小麦抗穗发芽研究进展

本文主要从影响穗发芽的因素、抗性机理、遗传特性及抗性品种选育等方面,综述了当前我国小麦抗穗发芽的研究进展。认为抗穗发芽与种皮色级、穗部性状、吸水速率、α-淀粉酶活性及ABA等激素有关,低α-淀粉酶活性是抗穗发芽的主要机理,抗穗发芽的遗传主要由数量性状控制,抗性的显隐性因组合的不同而不同,而且有明显的倾母遗传特点,仅有少数组合表现出主效基因的作用。以影响穗发芽的主要因素α-淀粉酶为切入点,对影响α-淀粉酶活性的调控因子α-淀粉酶抑制剂和硫氧还蛋白在小麦中的生物学功能及抗穗发芽解决途径进行了论述。     

白皮小麦收获前穗发芽及品种抗性机制探讨

对４８个白皮小麦种质及２个红皮小麦种质连续３年测定结果,品种间收获前穗发芽率,籽粒发芽率及收获后种子休眠特性差异显著。穗发芽敏感性因年份和种子发育时期而异,开花后３５－４０天较敏感,品种间差异大。休眠期长短与穗发芽率间呈极显著负相关。收获后的种子α－淀粉酶活性,降落值,与穗发芽率间分别呈极显著正相关和极显著负相关。     

我国小麦主推品种穗发芽抗性鉴定及相关分子标记的评价

为了培育抗穗发芽品种,对我国10个小麦主产省份的75个品种进行了穗发芽抗性鉴定,同时利用3个分子标记Vp1B3、Xbarc310和Barc294对上述品种进行了分子检测。结果表明,不同品种间穗发芽抗性存在明显差异。Vp1基因的等位变异与穗发芽抗性关系不密切,Vp1B3标记难以用于品种的穗发芽抗性筛选。主效QTL(QPhs-3AS)与种子休眠关系密切,Xbarc310和Barc294可作为穗发芽抗性选择的重要参考,且Barc294较Xbarc310的选择效果好。上述结果为抗穗发芽小麦品种的改良和推广提供了重要信息。     

抗穗发芽小麦品系的初步鉴定

为了选育优质、高产、抗病,且抗穗发芽的小麦新品种,我们用模拟人工降雨的方法对56份品系（种）进行了抗穗发芽的鉴定,其中红兴隆科研所后备材料48份,从国外引进的材料8份,以目前黑龙江省主栽品种龙麦26为对照,鉴定出综合性状好、抗穗发芽的品系提升下一级试验,同时为亲本圃提供抗穗发芽的育种基础材料。     

抗穗发芽小麦新品种龙麦72

龙麦72是以高产、广适小麦九三A7为母本,优质强筋小麦龙麦35为父本,利用生态派生系谱法和强筋小麦育种理论,由黑龙江省农业科学院作物资源研究所选育的小麦新品种。2020年通过黑龙江省农作物品种审定委员会审定。龙麦72农艺性状突出,品质优良,高抗穗发芽特性为品质和产量提供了保障。     

黄淮麦区小麦抗穗发芽调查

通过对黄淮麦芍要小麦品种（系）的抗穗发芽性调查表明；黄淮麦区、无抗穗发芽品种，中等抗性品种（10%-40%）占8.2% ,而不抗穗发芽品种，田间穗发芽率在57.1%-98.3%之间，外引优质品系之中，抗穗发芽品种占18.7%，中抗的占12.5%，抗穗发芽问题应从品种选育着手，结合栽培技术及化学防治。     

白皮小麦抗穗发芽研究概况

本文从影响穗发芽的因素、抗性机理、遗传特性及抗性品种选育等方面综述了当前我国白皮小麦抗穗发芽的研究进展。主为抗穗发芽与种皮色级、穗部性状、吸水速率、α－淀粉酶活性及ＡＢＡ等激素有关,低α－淀粉酶活性是抗穗发芽的主要机理,抗穗发芽的遗传,主要由数量性状控制,抗性的显隐性因组合而不同,而且有明显的倾母中伤驻有少数组合表现出主效基因的作用,对于抗穗发芽白皮小麦的选育,主要是利用种子休眠性来实现,一是现有     

以关联分析发掘小麦整穗发芽抗性基因分子标记

利用分布于小麦全基因组的181对分子标记,分析264份自然群体的基因型,采用TASSLE软件的GLM和MLM模型检测与整穗发芽抗性紧密关联的标记位点,发掘相关位点内的优异等位变异。在2012年和2013年室内整穗发芽率、2013年田间自然降雨整穗发芽率3个环境中,共关联到20个显著位点(P<0.05),分布于小麦染色体1AS、2DS、3AS、3BL、4AL、5AS、5BL、6BS、6DS、7AL和7BL上。分别位于2DS和7BL上的分子标记gwm102和barc340同时在3个环境下关联到,属于稳定的抗性位点; 另有6个标记位点同时在2个环境下关联到; 其余12个标记位点仅在1个环境下关联到。位于7BL上的barc340标记位点为一新报道位点。从重复关联的8个标记位点内共检测出10种优异等位变异。barc28-229bp和barc28-217bp对提高整穗发芽抗性效应最显著,主要分布在地方品种中(如遂宁坨坨麦等),而gwm102-142bp和barc186-199bp效应虽然相对较小,但多分布在推广品种中(如扬麦158等),有利于穗发芽抗性分子育种的直接应用。     

江苏沿江麦区小麦田间穗发芽情况观察

1991年,江苏沿江麦区小麦成熟前后遭遇历史少见的连阴雨,不仅造成小麦受溃根衰,成熟提前,更为严重的是影响了小麦适期收获,致使本地小麦普遍发生田间穗发芽现象。在这特定的自然条件下,笔者通过定田定点、取穗剥粒、选择长势平衡、成熟较早的扬麦5号小麦田,按“品”字形定3点(每点田定200穗),于麦子成熟后2天(6月4日)至收获(6月9日),每天下午5时查穗发芽率,同时每点取穗若干、进行室内考     

小麦白粒种质资源抗穗发芽性的配合力分析

用我国抗穗发芽性显著不同的21个白粒小麦品种(系)及1个红皮品系为材料,分别配成5×6、4×7和7×5三套NCⅡ交配设计,以穗发芽率为指标对杂种F_1及亲本进行配合力分析。结果一般配合力方差达极显著水平,特殊配合力方差亦显著或极显著,基因加性效应起主要作用。抗性亲本对杂种抗穗发芽性表现的作用显著大于敏感亲本,其平均穗发芽率与其一般配合力效应间相关较高,平均相关系数为0.816。穗发芽抗性遗传力较高,广义遗传力和狭义遗传力平均分别为83.30％和58.96％,可以在杂种早代-中代对其进行选择。涪陵须须麦、万县白麦子、遂宁坨坨麦、万雅M120E6、丰产3号等具有较好的一般配合力,可作为优良白粒抗源在育种中利用。     

小麦穗发芽抗性相关基因Tamyb10-D1特异性分子标记开发

Tamyb10-D1基因与穗发芽抗性相关,已报道的该基因分子标记扩增产物大,对DNA模板质量要求较高,PCR反应耗时长。为了使该基因在小麦分子育种中得到高效和快速利用,本研究设计了多个引物组合,经检测可特异性地扩增3D基因组上的Tamyb10基因,引物组合380s/703a、380s/1182a、652s/1182a、872s/1182a和872s/1419a扩增效果较好,而且含有652s或703a的引物组合可区分小麦属和粗山羊草属的myb10-D1基因型。鉴于这些分子标记为显性标记,通过多重PCR反应,可确保PCR检测结果的准确性。其中用引物组合380s/652s/872s/1182a进行三重PCR检测Tamyb10-D1基因型结果较好。因此,本研究开发的分子标记可应用于Tamyb10-D1基因的基因型检测和分子辅助育种,对于小麦穗发芽抗性育种工作具有一定的应用价值。     

植物源小麦籽粒发芽抑制物质筛选

以5种植物为材料提取穗发芽抑制物质对小麦籽粒发芽抑制效应进行了筛选.结果表明,提取物中均含有发芽抑制物质,其中M 3是对小麦籽粒发芽抑制效果显著、作用迅速而持久的天然抑制物质,对种子发芽抑制率达到85%以上,且抑制效果不存在与小麦品种间的互作.     

抗穗发芽2D/2H小大麦易位系的鉴定和应用研究

大麦2H染色体长臂上的Isa-H基因控制α-淀粉酶抑制蛋白的合成，减轻高α-淀粉酶活性对小麦穗发芽的不利影响。为了检测小大麦杂交后代中有无大麦Isa-H基因导入，利用染色体C-分带和原位杂交技术相结合对所创制的2H小大麦异附加系WBA9812和易位系WBT371进行了鉴定，以完整麦穗吸水保湿发芽法测定穗发芽的抗性，结合农艺性状观测，选育出具有抗穗发芽等优异特性的小大麦新种质。分析结果表明：WBT371是2D／2H易位系，抗小麦穗发芽。WBT371为进一步培育抗穗发芽小麦新品种创造了宝贵的种质资源。     

小麦穗发芽抗性的4个分子标记有效性检验

为筛选出适宜黄淮麦区和长江中下游麦区种植的抗穗发芽白粒小麦品种或种质资源,以36份黄淮麦区和长江中下游麦区的主要品种（系）及地方品种为研究对象,对已报道的4个与穗发芽抗性相关的分子标记：Vp1B3、Xgwm155、Xgwm269和Xbarc170进行有效性验证。测定参试材料种子萌发指数（GI）,并用上述4种标记进行PCR扩增,对扩增条带进行统计分析。结果表明,GI值显示,红粒品种（GI均值为5.1%）明显较白粒品种（GI均值为28.0%）低;4种标记扩增出的带型中仅Vp1B3的845 bp片段能有效地区分36份小麦品种(系);GI值筛选出6份抗穗发芽品种（系）中,其中3份为Vp1B3标记鉴定,可作为黄淮麦区和长江中下游麦区小麦穗发芽抗性育种中首选基因资源。     

不同Wx蛋白缺失类型小麦穗发芽特性的初步研究

以11份Wx蛋白全部缺失类型（糯性），11份Wx蛋白部分缺失类型（非糯性）和大面积推广品种扬麦158、扬麦12（非糯性）为试验材料，以白皮品种豫麦47为穗发芽对照，研究了它们的穗发芽特性、α-淀粉酶活性和籽粒可溶性糖含量。结果表明，糯小麦的穗发芽率和籽粒可溶性糖含量均极显著高于非糯小麦，而α-淀粉酶活性与非糯小麦差异不显著。α-淀粉酶活性高是非糯小麦穗发芽的原因之一，两者呈指数关系，y=0.4145e^0.4864x(R²=0.3513*)；对于糯小麦，籽粒可溶性糖含量高可能是其穗发芽严重的诱导因素，两者亦呈指数关系，y=0.0001e^2.5599x(R²=0.5338**)。     

小麦显性矮秆基因Rht3及其衍生系统抗穗萌特性研究

采用近等基因系法及成熟种子室内萌发试验研究了小麦显性矮秆基因Rht3及其衍生系统的抗穗萌特性,并对普通小麦13个显性、半显性、隐性矮秆基因的抗穗萌性能进行了评价。结果表明,Rht3基因及其株高提升的突变衍生系具有显著而稳定的抗穗萌特性。将Rht3基因回交导入不抗穗萌的普通小麦,受体品种成熟种子的a-淀粉酶活性降低了     

甘蓝型油菜成熟角果内源激素对带壳种子发芽的影响

以甘蓝型油菜品系832、780、1-1、1-13、8-6为材料,进行了田间带壳种子发芽调查、室内模拟降雨带壳种子发芽试验、种子发芽试验、不同浓度ABA处理的种子发芽试验,并利用HPLC测定了鲜果壳和种子的吲哚乙酸(IAA)、细胞分裂素(CK)和脱落酸(ABA)的含量。结果表明,各供试甘蓝型油菜品系带壳种子发芽率存在极显著差异,而不带壳种子的发芽率在第5 天以后没有显著差异。油菜成熟角果的果壳ABA含量与带壳种子发芽存在显著负相关（r＝－0.8941）,带壳种子发芽主要受果壳所含ABA的抑制;外源ABA能明显抑制种子发芽。     

四个小麦抗穗发芽分子抗性标记有效性的验证与评价

成熟期穗发芽是一种世界性灾害, 严重影响小麦品质和产量。本试验利用已报道的4个与穗发芽抗性相关的标记, 即STS标记MST101、STMS标记wmc104、QTL位点Xgwm155与Vp1B3, 结合穗发芽率分析,对95份中国小麦地方品种和历史品种的穗发芽抗性进行筛选, 旨在从中筛选出抗穗发芽品种, 并对这4个分子标记的有效性进行比较, 筛选出可用于种质资源筛选和分子标记辅助育种的高效分子标记。结果表明, Vp1B3和Xgwm155与穗发芽抗性相关, 而MST101和wmc104与穗发芽抗性无关。比较而言, Vp1B3更能有效地用于筛选穗发芽抗性品种, 但将Vp1B3和Xgwm155结合起来筛选抗穗发芽小麦品种, 会提高选择效率。     

中国小麦品种穗发芽抗性差异的研究

利用收获时种子发芽率和面粉降落值法，于2000—2002年2个小麦种植年度，研究了黄淮、北部、长江中下游、西南冬麦区和东北春麦区1950年以来的781个主要推广品种和新品系的穗发芽抗性。结果表明，小麦穗发芽抗性测定值在年度间极显著或显著正相关，不同年代小麦品种的穗发芽抗性差异较大。1990年以来育成品种的穗发芽抗性与20世纪80年代相近，但明显弱于50、60以及70年代。黄淮、西南和春小麦3个麦区种子发芽率低于2%的高抗品种数分别占各自麦区供试总数的1.7%、4.5%和5.7%，而长江中下游和北部2个冬麦区的种子发芽率都在10%以上；东北春麦区品种的抗性较强，种子发芽率平均为11.2%。利用等电聚焦电泳从发芽率和降落值均偏低的品种中鉴定出异源2号、蜀万24、蜀万761、陕160、孟县4号、京411、京9428、鉴26、燕大1817、农大45、衡水6404、晋麦5号、8号、鄂麦14和克辉等15个携带迟熟α-淀粉酶基因的品种，分布在5个不同麦区。对这些品种及其亲本进行SSR分子标记分析，发现有些与其亲缘关系密切的品种，却不携带迟熟α-淀粉酶基因。上述结果说明，该基因在我国五大小麦产区均有分布，但具该基因的品种数量少，占供试品种数的1.9%，通过育种程序容易选择出不携带该基因的小麦品种。