基于SmartGrain软件的小麦籽粒形态测量方法

为了提高小麦籽粒形态的分析效率,建立了一种基于SmartGrain软件分析小麦籽粒形态的新方法。结果表明,用SmartGrain软件法对30份小麦材料粒长和粒宽的测量相对误差均小于3%,其测定结果与用游标卡尺法测量结果呈极显著的线性相关。通过利用473份小麦亲本材料籽粒形态进行检验分析,证明该方法可以一次性测量籽粒的面积、周长、粒长、粒宽、长宽比和圆度等6个参数,具有准确、快捷、廉价和高通量特点,可用于小麦籽粒形态的实际测量。     

小麦籽粒性状的遗传效应分析及其育种策略

大粒性状对于小麦高产育种具有重要意义。为明确大粒型小麦新种质籽粒性状的遗传特性,以漯麦76（大粒型）和L529（小粒型）为亲本构建P₁、P₂、F₁、F₂、B₁和B₂共4个世代6个群体,利用SmartGrain软件获得籽粒性状数据,采用主基因+多基因混合遗传分析方法研究大粒性状的遗传规律。结果表明,千粒重的最佳模型为两对加性-显性-上位性主基因+加性-显性-上位性多基因遗传模型（MX2-ADI-ADI）,籽粒面积和粒长的最佳模型均为加性-显性-上位性多基因遗传模型（PG-ADI）,籽粒周长的最佳模型为两对加性-显性-上位性主基因遗传模型（2MG-ADI）,粒宽的最佳模型为两对加性-显性-上位性主基因+加性显性多基因遗传模型（MX2-ADI-AD）。综上,对大粒性状的选择,应采用“高粒重×高粒重”的组合配制方案构建F₂（单交）和B₂（大粒亲本回交）选择群体,多环境鉴定,以低代宽、高代严的选择标准,在高代对大粒性状进行选择。     

基于RIL群体的小麦籽粒性状与品质特性关系分析

为了探究预测小麦品质的方法,利用以小麦品种川农17与绵阳11为亲本构建的重组自交系群体为研究材料(共169个家系),分析了其籽粒性状和品质特性及二者之间的关系。结果表明,小麦粒长与降落值、面团形成时间和面团稳定时间呈极显著负相关,粒宽与沉降值、湿面筋含量和面筋指数呈极显著负相关,千粒重与降落值、沉降值、面团形成时间和面团稳定时间呈极显著负相关,容重与降落值、面团形成时间和面团稳定时间呈极显著正相关,与沉降值、湿面筋含量和面筋指数呈极显著负相关。粒长、千粒重和容重决定了降落值总变异的77.9%,粒长和千粒重决定了沉降值总变异的35.0%,容重和千粒重决定了面团形成时间总变异的50.7%,容重和千粒重决定了面团稳定时间总变异的49.3%,粒长、粒宽和容重决定了湿面筋含量总变异的51.0%,容重决定了面筋指数总变异的45.7%。说明在小麦品质育种中,粒长、粒宽、千粒重和容重可作为预测小麦品质优劣的选择指标。     

小麦群体产量性状的相关与遗传通径分析

本文用相关系数、遗传通径分析、多元回归等方法，对11个小麦品种群体的5个性状进行了分析。结果表明，穗粒数对产量贡献最大，其它性状与小区产量相关系数未达显著水平。育种中应把提高穗粒数作为主攻目标，兼顾穗数、千粒重，株高以80～110cm为宜。     

新疆小麦品种籽粒性状、磨粉品质及其关系的研究

为给新疆冬、春小麦品种籽粒性状与磨粉品质改良提供参考依据,以30个新疆冬小麦品种和36个新疆春小麦品种为试验材料,研究了新疆小麦品种籽粒性状、磨粉品质特性及其两者的关系。结果表明,新疆冬、春小麦品种籽粒性状基本相近,各有优劣,主要差异表现在硬度大小不同,冬小麦品种的硬度（47.1）小于春小麦品种（61.8）;冬小麦品种的出粉率和黄度分别高于和低于春小麦品种,说明冬小麦品种的磨粉品质优于春小麦品种。新疆本地育成冬小麦品种的籽粒硬度（51.8）小于春小麦品种（62.9）,出粉率高于春小麦品种,灰分、红度和黄度也高于春小麦品种。综合来看,新疆本地育成春小麦品种的籽粒性状略优于冬小麦品种,磨粉品质优于冬小麦品种。相关分析表明,新疆冬、春小麦籽粒硬度与破损淀粉率呈极显著正相关,与L*值呈极显著负相关;籽粒蛋白含量与面粉灰分呈显著正相关。说明籽粒硬度和籽粒蛋白含量与新疆小麦磨粉品质关系最为密切。总之,在新疆小麦籽粒性状与磨粉品质改良中,应以籽粒硬度和面粉色泽改良为重点,同时也要提高新疆小麦籽粒蛋白含量和出粉率。     

波兰小麦主要农艺性状分析

为发掘可供普通小麦育种利用的优异基因资源,考察了来自21个国家的58份波兰小麦的主要农艺性状,结果表明,波兰小麦农艺性状存在丰富的遗传变异,具有植株高大、分蘖力强、小穗数多和千粒重偏低等特点.穗粒数与穗粒重、株高与千粒重、穗长及小穗数与穗密度的简单相关和偏相关均极显著,而穗长与小穗数、穗粒数与千粒重仅偏相关极显著.主成分分析将波兰小麦8个主要农艺性状简化为5个主成分,其累积贡献率为94.28%,以穗型因子的贡献率最高,达到35.12 %.供试材料在遗传距离0.67水平上可聚为四个大类,可区分为矮秆长穗少粒型、密穗多粒小粒型、粒多粒重型和高秆少穗少粒型等四种类型,同时注意到聚类结果与其地理来源并不完全一致.     

小麦关联RIL群体产量性状与品质性状的相关分析

为给小麦高产优质育种提供参考依据,以潍麦8号/烟农19和潍麦8号/济麦20构建的分别含229和485个家系的两个关联重组自交系（RIL）群体为材料,在三个环境下对12个产量相关性状和品质性状进行了分析评价。结果表明,小麦单株产量与其构成因素、每穗小穗数、株高和加工品质正相关,与蛋白含量等营养品质负相关,与抽穗期和开花期无显著相关性。产量构成因素间呈显著负相关,穗粒数和千粒重与每穗小穗数和株高正相关,而单株穗数与每穗小穗数负相关。穗粒数与蛋白含量和湿面筋含量负相关,与吸水率和硬度正相关。单株穗数与品质性状负相关,但多数未达到显著水平。千粒重与蛋白含量负相关,与湿面筋含量显著正相关。说明增加产量与提高蛋质白含量等营养品质确实存在矛盾,但高产和优良的加工品质不矛盾,二者可以协调。在育种中,可以通过调节产量构成因素实现与营养品质的协调,如千粒重和湿面筋含量可以共同提高。此外,各性状间的相关性在两个群体中略有差异,在不同环境中变化很大甚至相反,说明性状间的相关性受到遗传背景和环境因素（如土壤、气候、前茬等）及其互作的影响较大。     

波斯小麦农艺性状相关性及主成分分析

为从波斯小麦中发掘优异基因资源,拓宽小麦遗传基础,对来自15个国家（地区）的81份波斯小麦进行了农艺性状相关分析和主成分分析。结果表明,供试材料总体表现为植株高大,平均为110．0cm;有效穗数平均为12．6个;穗粒数较多,平均为42．4粒;播种至抽穗平均为185．5d;千粒重偏低,平均为17．3g。简单和偏相关分析中分别有16和12对性状相关极显著。其中分蘖数与有效穗数、穗长、小穗数,有效穗数与穗长、小穗数,穗长与小穗数,小穗数与千粒重,抽穗期与穗粒数间相关和偏相关系数均达极显著水平。主成分分析表明,前四个主成分（分蘖因子、粒重因子、穗粒数因子、抽穗期因子）对变异的贡献率达85．61％。     

青海小麦品种的种子表型性状分析

为充分了解青海省小麦品种的种子表型性状特征及其相关性,以1957年以来审定的66个小麦品种为研究对象,在青海小麦高产区(柴达木盆地)对种子长、宽、长宽比、面积、密度指数和千粒重6个种子表型性状的3年数据进行了比较分析.结果表明,依据种子表型性状可以将这些品种聚为4个类群;千粒重与种子长宽比显著相关,与其他4个性状极显著相关,这些性状均可以作为千粒重选择的指标;不同阶段审定品种的千粒重变化不大,说明青海省在千粒重方面育种改良效果不明显,在今后的育种工作中有待加强;3年平均千粒重超过60 g的品种有4个,它们为高千粒重育种提供了资源.     

小麦核质互作杂交种农艺性状和籽粒性状的杂种优势分析

为探究核质互作杂交种不同性状间的遗传变异规律和杂种优势,用8种小麦同核异质、同质异核雄性不育系分别与恢复系R5174、R2726组配获得16个杂交组合,对其F₁代及亲本的11个农艺性状和6个籽粒物理性状进行遗传变异、杂种优势、相关性、主成分及聚类分析。结果表明：（1）F₁表型性状的变异系数为3.00%～32.72%,农艺性状的变异系数大于籽粒性状;（2）不同性状间杂种优势差异显著,中亲优势和超亲优势分别为0.22%～12.50%和-13.51%～3.61%,其中正中亲优势组合最低比例为50%,正超亲优势组合最高比例可达81.25%;（3）粒形与旗叶面积呈显著正相关,与穗长、小穗数、穗粒数呈显著负相关;（4）从通过主成分分析得到的F₁代综合得分看, P型和Y型细胞质背景下的AK58不育系与R2726的杂交组合F₁表现最好;（5）通过聚类分析可将F₁分为两大类,其中第二大类包含除AS细胞质背景的AK58异质不育系与恢复系R2726组配的杂交组合,其共同的特征是籽粒表面积大、千粒重高及旗叶性状较好,表型性状的综合表现优于第Ⅰ类群,说明杂交种的性状受恢复系和不育系核背景影响较大。     

一个玉米F2:3群体主要性状的变异及相关分析

用自交系201与698-3杂交,创建了一个玉米F_2:3群体,共233个家系。分析了该群体的穗长、秃尖长、穗粗、穗行数、行粒数、粒深、百粒重、出籽率和单株生产力等9个性状的变异及其相关性。结果表明,这些性状的变异度均很大,在不同家系间存在极显著的差异;除秃尖长外,频率分布均呈正态分布。各性状与单株生产力之间都存在极显著的相关关系,其中行粒数、百粒重、穗行数、粒深和出籽率对单株生产力的贡献最大。利用该群体中的变异性状,结合性状之间的相关性进行选择,可选育出新的高产玉米自交系。     

春小麦品种农艺性状的主成分分析与聚类分析

为给春小麦育种中品种资源的合理利用提供依据,选取国内外43个春小麦品种为试验材料,根据株高、主茎穗长、主茎穗小穗数、单株有效穗数、主茎穗粒数、抽穗期、散粉期、成熟期、单株粒数、单株粒重和千粒重11个农艺性状进行主成分及聚类分析。结果表明,通过主成分分析将11个农艺性状简化为彼此互不相关的5个主成分,即籽粒产量因子、成熟因子、有效穗数因子、穗长因子和千粒重因子,提供的信息量占全部信息量的90.05%。利用这5个主成分因子进行系统聚类,将43个春小麦品种划分为7大类群,其中第4类群的品种综合产量性状好。分类结果与品种系谱基本一致。     

大豆农艺及产量性状的主成分分析

在大豆高产试验示范与配套技术研究的基础上,分析大豆诸多形态性状与产量的关系,找出对产量影响较大的性状因子,为高产育种、高产栽培提供理论依据.利用生产上运用的3个主栽大豆品种、4种施肥模式与用量、正常生产田密度条件下产生的形态指标及产量差异,分析了大豆植株形态性状指标的主成分,结合产量相关性分析,从中找出产量的主导因子.结果表明,在大豆植株18个农艺和产量性状中,4粒荚数和分枝数变异系数最大,分别为70.15%和68.71%.认为通过更换品种、改善施肥等栽培措施,这些性状具有较大的改进余地,也可以作为育种选择的性状;而百粒重、主茎节数、每荚粒数和经济系数变异较小,其系数仅在3.82%～7.36%之间,改进余地较小;株高、结荚部位、有效荚数等其它性状变异中等,变异系数在11.54%～24.69%之间,也有一定的改进余地.产量与单株粒数、地上干重、有效荚数、3粒荚数、4粒荚数、每荚粒数、百粒重、经济系数都呈极显著的正相关.将大豆植株18个性状指标通过SAS统计软件进行主成分分析,结果表明,这些性状可归纳为产量性状因子、株高性状因子、荚数性状因子和主茎节数性状因子等4个综合指标.这4个主成分累积贡献率达到86.85%,基本可以反映大豆在正常密度条件下,植株的生长和产量状况.育种上需加强生物量大、3粒荚和4粒荚数多、结荚节位低的性状选择;栽培上需注重采取相应的促进生物量增长、降低结荚节位的促控措施.     

小麦DNA去甲基化酶基因全基因组鉴定及其在籽粒发育中的表达分析

DNA去甲基化酶（dMTase）是一种高度保守的表观遗传修饰因子,涉及许多生物学过程,包括生长发育、应激反应和次生代谢。本研究基于小麦基因组数据,对小麦 DNA去甲基化酶基因（TadMTase）进行了全面鉴定和生物信息学分析。结果表明,小麦基因组中包含18 个TadMTase基因,分布于小麦15条染色体上。系统进化分析将TadMTase分为 ROS、DML3、DML4 和 DML5等 4个亚家族,亚家族之间的TadMTase基因序列长度和内含子数量存在差异,但同一个系统进化树分支中的亚族成员具有高度相似的基因结构、保守 motifs 和结构域,为植物dMTase基因家族的直系同源基因,在进化方面具有保守性。亚细胞定位预测TadMTase均定位于细胞核中;通过与小麦祖先物种的进化及共线性分析,发现在小麦异源六倍体形成过程中存在部分TadMTase基因丢失;TadMTase基因家族启动子区域包含大量光信号、植物激素、胁迫响应和生长发育等相关顺式作用元件;转录组数据分析表明TadMTase基因在不同组织器官和籽粒发育不同时期表达模式不同,有一定的组织特异性。进一步RNA-Seq和荧光定量PCR分析表明TaROS1b-1A.1和TaROS1a-5A/D分别在籽粒的种皮和胚乳发育时期显著上调表达,且在强筋和弱筋小麦品种中表达存在差异。结果为TadMTase 基因在调控小麦籽粒生长发育及其品质形成中的调控机制提供参考。     

一批新育成小麦品种(系)主要农艺性状分析及其分子标记鉴定

为深入了解和利用黄淮麦区新育成小麦品种(系),本研究以黄淮南片2016-2017年度参加国家区试的81份普通小麦品种(系)及本课题组育成的10份普通小麦品种(系)为试验材料,利用主成分分析法、二维排序分析法及聚类分析法对供试材料的12个主要农艺性状进行了分析,并选用10个分子标记分别鉴定小麦赤霉病抗性基因(Fhb1)、矮杆基因(Rht1、Rht2、Rht8)、多酚氧化酶基因(PPO-A1)、光周期基因(PpD-A1、PpD-D1)和穗发芽抗性基因或QTL位点(Vp1B3、Qphs.ccsu-3A.1)。结果表明,通过主成分分析,提取了6个特征根大于1的主成分,代表了79.128%的原始数据信息;以参试材料的主成分得分绘制二维排序图,筛选出26个矮杆、穗大粒多、旗叶面积适中、综合农艺性状优良的品种;以主成分分析的综合得分进行聚类分析,在欧氏距离1.0处将参试材料聚为5类,综合农艺性状较好的材料主要聚在第Ⅴ类。分子标记鉴定结果显示,共有7(7.69%)个材料在所测位点上具有较好的基因型。结合农艺性状分析及分子标记鉴定结果,综合农艺性状较好且具有较强的穗发芽抗性和较低的多酚氧化酶活性的品种为郑麦151和西农585,可在今后的小麦生产及育种上优先考虑利用。