利用CIMMYT资源创制小麦抗病及农艺新种质的研究

为利用CIMMYT资源创制小麦抗病、农艺性状优良的新材料,以CIMMYT新培育的RL6077与西农979、周麦27等骨干品种进行冬春性杂交和(或)回交,构建RIL群体和有限回交群体;以CIMMYT材料Wheatear与豫农982进行冬春性杂交构建F2:7RIL群体。应用特异性分子标记对这些群体材料进行分子检测,同时进行田间抗病性鉴定和农艺性状选择。结果表明,RL6077后代群体的众多性状都介于两个亲本之间,很好地遗传了双亲的农艺特征;其RIL群体中更易检测到抗病基因,回交群体后代更易选出农艺性状优良的品系,可根据育种目标选用合适的群体;本研究选育出冬性、农艺性状优良且具有抗病基因(抗Ug99)的储备性新品系6份。Wheatear/豫农982的F2:7RIL群体中,1BL/1RS易位系的千粒重和叶宽显著高于非易位系;7DL·7Ag易位对穗下节长和穗粒数具有正向作用;双易位系则综合了上述特性;经田间抗病性鉴定,易位系具有良好的综合抗病性;从此群体中选育出冬性、双易位且农艺性状优良的新品系4份。     

小麦-簇毛麦T4DL·4VS易位染色体对小麦农艺性状的影响

为了进一步探究小麦-簇毛麦T4DL·4VS易位系的育种利用价值,选用以T4DL·4VS易位系为亲本组配的5个F2群体为试验材料,研究了T4DL·4VS易位染色体在不同遗传背景中对小麦农艺性状的影响。结果表明,在所有组合中,T4DL·4VS易位染色体对有效穗数、每穗小穗数和穗粒数无明显影响;在与郑麦9023、周9823和绵阳26配置的3个组合中,T4DL·4VS易位染色体对株高表现出一定的正向效应;在与周9823、石4185和扬麦15配置的3个组合中,T4DL·4VS易位染色体对千粒重表现出负向效应;在与郑麦9023、周9823和扬麦15配置的3个组合中,T4DL·4VS易位染色体对穗长表现出负向效应;在与扬麦15配置的组合中,T4DL·4VS易位染色体对叶面积表现出一定的负向效应。可见在不同背景中T4DL·4VS易位染色体对农艺性状的遗传效应有所不同。     

ω-黑麦碱基因表达缺失的1BL/1RS易位系种质创新

1BL/1RS易位系是小麦育种的重要亲本,但1RS Sec-1位点表达的ω-黑麦碱是导致小麦加工品质不佳的重要因素。为消除ω-黑麦碱的不良影响,进一步挖掘1BL/1RS易位系的育种潜力,本研究利用低能N+离子束处理1BL/1RS易位系小麦干种子,利用醇溶蛋白酸性聚丙烯酰胺凝胶电泳(A-PAGE)筛选ω-黑麦碱表达缺失突变株系,1RS染色体特异引物鉴定携带1RS染色体的突变株系,结果共创制出9个ω-黑麦碱基因Sec-1位点表达缺失的新的1BL/1RS易位系种质。农艺性状和品质性状分析结果表明,这些1BL/1RS易位系新种质的籽粒蛋白含量、面筋指数、稳定时间等加工品质性状显著提高,株高、穗数、千粒重等农艺性状无显著变化。ω-黑麦碱表达缺失突变体的育成为培育优质抗逆小麦品种提供了新的方法。     

1RS／1BL易位对蓝粒小麦异代换染色体传递的影响

利用一个普通小麦与中间偃麦草形成的 4 E/ 4 D蓝粒二体代换系 ,同时也是一个 1RS/ 1BL 纯合易位系 ,与不同的普通小麦品种 (系 )杂交 ,以籽粒颜色作为标记性状 ,研究了 1RS/ 1BL 易位染色体对 4 E染色体在杂种中的传递行为的影响。结果发现 ,在杂种 F1 中 ,1RS/ 1BL易位极显著地降低了 4 E染色体通过雌雄配子传递的频率。但当1RS/ 1BL 易位染色体在杂种 F1 中以二体存在时 ,其对 4 E染色体传递的影响在雌雄配子中有所不同 ,可能会进一步降低 4 E染色体通过雌配子传递的频率 ,而在雄配子中 4 E染色体的传递频率则有所提高 ,导致 F2 籽粒颜色分离出现极显著变化。这一结果表明 ,4 E染色体在杂种中的传递强烈地受 1RS/ 1BL 易位染色体及其存在状态影响 ,也说明不同外源染色体位于同一小麦遗传背景中可能存在相互作用的制约     

T1BL.1RS易位染色体对小麦农艺性状间偏相关的影响

以三交组合（１０－Ａ／８８－１６４３／／川育１２号）的Ｆ９代群体的１１２个稳定株系为供试材料,研究了Ｔ１ＢＬ．１ＲＳ易位染色体对小麦农艺性状间偏相关的影响。结果表明,一些性状间的偏相关在Ｔ１ＢＬ．１ＲＳ易位系和非易位系群体内均达到显著水平,一些性状间的偏相关则公在Ｔ１ＢＬ．１ＲＳ易位系群体内,抽穗期与每小穗结实粒数呈极显著的负偏相关;而在非易位系群体内,抽穗期与每小穗结实粒数则呈显著的正偏相关。这     

黑麦染色体1R和5R单体附加诱导的小麦和黑麦染色体的变异和易位

利用普通小麦品种绵阳11作母本,抗病的威宁黑麦(Sceale cereale L.)作父本,在其杂交和回交后代中分别鉴定出一个1R和5R单体附加系。为获得新的1BL·1RS初级易位系以及小麦-黑麦5R染色体易位,采用基因组原位杂交和荧光原位杂交相结合的方法,对1R和5R单体附加系的自交后代进行了鉴定。在1R单体附加系的后代中,筛选到一个纯合1R(1B)染色体代换系和一个新的纯合1BL·1RS初级易位系。该1R(1B)代换系表现出比小麦亲本较差的农艺性状;新1BL·1RS初级易位系表现出比其小麦亲本更好的农艺性状以及条锈病和白粉病抗性,而且穗粒数显著增加,是高产抗病小麦育种的新资源。在5R单体附加系的后代中,筛选出一个涉及3BS染色体片段与5RL的易位,发生易位的植株占分析植株总数的1.89%。5R染色体单体附加极其不稳定,在一个世代交替中完整的5R染色体传递率仅有28.3%。除自身的不稳定外,5R染色体单体附加同时导致小麦染色体7B、3B和4D的断裂和丢失,总变异频率达到15.09%;尤其对7B染色体影响较大,含7B染色体变异的植株占分析植株总数的11.32%。5R染色体单体附加诱导的小麦和黑麦染色体的高度不稳定现象值得进一步研究。     

六倍体小麦中1BL/1RS染色体易位的快速测定

目前,许多国家在冬、春性六倍体小麦育种中都在利用1BL(小麦)/1RS(黑麦)染色体易位系。具有这种易位系的小麦品种能够抗白粉、秆锈、叶锈、条锈等主要小麦病害,并且似乎还可以改进小麦的农艺性状。但是,含有1BL/1RS易位的小麦面粉的面团不耐揉搓,而且粘性增大,这两个性状都对制做面包不利。因此,在小麦品质育种中识别这些性状是很有必要的。易位系面团粘性的增强归咎于水溶性蛋白质和醇溶谷蛋白含量的提高。此外,     

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.     

黄淮麦区部分小麦品种(系)1BL/1RS易位的分子检测

为了明确黄淮麦区小麦品种(系)中1BL/1RS易位系的分布情况,为选育优质小麦品种提供亲本选配的相关信息,利用1BL/1RS小麦-黑麦复合PCR分子标记,对211份供试材料进行了检测.结果表明,供试材料中,非1BL/1RS品种(系)118份,占55.9%;1BL/1RS品种(系)81份,占38.4%;1BL/1RS易位杂合品种(系)12份,占5.7%.各育种单位在1BL/1RS品种(系)的利用上有显著差异.在66份大面积推广的品种中易位系占45.5%,略高于全部供试材料中1BL/1RS的频率.强筋小麦品种绝大多数为非易位系.     

圆锥小麦地方品种的农艺性状分析

为进一步拓宽小麦育种基因资源,对94份圆锥小麦地方品种的农艺性状进行了分析.结果表明,供试材料总体植株偏高,分蘖力强,成穗率适中,小穗密度中等,小穗数和穗粒数较多,千粒重较低,生育期较长.在株高、分蘖数、有效穗数、穗长、小穗数和穗粒数等性状上供试材料间存在极显著差异.相关分析表明,植株高度与多小穗关系密切,而千粒重更多受生育期的影响.不同地区来源的材料间农艺性状出现较大差异.主成分分析发现,6个主成分可提供91.02%的信息量,其中以小穗因子的贡献率最高(31.75%).本研究认为,多小穗数和多穗粒数是圆锥小麦地方品种最突出的优良性状,可做为小麦育种的重要基因资源.     

小麦中的1BL/1RS染色体易位

1BL／1RS易位在世界小麦品种中广泛分布,在世界小麦育种特别是在中国小麦育种中占有重要地位。通过种间特定的染色体易位和替换,黑麦（Secale cereale L．）染色体1R的短臂（1RS）已存在于大量普通小麦（Triticum aestivwm L）的染色体组中,许多对农艺性状具有重要作用的基因和抗性基因由此从黑麦转入小麦基因组中。1RS主要用于转移抗真菌病害的基因,尤其是抗锈病、白粉病的基因（Yr9、Lr26、Sr31、Pm8）,1BL／1RS能增加小麦根系的生物量,并可提高小麦籽粒产量和蛋白质含量。然而,由于1RS替换了1BS,造成了1BS上重要基因位点Glu-3、Gli-1的丢失和1RS上Sec-1位点的引入。Sec-1编码的γ-黑麦碱、w-黑麦碱不能补偿Glu-3、Gli-1编码的低分子量麦谷蛋白和γ-醇溶蛋白、w-醇溶蛋白的品质效应,引起小麦的麦谷蛋白聚合物结构的改变和数量的减少。因此,1BL／1RS易位小麦面粉的烘烤加工品质较差,从而降低了1RS易位系小麦的利用价值。另一方面1BL／1RS易位小麦面粉的可溶性纤维含量高于一般小麦,对人体有益,因此利用不含黑麦碱的改良1BL／1RS新易位采替换中国小麦品种中普遍存在的1BL／1RS易位＋既可保持1BL／1RS易位系的优点又能改善其烘烤加工品质,这为提高1BL／1RS易位小麦的品质提供了新的途径。1RS片段能与异源细胞质互作导致雄性不育,这可用于小麦的杂种优势利用。本文主要阐述1BL／IRS易位的特征、检测方法、地理分布、在小麦育种中的应用以及给小麦品质带来的影响,并探讨了解决其负面影响的策略。     

1BL/1RS易位系对陕西小麦品质育种的影响

分析了91份陕西省小麦资源材料中1BL/1RS品种的频率、HMW-GS组成和加工品质性状,以了解1BL/1RS易位对陕西小麦育种的影响。结果表明,22个小麦品种(系)为1BL/1RS衍生品种,占参试材料的24.2%,其中山前麦(P redgorn ia)的衍生品种15个,占1BL/1RS易位品种的68.1%;1BL/1RS易位并末对HMW-GS组成产生直接影响,1BL/1RS易位品种中优质亚基1和17 18出现频率较高,而非1BL/1RS易位品种中优质亚基2*和7 8出现的频率较高,两者之间优质亚基14 15和5 10出现的频率无明显差别;1BL/1RS品种和非1BL/1RS品种之间品质性状(蛋白含量除外)的变异系数以及千粒重的平均值有明显差异,而籽粒硬度、蛋白质含量和沉淀值的平均值均无明显差异。提出了合理利用1BL/1RS抗源进行小麦育种的方法和途径。     

Sec-1位点缺失对1BL/1RS易位系籽粒品质的影响

为了解 Sec-1位点缺失对1BL/1RS易位系品质的影响,用 Sec-1位点缺失突变体与郑麦7698多次回交,系谱法辅助分子标记多代选择后得到 Sec-1位点缺失的1BL/1RS易位系（简称 Sec-1位点缺失易位系）和正常1BL/1RS易位系（简称正常易位系）,并进行品质性状、抗病性及农艺性状鉴定。结果表明,蛋白质含量、湿面筋含量、干面筋含量和中峰值高度在 Sec-1位点缺失易位系和正常易位系之间差异不显著,而 Sec-1位点缺失易位系的面筋指数、面团形成时间、稳定时间、粉质质量指数、和面时间、中峰值宽度和8 min尾宽显著高于正常易位系。正常易位系的吸水率和衰落角显著大于 Sec-1位点缺失易位系。 Sec-1位点缺失易位系的条锈病抗性和白粉病抗性均低于正常易位系,但二者之间条锈病的病情指数差异不显著,而白粉病的病情指数差异达显著水平。正常易位系与 Sec-1位点缺失易位系间的千粒重、穗粒数、产量水平差异均不显著。综上所述, Sec-1位点缺失对小麦籽粒品质的正向调控作用显著,而对农艺性状的负面效应不显著, Sec-1位点缺失突变体是研究和改良小麦籽粒品质的优良遗传材料。     

小麦育种亲本SW3243中1BL/1RS易位的细胞学和分子标记检测及来源分析

为了深入了解小麦育种亲本SW3243的遗传基础,利用多重PCR引物对SW3243及其他47个材料进行1BL/1RS易位系检测,同时对SW3243进行Giemsa-C带分析,并利用5对定位于黑麦染色体1RS上的特异PCR引物对1BL/1RS易位系进行了多样性分析。多重PCR分析结果表明,包括SW3243在内共23个材料含有1BL/1RS易位。细胞学研究结果证实,SW3243含有1对1BL/1RS易位染色体;筛选到定位于黑麦1RS上的3对SSR引物(Xmwg913、Xmwg2062a、SCM9)可用于区别不同的1BL/1RS易位染色体;用筛选到的3对特异PCR引物对SW3243及其他22个1BL/1RS品种(系)进行分析,结果表明SW3243所含1BL/1RS易位染色体与SW22514、西科麦2号、山前麦、川麦32、川麦35的1 BL/1 RS易位染色体不同。     

粘类小麦雄性不育基因rfv1定向导入的研究

为了研究粘类非1BL/1RS小麦雄性不育基因rfv1定向导入的途径与方法,从而创制粘类非1BL/1RS小麦雄性不育系的新保持系,以非1BL/1RS普通小麦变种莫迦小麦为供体材料,综合农艺性状优良的1BL/1RS易位系(普通小麦品种)西农Fp1为受体材料,采用定向回交置换方法,同时结合根尖染色体镜检和SDS-PAGE检测,将莫迦小麦核基因组中的rfv1不育基因定向导入到西农Fp1的核基因组,完成育性染色体的专一替换,育成既携有来自莫迦小麦核基因组的rfv1不育基因,又具有西农Fp1核背景的粘类非1BL/1RS小麦雄性不育系的新保持系.该方法为杂种优势利用中更好地发挥粘类小麦雄性不育系的实际作用奠定了坚实的技术支撑.     

利用多重PCR技术鉴定小麦背景中的1BL·1RS易位和Glu-D1d

高分子量谷蛋白亚基(HMW-GS)对小麦面粉加工品质有促进作用,尤其是Glu-D1d基因编码的1Dx5+1Dy10亚基能增加面团的筋度和弹性.小麦背景中的1BL·1RS易位对小麦面粉加工品质有显著的负面影响.因此,在小麦品质育种中如何判定小麦背景中是否含有1BL·1RS易位和HMW-GS的Glu-D1d基因具有重要意义.本研究利用3对分别检测1BL·1RS易位、Glu-B3和Glu-D1位点的共显性特异标记,结合SDS-PAGE鉴定,对16份已知遗传背景和Glu-D1x等位基因材料及38株(周麦18×烟农19)F2群体进行了分析,探索出适合同时鉴定小麦背景中1BL·1RS易位和Glu-D1d基因的多重PCR技术实验体系,并采用该体系对国内外352份小麦品种(系)进行了鉴定.结果表明,该体系是同时鉴定小麦背景中1BL·1RS易位和Glu-D1d基因的一种非常有效、简便可行的实验方法,可在标记辅助选择(MAS)育种中应用.     

小麦农艺性状的主基因+多基因遗传分析

为明确小麦重要农艺性状的遗传组成,并筛选适于QTL的性状,以西农817和中国春为亲本,构建F2、F3群体,采用P1、P2、F1、F2、F3五世代联合分析方法,研究了株高、有效分蘖、小穗数、穗粒数、穗长、穗下节间距、小穗着生密度等产量相关性状的遗传模型.结果表明,7个性状不仅受基因的控制,同时也受到不同程度的环境影响.其中,穗长、穗粒数符合多基因遗传模型,无主基因存在;株高、小穗数、小穗着生密度符合一对加显性主基因+加性-显性多基因混合遗传模型;穗下节间距符合一对完全显性主基因+加性-显性多基因模型;有效分蘖符合一对负向完全显性主基因+加性-显性多基因模型.     

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。     

小麦抗病基因Lr68和Sr2/Yr30的遗传特性分析

为深入了解小麦抗病基因的遗传规律,以亲缘关系较远的小麦品种西农979和RL6077为亲本,构建其BC1F1和F2群体,用特异性标记csGS和WMS533分别对抗叶锈病基因Lr68、抗秆锈病和条锈病基因Sr2/Yr30进行检测,同时进行农艺性状分析。结果表明,后代群体抗病基因分布广泛,F2群体抗病基因传递率(65.41%、74.53%、48.91%)较BC1F1(44.27%、55.11%、23.66%)高,Lr68基因在两群体中的传递频率均比理论值低,不符合一对显性基因的遗传规律,Sr2/Yr30基因在BC1F1中的传递率比理论值高,在F2群体中正常,且后代群体中Sr2/Yr30基因的分布较广。后代群体在有效分蘖数、株高、穗粒数、千粒重等农艺性状上与西农979无显著差异,有效小穗数与RL6077一致,茎部指标处于两亲本之间。总体来看,后代群体保留了西农979分蘖力较强、成穗率较高、穗型中等偏大、产量稳定等优良性状,且在分蘖数、成穗率、穗粒数上还有进一步提升的空间。     

小麦 黑麦大穗型衍生后代的分子细胞学鉴定

为创制大穗型小麦种质材料,利用具有大穗多小穗性状的小麦-黑麦双二倍体材料"兰小黑"和普通小麦杂交得到一批大穗型衍生后代.综合采用基因组原位杂交(GISH)、SCAR标记、微卫星(SSR)和醇溶蛋白(A-PAGE)技术对这些大穗型后代中的8个单株进行分子细胞学鉴定.结果表明,GISH检测后代含2个外源信号;1RS特异SCAR标记检测后代均含有黑麦1.5 kb的1RS特征条带;醇溶蛋白检测后代都出现了黑麦碱基因Sec-1特征条带.筛选小麦21条染色体长短臂上各6对引物,结果发现只有1BS上的3对引物未扩增出1BS的条带,其余引物均扩增出了各自的相应条带.由此确定这8株小麦-黑麦大穗型衍生后代为1BL/1RS易位材料.