频率因品种推广地区不同而不同。在青海春小麦品种中,存在8种等位变异组合类型,以Vrn-A1/Vrn-B1/vrn-D1/vrn-B3(29.5%)和vrn-A1/vrn-B1/Vrn-D1/vrn-B3(22.2%)为主,vrn-A1/Vrn-B1/Vrn-D1/vrn-B3(14.8%)与Vrn-A1/Vrn-B1/Vrn-D1/vrn-B3(11.1%)次之;在西藏春小麦品种中,仅存在5种等位变异组合类型,以vrn-A1/vrn-B1/Vrn-D1/vrn-B3(60.7%)为主,Vrn-A1/vrn-B1/Vrn-D1/vrn-B3(21.4%)和vrn-A1/Vrn-B1/Vrn-D1/vrn-B3(10.7%)次之,vrn-A1/Vrn-B1/vrn-D1/vrn-B3(3.6%)和Vrn-A1/Vrn-B1/vrn-D1/vrn-B3(3.6%)较低。这些信息可为青海和西藏小麦品种选育和推广提供依据。     

小麦花药伸出特性的QTL分析

花药伸出特性直接影响小麦的授粉结实率和穗部真菌病害抗性,为挖掘控制小麦花药伸出特性的QTL,以半闭颖品种周8425B和开颖品种小偃81构建的包含102个株系的F_2:12RIL群体为材料,于2019和2020年各分两个播期种植于西北农林科技大学小麦试验站,以小麦花药伸出率和视觉花药伸出等级两个性状表型值对4个环境下的花药伸出特性进行表型鉴定,并利用90K芯片构建的高密度遗传连锁图谱进行QTL定位。结果共检测到8个控制花药伸出特性的QTL,分布在3A、3B、5B、6B、6D和7A染色体上,其中6B和6D染色体上各有2个QTL。 QAe.nwsuaf-3A、 QAe.nwsuaf-3B和 QAe.nwsuaf-6B位点在多个环境中均能被检测到,表型变异解释率分别为3.65%～10.48%、8.12%～26.09%和3.49%～8.93%。     

不同小麦品种氮素利用效率特征差异的研究

为了给氮高效优质小麦品种的选育和栽培提供理论依据,采用盆栽试验,研究了郑麦0943、郑麦0856和郑麦7698三个中强筋小麦品种的氮素利用效率特征以及茎叶中氮组分、氮代谢酶活性的差异。结果显示,施氮可显著促进小麦氮素的吸收和累积,不同小麦品种氮素利用效率特征存在明显差异。3个小麦品种中,郑麦0943氮素吸收量最大,氮素吸收效率和氮素利用效率均较高,氮素收获指数也显著高于其他两个品种,且籽粒中氮素来源以后期根系氮素的吸收和转移为主,前期地上部营养体的氮素转移能力也明显强于其他两个品种;不施氮条件下,郑麦0943开花期茎叶中具有较高的营养性氮含量和较低的结构性氮和功能性氮含量,且施氮后功能性氮含量增幅最大,硝酸还原酶和谷氨酰胺合成酶活性也最高;不施氮条件下,郑麦7698氮素干物质生产效率和氮素收获指数均最低,郑麦0856氮素干物质生产效率最高,但氮素收获指数低于郑麦0943。综合而言,郑麦0943的氮肥生产效率最高,而郑麦0856的氮素农学利用效率最高,二者的氮素吸收效率和氮素表观回收率均高于郑麦7698。     

基于90K芯片的小麦穗长和旗叶长QTL分析

为进一步挖掘控制小麦穗长和旗叶长的QTL,以小偃81和西农1376构建的包含120个株系的F_9∶10RIL群体为材料,于2016年10月至2017年6月和2017年10月至2018年6月分别在陕西杨凌和河南南阳（用2017YL、2017NY、2018YL和2018NY表示）进行试验,对4个环境下的穗长和旗叶长进行表型鉴定,并利用90K芯片构建的高密度遗传连锁图谱进行QTL定位。结果表明,所构建的遗传图谱覆盖了小麦21条染色体,图谱全长3 172.49 cM,平均图距0.57 cM。采用完备复合区间模型对4种环境下的表型值及BLUP育种值分别进行QTL定位,共检测到3个控制穗长的QTL,分布在2B、2D和5D染色体上;检测到2个控制旗叶长的QTL,均分布在5A染色体上,其中控制穗长的 Qsl.nwsuaf-2D、 Qsl.nwsuaf-5D和控制旗叶长的 Qfll.nwsuaf-5A.1能够在多环境下稳定表达,为主效QTL,表型变异解释率分别为18.34%～22.51%、9.57%~14.94%和9.48%～16.36%。该结果可为小麦MAS育种、NIL构建、候选区域筛选及图位克隆等提供参考依据。     

北部冬麦区旱地小麦品种的演变规律

为了给北部冬麦区旱地小麦育种提供参考,利用1986-2015年国家北部冬麦区旱地小麦长治区试点参试品种的试验资料,研究其演变规律,并对产量和主要农艺性状进行相关和通径分析。结果表明,28年间北部冬麦区旱地小麦品种产量呈逐年递增趋势,年平均遗传进展分别为68.163kg·hm~(-2)或1.57%。主要农艺性状演变的总趋势是,有效穗数和千粒重增加,穗粒数略有减少,株高降低,抽穗期和成熟期提前,灌浆期延长,其年平均遗传进展分别为0.18%、0.26%、-0.03%、-0.26%、-0.12%、-0.05%、0.17%。从产量及主要农艺性状变化趋势和变异情况及区域布局、气候条件和育种现状分析,选育抗旱节水性好、高产稳产适应性广的品种是北部冬麦区旱地小麦育种面临的挑战和最终目标。为了适应当前耕作制度、生产条件和气候变化的影响,北部冬麦区旱地品种选育应在加强品种抗旱节水性选择的基础上,通过适当降低株高增强抗倒性来进一步增加穗数,通过选育穗子较大、小穗数适中、结实性好的品种来提高穗粒数,通过选择灌浆期长且灌浆速率高的品种来提高品种的千粒重。     

陕西小麦 Glu A3和 Glu B3位点等位变异的检测和分析

低分子量谷蛋白亚基（LMWGS）与小麦品质密切相关。为了给陕西小麦的品质改良提供参考依据,采用STS分子标记,检测了175份陕西小麦品种（系） GluA3和 GluB3位点的等位变异组成。结果表明,陕西小麦 GluA3位点存在4种等位变异,即 GluA3a、 GluA3b、 GluA3c和 GluA3d,分别占12.6%、1.7%、58.3%和27.4%; GluB3位点存在8种等位变异,即 GluB3a、 GluB3b、 GluB3d、 GluB3e、 GluB3f、 GluB3g、 GluB3i和 GluB3j,分别占4.6%、2.9%、45.7%、0.6%、2.9%、8.5%、4.0%和30.8%。在陕西不同地区小麦之间,两个位点等位变异的种类、组合及其分布比例存在差异,这可能与地区间不同的自然地理环境、饮食习惯、育种目标及亲本选择有关。