大麦黄花叶病抗性及其对农艺性状的影响研究

以抗病品种泰兴9425与感病品种NasoNijo杂种F_1花药培养构建的188个加倍单倍体(doubled haploid,DH)及其亲本为材料,在拔节期进行大麦黄花叶病抗性鉴定,在大麦成熟后考查株高、主穗长、穗下节间长、单株穗数、单株粒数、单株产量及千粒质量共7个农艺性状,并对群体的黄花叶病抗性及其对大麦农艺性状的影响进行分析。结果表明:不同参试材料间黄花叶病抗性存在显著的遗传差异。以病害流行梯度下面积(AUDPS)为指标进行聚类分析,将参试材料分为抗病、中抗、中感和感病4个类群。研究发现AUDPS与大麦株高、单株穗数、千粒质量及单株产量间均呈极显著负相关,相关系数分别为-0.70、-0.38、-0.62和-0.65,表明黄花叶病对参试材料的株高、单株穗数、千粒质量和单株产量等农艺性状有较大的影响。本研究结果可为大麦黄花叶病抗性品种选育提供理论基础。     

大麦品种(系) HvPDIL5-1 和 HvEIF4E 基因的单倍型及其黄花叶病抗性研究

为了解大麦品种 HvPDIL5-1 和 HvEIF4E 基因的单倍型及其与大麦黄花叶病抗性的关系,以扬农啤系列、扬饲麦系列和其他来源的29个品种（系）为材料,在江苏扬州和盐城病圃进行大麦黄花叶病大田自然抗性鉴定;利用大麦 HvPDIL5-1 和 HvEIF4E 基因全CDS区的3对引物对供试品种(系)的 HvPDIL5-1 和 HvEIF4E 基因进行扩增、测序,分析两个黄花叶病抗性基因的单倍型及其抗性。结果表明,本试验年度两试点大麦黄花叶病发病程度较正常年份偏轻,29个品种(系)中有20个品种(系)在扬州和盐城对大麦黄花叶病同时表现为免疫或高抗,Ea52和苏B1403在扬州表现为免疫、在盐城表现为中抗,其余7个品种(系)在两试点均表现为中抗或中感。供试材料的 HvPDIL5-1 基因存在4种单倍型, HvEIF4E 基因存在14种单倍型。扬农啤2号、扬饲麦3号、扬农啤7号等10个品种（系）在扬州和盐城病圃对大麦黄花叶病均表现为免疫或高抗,但其 HvPDIL5-1 和 HvEIF4E 基因均为BaMMV-ASL感病单倍型,说明这些品种（系）携带有除 rym1/11 和 rym4/5 以外的其他黄花叶病抗性基因。携带抗性基因 rym5 的苏B1403在盐城病圃鉴定中表现为中抗,说明江苏大麦产区出现了拮抗 rym5 抗性基因的病毒株系,需进一步加强大麦黄花叶病抗性新基因的发掘。     

大麦品种扬农啤5号的黄花叶病抗性QTL定位

为分析大麦黄花叶病抗性基因的位置和效应,以高抗大麦品种扬农啤5号和感病大麦品种日引3号构建的253个RIL群体及亲本为材料,利用在双亲间具有多态性的108对SSR分子标记构建遗传群体连锁图谱,结合大麦黄花叶病抗性表型数据,采用QTL IciMapping 4.0软件进行大麦黄花叶病抗性QTL分析。结果表明,在大麦染色体1H、2H、5H和7H共检测到6个与大麦黄花叶病抗性相关的QTL,这6个QTL对大麦黄花叶病抗性的贡献率为4.39%～14.92%。其中,位于2H染色体的QTL qRYM-2Hb在3年9个时期均能检测到,介于标记区间GBM1309～EBmac0415,可解释5.70%～14.92%的表型变异,与已定位的 Rym16~(Hb)的位置相近,可能是 Rym16~(Hb)的等位基因;位于2H染色体的QTL qRYM-2Ha在2年3个时期均能检测到,介于标记区间EBmac0640～Bmag0744,可解释5.00%～10.88%的表型变异,可能是1个新的抗性位点;其他4个抗性QTL均仅在1年1个时期检测到,是否真实存在尚需进一步验证。同时,所有QTL的加性效应均为负值,表明定位的6个大麦黄花叶病抗性基因均来自母本扬农啤5号。     

高温胁迫对大麦主要农艺性状及产量性状的影响

为了解高温胁迫对大麦孕穗灌浆期主要农艺性状和产量性状的影响,选用4个二棱啤酒大麦品种为材料,采用盆栽及人工气候箱,在大麦孕穗灌浆期进行高温处理,以常温为对照,考察了大麦完熟期株高、穗下节间长、主穗长、单株穗数、单株粒数、单株粒重、千粒重和结实率。结果表明,孕穗期高温胁迫对大麦株高、穗下节间长及穗长的影响程度因品种特性不同而异。高温胁迫致使参试大麦品种的单株粒重和千粒重显著降低,使除Harrino Nijo外的其余3个品种的结实率和单株粒数均显著降低。综合比较,Harrino Nijo的耐高温性能最好,其次为扬农啤6号,917112和苏啤3号对高温比较敏感。     

黎巴嫩引进大麦种质的黄花叶病抗性及农艺性状评价

为了丰富国内大麦育种的种质资源,从黎巴嫩引进了365份大麦种质资源并对其黄花叶病抗性及农艺性状进行了调查分析。结果表明,引进种质中二棱品种（系）占46.03%、六棱品种（系）占53.97%,大部分品种生育期适宜,表现为弱春性。株高为矮秆和中秆类型,平均穗长较当地推广品种长,且穗粒数多。引进品种（系）对大麦黄花叶病的抗性存在显著差异,其中有7份高抗大麦黄花叶病且综合农艺性状优良,分别为INBON-HI-33、GSBSN-9、GSBSN-13、GSBSN-19、IBON-HI-28、IBON-HI-33、IBON-HI-74。     

中国大麦入目品种抗大麦黄花叶病鉴定研究初报

受中国农科院作物品种资源所委托,对我国大麦列入编目品种进行抗大麦黄花叶病鉴定。1983—1985年先后由25个省市,地等研究单位提供入目品种3585份。鉴定试验于上海市农科院大麦黄花叶病病圃中进行。病圃条件,感病对照品种早熟三号历年发病率达百分之百,黄化程度8级。鉴定的初步结果:获得高抗(田间不发病,下同)品种118份,占供试品种的3.29％;高抗品种有明显的分布区域,主要集中于长江、黄河的中下游地区;高抗品种仅存在于多棱品种之中;不同芒型品种的抗病性有明显的差异;高抗品种有丰富的农艺性状。     

高大山羊草 Pm13染色体片段对小麦农艺和产量性状的影响

含有高大山羊草 Pm13染色体片段的小麦种质R1B对白粉病菌表现高抗。为明确 Pm13对白粉病的抗性遗传特点及高大山羊草染色体片段对小麦农艺和产量性状的影响,利用R1B与高感小麦品种济麦22杂交获得的F_(2∶5)RIL群体进行自然诱发鉴定和分子标记分析。结果表明,发病后,RIL群体的抗、感病株系符合1∶1分离比(χ~2=3.261,χ■=3.841),说明白粉病抗性是由一对基因控制。经分子标记分析,RIL群体白粉病抗性由 Pm13控制,且符合孟德尔单基因遗传规律。RIL群体中抗白粉病组和感白粉病组间,抽穗期、开花期、株高、穗长、每穗可育小穗数、每穗不育小穗数、穗粒数、千粒重、粒长、粒宽、粒周长、长宽比等12个性状均无显著差异(P0.05),说明高大山羊草染色体片段对这些性状没有明显不利影响。鉴于 Pm13抗性遗传稳定,应加大其利用力度,培育更多含有该基因的抗白粉病品种,发挥其在生产上的应用价值。     

不同大麦品种生育特性及产量要素分析

试验研究了在江苏大丰地区进行比较种植试验的几个啤酒大麦新品种的生育特性及产量性状。结果表明:大麦品种间生育特性存在一定的差异,申川0989冬前苗比对照多23.6%,冬前分蘖性较强,苏啤5号的高峰苗比对照多72.6%,春季分蘖性较强;各品种产量要素间也存在较大的差异,扬农啤7号穗数较多,但穗粒数较少,苏啤3号和申川0989的穗数、穗粒数、千粒重三要素协调平衡,产量水平稳定。     

国外大麦种质资源的评价与利用

国外大麦种质资源在大麦生产及品种改良等方面都占有十分重要的地位。对农业部＂948＂项目组提供的900份国外引进大麦品种（系）生育期、黄花叶病抗性、株高、穗长、穗粒数和千粒重等性状进行了考察鉴定。试验结果表明,供试材料主要表现晚熟、半矮秆、中抗大麦黄花叶病、籽粒外观品质较好。从中初步筛选出一批矮秆、高抗或抗大麦黄花叶病、熟期适宜、籽粒外观品质好的品种（系）为新品种选育提供亲本材料。     

籼粳交重组自交系群体主要农艺性状分析

采用方差分析、相关分析和多元逐步回归分析等方法对籼粳交（Lemont×特青）构建的一套包括265个重组自交系（RIL）群体(F14)的株高、生育期、产量和产量构成因子等10个重要农艺性状进行了研究。结果表明,除株高和有效穗以外,8个农艺性状在双亲之间均存在显著或极显著差异。各性状在RIL群体中呈连续变异,分布频率大致接近正态分布,同时存在双向超亲分离现象。单株产量与结实率、粒数和株高呈极显著相关;除千粒重外,所有性状均与株高具有相关性。对单株产量作用大的性状依次为结实率、有效穗、每穗粒数和千粒重,这4个性状解释了单株产量90.7%的变异。另外还对6份优良株系进行了评价。这些结果可为水稻数量性状基因定位分析提供有用的信息,也为水稻育种改良提供理论依据。     

不同生态类型大麦品种(系)杂交后代主要农艺性状的分析

为了解不同生态类型大麦品种(系)杂交后代主要农艺性状的分离规律,以美国引进的优质啤酒春大麦品系ABI 18-152为母本、江苏主推冬啤酒大麦品种扬农啤7号为父本配制的杂种F1、F2群体及亲本为材料,测定株高、穗长、穗下节间长、单株穗数、主穗粒数、千粒质量、单株产量、粒长、粒宽、粒长宽比10个农艺性状,对各性状的杂种优势及分离规律进行分析。结果表明:除主穗粒数和粒宽在亲本间差异不具统计学意义,其余8个性状在亲本间均具有统计学意义(P<0.05)或高度统计学意义(P<0.01)。杂种F1的10个性状大多存在正向中亲优势和负向高亲优势,优势大小在性状间存在较大差异。株高类性状和单株产量性状在杂种F2群体内变异程度高,变异系数均在10%以上,单株产量的变异系数最大(58.65%);籽粒粒型性状在杂种F2群体内的变异程度较低,其变异系数在5%左右,粒长的变异系数最小(4.52%)。降低单株株高,对影响单株产量的性状加强选择,可实现矮秆高产品种的选育。     

二棱大麦种质的综合评价

为筛选综合性状优异的二棱大麦种质,对来自国内外97份二棱大麦种质株高、穗下节间长、穗长、主穗粒数、单株穗数、千粒重、单株粒重、单株生物量等8个性状的多年多点表现进行了分析和综合评价。结果表明,二棱大麦种质的穗长、单株穗数、单株粒重及单株生物量的变异较丰富,株高、穗下节间长、主穗粒数及千粒重的变异相对较小,二棱大麦育种的增益效应主要体现在穗长和穗数适度增加。聚类分析将参试二棱大麦分为8类,分布较分散,不同类群各有特点,较大程度地反映了品种（系）的地理生态类型。结合主成分与二维排序分析,筛选到以大粒、高产为基础、穗数与穗粒数并重、穗长多粒、矮秆抗倒的3类种质。采用主成分分析和逐步回归分析法构建了二棱大麦种质多性状的综合评价方程,并筛选了评价指标。     

大麦黄花叶病抗性的遗传分析与QTL定位

大麦黄花叶病是依靠土壤中禾谷多黏菌传播的病毒病,严重影响冬大麦的产量和品质,培育和利用抗病品种是最经济有效的防治方法。本研究以抗病品种扬饲麦1号与感病品种Gairdner为亲本,以杂交F₁代经花药离体培养技术构建的DH群体为材料,对其大麦黄花叶病抗性进行两年鉴定与分析,并利用91对在亲本间多态性好的SSR(simple sequence repeat)标记构建了群体的遗传连锁图谱,采用Windows QTL IciMapping 4.0软件中的完备区间-加性模型（ICIM-ADD）对大麦黄花叶病进行QTL定位,共检测到9个与大麦黄花叶病病情指数相关的QTLs, 其中,qRYM-1Ha、 qRYM-1Hc、qRYM-2Ha 及qRYM-2Hb在两年间均被检测到,且 qRYM-2Ha在两年6个时期均被检测到,位于EBmag0793至GBM1047标记区间内,可解释的表型变异为5.61%～38.04%; qRYM-2Hb在 2015年第二、三期和2016年第一期被检测到,位于GBM1047至Bmag0749标记区间内,可解释的表型变异为11.40%～18.80%。qRYM-1Ha和 qRYM-4Ha可能是两个新的大麦黄花叶病抗性QTLs,黄花叶病抗性基因均来源于黄花叶病抗性品种扬饲麦1号。本研究为大麦黄花叶病抗性基因的发掘、精细定位、基因克隆及分子标记辅助选择育种提供了有利信息。     

大麦亲本材料农艺性状鉴定及遗传多样性分析

为了解大麦亲本材料间的遗传差异及农艺性状特征,利用46对SSR引物对61份大麦材料进行遗传多样性分析,并鉴定了其田间农艺性状.结果表明,株高最高和最矮的材料分别为苏盐0014和Z122V032W;穗长最长和最短者分别为阿恩特13和富士二条;BYT-CRA3的穗粒数最多.不同农艺性状的相关性分析表明,株高和第二节间长,第一节间长和第二节间长,穗长和穗粒数均具有极显著的相关性.SSR分析结果表明,46对SSR引物在61份材料中共检测到117个等位变异,单个引物可检测到1～5个等位变异,平均每个引物可检测到2.5个.聚类分析结果表明,参试材料遗传相似系数(GS)为0.572 6～0.954 4,平均值为0.753 0.在GS为0.726 0处,61份材料可聚为5大类.大多数国内材料被聚为一类,国外材料与国内材料遗传差异较大.     

干旱胁迫对中亚大麦农艺性状的影响及其相关基因定位

干旱是影响大麦产量的主要非生物胁迫之一。挖掘大麦干旱响应基因,有利于大麦耐旱品种的改良。本研究以167份中亚大麦品种为材料,测定正常灌水(出苗期、拔节期、孕穗期、抽穗期、灌浆期各灌水1次)、灌水2次(出苗期、孕穗期各灌水1次)以及灌水1次(出苗期灌水1次)处理下大麦的株高、穗长、单株穗数和主穗小穗数,结合群体分子信息,对这4个性状进行全基因组关联分析(genome-wide association study,GWAS)。结果表明,167份中亚大麦没有明显的地理亚群。全基因组关联分析共鉴定到8个与性状关联的位点,筛选到17个与大麦抗旱性相关的潜在候选基因,其中,调控大麦株高、穗长、主穗小穗数和单株穗数的候选基因分别有7、4、4和2个。同时,对耐旱系数(drought tolerance index,DI)进行GWAS关联分析,鉴定到7个与大麦耐旱相关的QTL,分布在1H、4H、5H和7H染色体上,存在96个潜在候选基因。该研究为后期大麦分子育种和抗旱功能基因克隆提供了基础数据。     

大麦EMS突变体库构建和突变体筛选

为研究大麦重要功能基因并给大麦遗传育种提供新的种质资源,通过甲基磺酰乙酯(EMS)诱变处理优质、高抗黄花叶病大麦品种苏啤6号,从2400个M_2代株系中筛选出152个突变株系,突变频率为6.33%。其中,幼苗习性突变株系36个,突变率为1.50%;叶部突变株系34个,突变率为1.42%;茎部突变株系33个,突变体率为1.38%;穗部突变株系22个,突变率为0.92%;成熟期和育性突变株系27个,突变率为1.13%。经过M_3代验证,获得可稳定遗传的各类突变株系43个。     

大麦黄绿叶色突变体ygl的农艺性状及其调控基因初步定位

叶色突变是植物界广泛存在的一种现象,突变株系是解析植物光合作用和光形态建成等过程的理想材料。大麦黄绿叶色突变体ygl是本课题组在鄂大麦934的EMS突变体库中筛选获得的,该突变体的叶色在整个生育期都较野生型浅,而且苗期呈现黄绿色,后期表现为浅绿色。与野生型相比,ygl株高和千粒重分别表现为极显著和显著降低,其它重要产量性状,如穗数、穗长和穗粒数等无显著变化。进一步分析发现,ygl苗期叶片中基粒类囊体严重线性化,叶绿体超微结构受损。以正常叶色大麦品种Harrington和黄绿叶色突变体ygl为亲本构建了F_2分离群体,对F_2群体及其衍生的F_(2:3)家系进行分析发现,该性状由一个隐性核基因控制,命名为HvYGL(yellowgreenleaf)。利用上述F_2群体,通过基于SSR的BSA法,将该基因初步定位在大麦3H染色体上12.7 cM的区间内,其中 Bmag0209、 EBmac0871和 Bmag603三个标记与黄绿叶色性状共分离。