人工合成小麦紫色胚芽鞘的遗传定位分析

为探明小麦花青素色素沉积的关键位点,以167份重组自交系群体为材料,利用已构建的高密度遗传图谱对来源于硬粒小麦(AABB)和节节麦亚种tauschii(DD)杂交后所得的人工合成小麦SHW-L1中控制紫色胚芽鞘的基因进行遗传定位。同时利用目标性状关联遗传区段对SHW-L1及其亲本进行基因型鉴定。结果表明:目标性状在重组自交系群体中表现为单基因遗传,且被定位于7D染色体,其关联遗传区段在异源六倍化过程中有遗传位点缺失。     

基于SNP标记的小麦籽粒性状全基因组关联分析

【目的】籽粒性状是影响小麦产量的重要因素,通过对小麦籽粒性状进行全基因组关联分析,发掘控制小麦籽粒性状显著位点,为小麦籽粒性状的遗传改良研究提供理论参考。【方法】以在新疆种植的121份小麦为材料,利用小麦50K SNP芯片,对粒长、粒宽、籽粒长宽比、籽粒面积、籽粒周长和千粒重6个性状进行基于混合线性模型MLM（Q+K）的全基因组关联分析。【结果】在不同环境间6个籽粒性状均表现出广泛的表型变异,其中千粒重变异系数最大为13.91%—17.79%,各籽粒性状遗传力为0.85—0.90。多态性信息含量PIC值为0.09—0.38,最小等位基因频率MAF值为0.05—0.50。群体结构分析表明,试验所用自然群体可分为4个亚群。GWAS结果表明,共检测到592个与6个性状显著关联位点（P<0.001）,其中,涉及6个性状的29个SNP在2个及以上的环境中被重复检测到,分布于1A（5）、1B（2）、1D、2A（5）、3B、5A、5D、6B（4）、6D、7B和7D（7）染色体上,解释9.3%—22.7%的表型变异。检测到6个与粒长稳定的关联位点,分布在1A、2A和7D染色体上,解释9.9%—22.7%的表型变异;检测到2个与粒宽稳定的关联位点,分布在3B和5D染色体上,解释9.6%—12.2%的表型变异;检测到6个与籽粒长宽比稳定的关联位点,分布在2A（2）、5A、7B和7D（2）染色体上,解释10.1%—19.4%的表型变异;检测到3个与籽粒面积稳定的关联位点,分布在1A、1B和1D染色体上,解释9.9%—18.2%的表型变异;检测到6个与籽粒周长稳定的关联位点,分布在1A（2）、2A、6D和7D（2）染色体上,解释9.3%—22.6%的表型变异;检测到6个与千粒重稳定的关联位点,分布在1B、2A和6B染色体上,解释9.7%—12.9%的表型变异。挖掘到5个控制小麦籽粒性状一因多效显著关联位点,分布在1A、2A（2）和7D（2）染色体上,解释9.9%—22.7%的表型变异。【结论】本研究材料遗传多样性丰富,在自然群体中共发现29个与6个籽粒性状在2个及以上环境中稳定显著的关联位点。     

优质小麦新品种信麦1168的遗传基础分析

为研究小麦新品种信麦1168的遗传物质基础,利用小麦55K芯片对检测到的40 465个SNP标记分析双亲扬麦158和豫麦18对信麦1168的遗传贡献率。结果表明,母本扬麦158对信麦1168的遗传贡献率为54.71%,父本豫麦18对信麦1168的遗传贡献率为45.29%,扬麦158对信麦1168的贡献略大于豫麦18。从染色体水平看,扬麦158的1A、2A、4A、5A、7A、1B、2B、3B、4B、6B、1D、2D、3D、4D和7D等染色体对信麦1168的贡献率超过50%,在1B染色体上超过80%;豫麦18的3A、6A、5B、7B、5D、6D染色体对信麦1168的遗传贡献率均大于50%,在5D染色体上遗传贡献率超过70%。遗传贡献率分析结果表明,相同SNP位点分析和基因图谱分析结果高度一致。本研究揭示了信麦1168的遗传基础组成,以期为我国小麦种质资源保护、遗传研究与应用、亲本选配和种质资源创新提供科学依据。     

灌水对黑小麦产量和籽粒微量元素含量的影响

以7个黑小麦品种为试验材料,以普通白麦‘西农979’为对照,进行二因素裂区试验,设全生育期不灌水（W0）、越冬期灌1次水（W1）、越冬期和拔节期各灌1次水（W2）3种灌水处理,研究灌水对黑小麦旗叶净光合速率、产量和籽粒Fe、Mn、Zn、Cu和Se含量的影响。结果表明：与W0相比,W1和W2处理显著提高小麦旗叶净光合速率和产量;在3种灌水处理下,‘周黑麦1号’产量最高,表明‘周黑麦1号’可作为不同水分条件下黑小麦高产品种。与W0相比,W1处理显著提高小麦籽粒Se含量,W2处理对黑小麦籽粒Se含量无显著影响,但显著降低白麦籽粒Se含量,表明越冬期灌1次水可提高黑小麦籽粒Se含量。灌水处理对小麦籽粒Fe、Zn和Mn含量影响存在品种间差异。增加灌水次数显著降低小麦籽粒Cu含量,黑小麦籽粒Cu含量下降幅度大于白麦。与白麦相比,黑小麦籽粒的Fe、Mn和Se富集能力较强。在3种灌水处理下,‘西农黑大穗’籽粒Fe、Mn、Se、Zn含量较其他品种高,是开发利用潜力较高的营养食品资源。     

黑粒小麦籽粒发育过程中籽粒色素含量动态变化

在黑粒小麦和白粒对照的籽粒发育过程中，籽粒中叶绿素、类胡萝卜的含量随着发育天数呈直线下降趋势，到开花后25d时，含量已降到很低；3个黑粒小麦品种花青素的含量随着发育天数呈现曲线变化，在开花后25－30d达到高峰，即叶素和类胡萝卜降解比较充分时，花青素开始形成。在对照白粒品种说411中未检测到花青素的存在。同一时期不同黑粒小麦品种之间，叶绿素、类胡萝卜素含量差异不大。漯珍1号和黑粒小麦76的花青素吸光值的变化曲线比较相似，可能含有类似的花青素成分，河东乌麦526花青素的变化曲线明显不同，表明其花青素成分在很大程度上不同于两个黑粒小麦品种。     

黑粒小麦籽粒发育过程中籽粒色素含量动态变化

 在黑粒小麦和白粒对照的籽粒发育过程中 ,籽粒中叶绿素、类胡萝卜素的含量随着发育天数呈直线下降趋势 ,到开花后 2 5 d时 ,含量已降到很低 ;3个黑粒小麦品种花青素的含量随着发育天数呈现曲线变化 ,在开花后 2 5～30 d达到高峰 ,即叶绿素和类胡萝卜素降解比较充分时 ,花青素开始形成。在对照白粒品种京 4 11中未检测到花青素的存在。同一时期不同黑粒小麦品种之间 ,叶绿素、类胡萝卜素含量差异不大。漯珍 1号和黑粒小麦 76的花青素吸光值的变化曲线比较相似 ,可能含有类似的花青素成分 ,河东乌麦 5 2 6花青素的变化曲线明显不同 ,表明其花青素成分在很大程度上不同于另外两个黑粒小麦品种。     

小麦籽粒镉元素含量全基因组关联分析及候选基因预测

以国内外207份小麦种质为材料,利用660K SNP芯片对其进行基因型检测,并结合不同环境下表型数据和最佳线性无偏预测值 (BLUP,Best linear unbiased prediction) 对小麦籽粒镉元素含量进行全基因组关联分析。结果表明：与小麦籽粒镉元素含量显著关联的SNP 310个,这些SNP分布于除3D和4D外的19条染色体上,单个SNP解释变异率为10.95%～14.66%。不同环境下检测到的关联SNP结果存在差异,其中在原阳地区检测到186个SNP,开封地区检测到71个SNP。基于BLUP值分析获得53个SNP。基于SNP物理位置,将距离较近的SNP进行整合,共获得有效QTL位点52个。同时发现了7个在多环境下表现稳定的SNP,并对其进行单标记效应分析。最后对基于获得的关联SNP进行了候选基因预测,共获得7个与小麦籽粒镉元素含量相关的候选基因,其中 TraesCS1B01G321700和TraesCS1B01G320200可能与镉元素调控相关基因转录有关,而TraesCS7B01G459000和TraesCS7B01G456900可能与镉元素的吸收和转运等代谢过程有关。还筛选出了对镉具有良好避性的部分小麦优异种质,如‘云麦51’‘郑麦379’‘白穗白’‘云麦53’‘双丰收’。     

黑麦染色体对小麦籽粒胚乳发育结构的影响

利用小麦-黑麦的7个附加系为材料,研究了黑麦染色体对籽粒淀粉粒的形成和胚乳细胞数目多少的影响。结果表明,不同的黑麦染色体对淀粉粒的形成有不同的影响,其中4R、6R、7R上可能携载有籽粒皱缩的基因,导致籽粒的不饱满特性。同时不同的黑麦染色体对胚乳细胞分裂持续期和胚乳细胞数的影响也有差异,其中1R和3R可缩短,2R、5R和7R可适当延长胚乳细胞分裂持续期,6R和1R能增加,2R和7R能降低最大胚乳细胞数;各黑麦染色体以不同的方式影响胚乳细胞发育,阻碍淀粉的积累;利用黑麦染色体种质改良小麦,增加其库容能力,关键在授粉后21d内胚乳的形成和发育。     

西藏冬青稞种质资源SNP标记的遗传多样性分析

单核苷酸多态性(single nucleotide polymorphism,SNP)是等位基因间序列差异最为普遍的类型,可作为一种高通量的遗传标记。利用Illuminai Select 9k SNP芯片对96个西藏冬青稞种质资源进行了SNP检测。结果表明,在分布于7条染色体上的7 000个SNP位点中,5 026个检测到了多态性,多态性比率为71.8%;SNP聚类分析将96份西藏冬青稞种质资源聚成七大类群,种质资源间的遗传相似系数(GS),其变异范围为0.288~0.999,平均值为0.771。96份西藏冬青稞种质资源间亲缘关系较近,遗传基础比较单一。     

小麦籽粒不同部位矿质元素组成及含量分析

以陇黑麦838(黑粒)、平凉44号、农大3753(黑粒)、农大5181、陇鉴108和陇育4号为试验材料,采用X-射线能谱仪测定小麦籽粒不同部位的部分矿质元素组成和相对含量。结果表明,小麦籽粒中除含有大量C、O外,皮层富含K、Ca、Fe,其次是Na、Mg、Cl和Cu。糊粉层富含K、Mg和Fe,其次是Si、Cl、Ca和Mn。胚乳层O含量最高,Cl、K、Ca和Fe次之,并含少量Na、Mg、和Se等元素。胚中Mg、Cl、K、Ca和Fe含量较高,Na、Mn、Cu和Se次之。黑粒小麦陇黑麦838和农大3753籽粒Ca、Fe、Zn和Se元素的相对含量高于普通小麦。总体来看,所有品种(系)糊粉层矿质元素含量最高,皮层和胚次之,胚乳最低。不同类型品种(系)籽粒各部位的矿质元素含量存在基因型差异,黑粒小麦矿质价值高于普通小麦。     

用染色体工程方法提高小麦耐盐性的研究

对天选15、天选15—4D缺体和天选15(4D)-黑麦(4R)异代换系在盐胁迫营养液培养后,植株高度、干重及地上部K⁺、Na⁺含量分析表明,普通小麦4D染色体对耐盐性有重要作用;黑麦4R染色体代换普通小麦4D染色体后能显著提高受体品种的耐盐性。     

利用SSR分子标记技术揭示"硬粒小麦-节节麦"人工合成六倍体小麦的遗传差异

为引入小麦近缘属种的优良基因和遗传变异、扩宽普通小麦的遗传基础,本文选用36对小麦A,B和D基因组的微卫星引物,对135份人工合成六倍体小麦的遗传多样性进行了评价。36对引物共检测到193个等位变异,每个位点等位变异数在2~14个之间,平均每个位点检测到5.36个等位变异;A,B和D 3个基因组检测到的等位变异数D>A>B,遗传多样性指数D>A>B。综合平均遗传丰富度和香浓指数两个指标分析结果表明,人工合成六倍体小麦第1和6同源群遗传多样性水平较高,第4和7同源群遗传多样性水平较低;21条染色体中,6D和2D染色体的遗传多样性最高,7D和4B染色体的遗传多样性最低。135份人工合成六倍体小麦遗传相似系数在0.36~0.85之间,平均遗传相似系数A>B>D基因组。人工合成六倍体小麦变异类型丰富,是改良普通小麦的重要基因资源。     

贵州小麦品种(系)籽粒低PPO活性种质资源筛选

[目的]筛选出小麦籽粒低多酚氧化酶(PPO)活性的种质资源,为贵州小麦籽粒品质的遗传改良及育种提供参考依据.[方法]以生产中表现优异的135份贵州小麦品种(系)为材料,采用苯酚染色法进行染色,在此基础上以STS分子标记(PPO16、PPO18和PPO29)检测小麦PPO活性相关基因,并通过Fragment AnalyzerTM毛细管电泳鉴定相关基因,进而对小麦籽粒低PPO活性基因的组成进行鉴定和筛选.[结果]135份小麦材料籽粒经苯酚染色后,有4份材料未染色(A级),9份呈浅绿色(B级),65份材料呈棕色(C级),57份材料呈黑色(D级).STS分子标记检测结果表明,在A级和B级材料中检测到10份材料含Ppo-A1b基因、4份材料含Ppo-D1a基因,其中4份材料同时含有Ppo-A1b/Ppo-D1a基因,分别是贵麦2号、惠水1-23、石无芒和08-9选单-2-7;在C级材料中检测到3份材料含Ppo-A1b基因、17份材料含Ppo-D1a基因,其中1份材料(贵农08-9)同时含有Ppo-A1b/Ppo-D1a基因;在D级材料中均未检测到Ppo-A1b和Ppo-D1a基因.[结论]采用苯酚染色法结合STS分子标记检测可对小麦籽粒是否含低PPO活性基因进行准确鉴定.贵麦2号、惠水1-23、石无芒、08-9选单-2-7和贵农08-9等5份含有双低PPO活性基因(Ppo-A1b/Ppo-D1a)的种质资源,可作为亲本材料直接用于小麦籽粒低PPO活性遗传改良及新品种选育.     

西瓜种子大小全基因组关联分析

试验调查分析62份不同西瓜种质资源种子大小性状,包括种子长度、种子宽度、种子厚度、种形指数、种子千粒重、单瓜种子数等。针对性状结果展开数据分析,以主成分分析、相关性分析、聚类分析等不同统计学方法分析不同品种特征近似程度。种子大小遗传多样性分析结果表明,62份西瓜种质资源中,种子长度、种子宽度、种子厚度、种形指数、种子千粒重、单瓜种子数多样性指数均在4.20以上,呈较高多样性;通过全基因组关联分析发现,共检测到7个与西瓜种子长度相关的SNP位点和11个与西瓜种子宽度相关的SNP位点,其中4、7号染色体上2个与西瓜种子长度相关的SNP达显著水平,4个与西瓜种子宽度关联的SNP位点达显著水平,分别位于1、4、7、10号染色体。     

小麦籽粒超氧化物歧化酶（SOD）活性全基因组关联分析

【目的】小麦籽粒超氧化物歧化酶活性对小麦面粉色泽和营养品质具有重要影响,挖掘与小麦籽粒超氧化物歧化酶（superoxide dismutase,SOD）活性显著关联位点及候选基因,为揭示小麦籽粒SOD活性的遗传机理和小麦面粉色泽的遗传改良奠定基础。【方法】采用氮蓝四唑（nitro-blue tetrazolium,NBT）光化还原法对3个环境下种植的212份普通小麦品种（系）进行SOD活性检测,结合90K SNP芯片的16 705个高质量SNP标记对小麦籽粒SOD活性进行全基因组关联分析（genome-wide association study,GWAS）,并对稳定遗传的显著关联位点进行候选基因的挖掘。【结果】不同环境下,各小麦品种（系）间的SOD活性表现出丰富的表型变异,变异系数为4.34%—5.23%,相关系数介于0.60—0.90（P<0.001）。多态性信息含量（polymorphic information content,PIC）为0.24—0.29。全基因组连锁不平衡（linkage disequilibrium,LD）衰减距离为7 Mb。群体结构分析表明,供试材料可分为3个亚群。GWAS分析结果显示,共检测到29个与SOD活性显著关联位点（P≤0.001）,分布在1A、1B、2A、2B、2D、3B、3D、4B、4D、5A、5B、5D、6A、6B、6D和7B染色体上,单个位点可解释5.47%—32.43%的表型变异,其中14个位点在2个及以上环境下均被检测到。9个显著关联位点在3个环境下被同时检测到,分布于1B、2B、4B、5A、5B、6B和6D染色体,贡献率为6.21%—16.62%。对稳定遗传的显著关联位点进行候选基因的挖掘,共挖掘TraesCS2B01G567600、TraesCS3D01G069900、TraesCS3D01G070200、TraesCS5B01G525700、TraesCS5B01G373700、TraesCS6A01G021400和TraesCS6D01G431500等7个SOD基因和TraesCS5A01G263500、TraesCS6B01G707800等2个与SOD活性相关的候选基因,候选基因的功能主要与抑制细胞活性氧积累及参与抗氧化剂再生过程有关。【结论】检测到与小麦籽粒SOD活性显著关联的29个SNP位点,共筛选出7个SOD基因和2个与SOD活性有关的候选基因。     

利用SSR标记分析19份山羊草属种D基因组遗传多样性

具有D染色体组的山羊草属种是六倍体普通小麦的二级基因源,蕴藏着丰富的抗性基因和遗传变异丰富,可供现代小麦改良利用。选用24对D染色体组特异性微卫星(SSR)标记引物,将19份山羊草属种的D染色体组与3个普通小麦的D染色体组的遗传多样性进行了比较分析。共检测出679个等位基因,每个SSR位点上能检测到1~44个等位基因,平均28.29个。聚类分析结果表明,同一属种的材料基本上聚为一类,19份山羊草属种的D染色体组与普通小麦的D染色体组之间存在较大的遗传差异,可供小麦远缘杂交以丰富栽培小麦遗传多样性。     

甜玉米种子营养品质主要性状全基因组关联分析

利用玉米56K SNP芯片评估包含100份甜玉米自交系的甜玉米育种资源群体的群体结构,并对种子营养品质性状进行关联定位。结果表明:100份甜玉米自交系可划分为两个亚群,其中,亚群1包括92份种质,亚群2包括8份种质。利用获得均匀覆盖甜玉米基因组的37 297个高质量SNP发现,PIC值集中在0.19、基因多样性变幅集中在0.36~0.38。甜玉米种子中淀粉含量、蛋白质含量、脂肪含量波动较大,其中,淀粉含量变幅在53.91%~73.70%,蛋白质含量变幅在8.96%~18.01%,脂肪含量变幅在5.53%~18.50%。利用GLM-Q模型关联定位到控制甜玉米种子淀粉含量、蛋白质含量、脂肪含量的SNP位点分别是14、15和20,能够解释表型变异的3.45%~51.69%。其中,在-log₁₀P>3.50水平下,位于3号染色体上Affx-115329496处的qSTA-3-1对淀粉含量贡献率最大,约为20.90%;位于1号染色体Affx-91181539处的qPRO-1-1位点和9号染色体上Affx-115333989处的qPRO-9-2与种子蛋白质含量显著关联;而5号染色体Affx-91137282处的qFAT-5-1与种子脂肪含量显著关联。     

蓝·紫粒小麦新品种(系)籽粒色素研究初报

[目的]为蓝、紫粒小麦资源用于提取植物天然色素提供理论依据。[方法]以白粒小麦晋太170为对照,研究7个蓝、紫粒小麦品种(系)灌浆期籽粒色素的形成情况及遮光对其的影响,测定籽粒中花青苷、黑色素的含量,并用岛津120紫外分光光度计分别测定其530 nm和400~550 nm波长处的吸收值。[结果]不同色系小麦籽粒色素的形成过程不相同,遮光明显地影响了紫色、蓝紫色小麦籽粒中花青苷的产生。蓝紫色黑粒小麦756的花青苷含量最高,紫色黑粒小麦3019的最低,分别是对照的12.62和4.83倍。蓝、紫粒小麦的黑色素含量不同,但均高于对照。[结论]蓝、紫粒小麦籽粒色素的形成过程和花青苷含量不同,与籽粒颜色有较密切的关系。     

野生二粒小麦与栽培小麦农艺性状及籽粒营养组分比较研究

为丰富小麦的遗传背景、提升小麦的品质,以来自于以色列Hermon地区的110个野生二粒小麦和2份国外栽培小麦为供试材料,并测定其农艺性状和籽粒多组分营养成分,以发掘新的基因资源。结果发现,野生二粒小麦与栽培小麦籽粒蛋白质、植酸、氨基酸、总酚和农艺性状指标达到显著差异水平。网络相关性分析显示,野生二粒小麦与栽培小麦在籽粒营养性状间都呈现出较多的正相关,但是野生二粒小麦籽粒营养性状与农艺性状多呈现负相关。对两年环境中野生二粒小麦群体籽粒可溶性蛋白质和多组分营养含量的筛选中,发现基因型HP1籽粒氮素营养表现出极低值。同时,基因型HP143籽粒可溶性蛋白质的含量表现出较高值。通过对两个环境下小麦群体籽粒可溶性蛋白质和多组分营养物质含量的主成分分析发现,基因型HP143存在明显的分离,且HP143籽粒多组分营养性状的含量都较高。筛选到的小麦籽粒各组分含量极端的基因型个体,将为今后小麦遗传与育种研究提供有效的基因材料。对这些差异进行研究为改良小麦品种提供了遗传基础。     

基于SLAF-seq技术的苹果SNP位点开发及遗传多样性分析

为了解黑龙江苹果种质资源的遗传关系，利用特异性位点扩增片段测序技术(SLAF-seq)对在黑龙江地区收集的31份苹果种质资源进行SNP位点开发和遗传多样性分析。最终获得了107.52 Mb读长数据，不同材料的SNP标记数目在309 012～540 030间，样品测序质量值平均Q30为93.78%,平均GC含量为40.90%。共开发获得1 072 115个SLAF标签，其中，多态性SLAF标签有275 389个。通过序列分析，共得群体SNP位点121 352个，基于开发SNP分子标记，结果表明，31份苹果种质资源分为3个亚群，特异性的苹果SNP位点开发和研究可为苹果种质资源鉴定和遗传多样性分析提供理论基础。