4E-ms杂交小麦生产体系的技术难点及应对措施

“兰州核不育小麦”是我们发现的小麦雄性不育突变体,经遗传分析,其不育性受单隐性核基因 ms1g控制,具有普通小麦细胞质,不育性遗传稳定、彻底,不受光、温等变化的影响。利用该突变体［2n=42W(msms)=42］和蓝粒附加系小麦［2n=42W(MSMS)+2(4E)］杂交,经连续自交选育,创建了“4E-ms杂交小麦生产体系”,实现了小麦隐性核不育的有效保持。本文简述了4E-ms杂交小麦生产体系的应用研究进展,并对其育种应用的主要技术难点—深蓝粒的发生和累加效应产生的原因进行了分析,提出了应对措施,特别是提出通过分子设计育种,使蓝粒标记基因Ba、雄性可育基因MS和花粉致死基因ki集中于4E染色体或染色体臂上,以彻底解决深蓝粒的发生和累加效应,为杂交小麦在育种工作及实际生产中的应用提供技术支持。     

小麦-中间偃麦草抗锈易位系中梁27的鉴定及分析

利用普通小麦与八倍体小偃麦中4杂交,获得小麦品种中梁27。条锈病抗性鉴定结果显示,中梁27具有新的抗病基因。为进一步明确中梁27抗病新基因的来源,采用荧光原位杂交技术对其进行分子细胞学分析。结果表明,中梁27在A基因组有两个易位片段,分别为A/E基因组易位和A/St基因组易位,推测中梁27抗病基因可能来源于这两个易位片段。     

基于GGE双标图的北方大麦区试品种稳产性及试点代表性评价

为准确评价大麦品系的稳产性和适应性及北方大麦区试试点的鉴别力和环境代表性,利用GGE双标图对2012-2013年国家大麦北方区域试验6个试点（黑龙江哈尔滨、内蒙古呼和浩特、黑龙江红兴隆、内蒙古上库力、甘肃武威黄羊镇和新疆石河子）的12个大麦品种（垦啤7号、甘啤7号、10PJ-24、红08-764、08B26、P10-6、中饲麦1号、09GW-01、9821、红00-801、P11-1和甘啤6号）的试验数据进行分析。结果表明,中国北方地区大麦6个试点可分为三个类型区,在三个类型区表现最好的品种分别是垦啤7号、10PJ-24和9821。石河子是最理想的试点,有较好的品种鉴别能力;哈尔滨和上库力在品种鉴别能力和环境代表性上很相似,而且鉴别力较差。12个大麦品种中,中饲麦1号和08B26的丰产、稳产性较好,而P11-1表现较差。     

棉纤维特异启动子LTP12驱动的基因phaB、phaC双价载体构建

 聚羟基丁酸酯（ＰＨＢ）具有抗皱、保暖等特性,若棉纤维中存在ＰＨＢ则棉纤维保暖性和抗皱性将会提高,因此通过基因工程技术手段将聚羟基丁酸酯的合成酶基因导入棉花中,就有可能在棉纤维发育过程中合成ＰＨＢ,提高棉纤维的抗皱性、保暖性和防水等特性,从而达到改良棉纤维的品质。本研究分离了棉纤维特异启动子ＬＴＰ１２和聚羟基丁酸酯合成酶基因狆犺犪犅和狆犺犪犆,并构建了由ＬＴＰ１２ 驱动的基因狆犺犪犅和狆犺犪犆的双价植物表达载体ｐＢＬＴＰＰＢＰＣ。     

应用SRAP标记分析黑芝麻核心种质遗传多样性

利用SRAP分子标记技术对中国芝麻资源核心收集品中的黑芝麻种质进行遗传多样性分析。结果表明,13对引物组合对100份黑芝麻核心种质共扩增出稳定清晰的条带182条,其中多态性条带126条,占69.2%,每对引物组合的条带数和多态性带数分别为14.0个和9.7个;供试材料间成对遗传相似系数介于0.469~0.986,平均为0.726,通过UPGMA法,在遗传相似系数为0.68处可将供试材料聚为5个类群,表明黑芝麻核心种质具有较丰富的遗传多样性,聚类结果与地理分布没有明显的关系;遗传多样性指数是南方黑芝麻核心种质(0.3557)＞中部种质(0.3415)＞北方种质(0.2986)。本研究结果较全面反映了中国保存的黑芝麻种质资源遗传多样性特点,为我国黑芝麻资源进一步考察收集和引进,以及优异黑芝麻基因资源挖掘和育种利用提供了理论依据。     

水分胁迫下16个玉米NAC转录因子的序列特征和表达分析

NAC(NAM,ATAF1/2,CUC2)转录因子是植物所特有的转录因子家族,其参与植物生长发育、激素调控和胁迫响应等众多生理生化过程。对16个玉米NAC转录因子进行了序列特征、基因结构和保守区域分析发现,它们均含有保守的NAC结构域和不稳定的转录激活域,编码的氨基酸长度变异幅度为174~1 467aa。通过qRT-PCR发现,水分胁迫下NAC基因在玉米幼苗根茎叶中均有不同程度的上调或下调,其中,GRMZM2G014653_P01和GRMZM2G180328_P01这2个基因在水分胁迫条件下,不同胁迫时期在根茎叶中都呈现上调表达,各时期上调表达的总量达到对照的221倍。试验证明,部分NAC转录因子参与了玉米对干旱胁迫的响应过程,在玉米耐旱遗传改良中具有潜在的实际应用价值。     

大麦种质资源抗叶斑病评价

为明确不同大麦种质对叶斑病的抗性差异,筛选抗性种质材料和挖掘相关的遗传位点,在三叶期对200份大麦种质接种叶斑病强致病株Z14484,培养9 d后统计各材料发病情况,明确其抗病等级,进行抗性鉴定与评价。结合Illumina 9K SNP芯片,通过Structure和PLINK软件进行群体和显著位点分析,鉴定与性状显著关联的SNP位点。结果表明,供试大麦材料抗性差异显著,在ΔK=3水平上群体遗传结构可以分为3个亚群,分别包含100、67、33份大麦材料;全基因组关联分析（genome-wide association study,GWAS）共检测到12个与大麦叶斑病抗性相关的位点,其中位于3H染色体上的11_11436和SCRI_RS_201075与大麦叶斑病抗性关联最大。研究结果为大麦叶斑病抗病基因定位与抗病育种提供参考依据。     

100份大麦种质资源成株期抗旱性鉴定及抗旱指标筛选

为了筛选大麦抗旱新种质及成株期抗旱性指标,以100份大麦种质为材料,连续2年在大麦生长期降水量不足40 mm的甘肃省敦煌试验站种植,试验设置正常灌水和干旱胁迫2个处理,通过测定100份大麦种质材料的株高（PH）、穗长（SL）、穗粒数（GNS）、分蘖数（TN）、有效分蘖（ET）、单株生物量（IB）、千粒重（TGW）和产量（Y）,采用抗旱性度量值（D）、综合抗旱系数（CDC）、加权抗旱系数（WDC）、相关分析、频次分析、灰色关联分析、主成分分析等方法,鉴定了100份大麦种质的抗旱性,并进行了抗旱指标的筛选。结果表明,干旱胁迫对大麦成株期株高、穗长、单株生物量、分蘖数、有效分蘖数、穗粒数、千粒重和产量均有极显著影响。通过对大麦成株期抗旱能力的综合评价指标进行分析,发现D值与WDC值相结合可以较为准确地评价大麦成株期的抗旱性;单株生物量、穗粒数、分蘖数、有效分蘖和株高可作为评价大麦成株期抗旱性的指标;成株期抗旱性较强的种质有S-130、BNOC168、LL-53、资源160-早熟3号、IL-18、Z16、沾益红毛大麦和资源21-6B98-9339。     

119份春小麦种质萌发期抗旱性鉴定及抗旱相关基因表达特性分析

为了解不同小麦种质萌发期抗旱性强弱,以20% PEG6000溶液模拟干旱胁迫,对119份春小麦萌发期种子发芽势、种子发芽率、根鲜重、根干重、苗鲜重、苗干重、叶鲜重、叶干重、根长和苗长进行测定分析,并综合评价其抗旱性。结果表明,种子发芽势、种子发芽率、苗鲜重、苗干重、叶鲜重和苗长可以作为评价春小麦萌发期抗旱能力的主要指标,并筛选出了1份抗旱型材料、36份较抗旱型材料、43份较敏感型材料和39份敏感型材料。为进一步研究抗旱相关基因在抗旱型与干旱敏感型材料萌发期响应干旱胁迫的表达特性,从而验证抗旱材料鉴定的准确性,以筛选出的2份抗旱性最好的种质（蒙茬1号、黑穗）和2份干旱敏感型种质（09594、K250）为材料,利用qRT-PCR对其在不同时长（0 h、1 h、6 h、12 h、24 h）的20% PEG6000胁迫下 TaNAC29、 TaC2DP1、 TaDLEA3、 TaCP 、 Taα-AMY 和 TaGPX 的表达特性进行分析表明,随着胁迫时间的增加,以上6种基因在小麦叶片和根系中均上调表达,表达量均在胁迫24 h时达到峰值,且 TaNAC29、 TaDLEA3、 TaCP 和 TaGPX 在根系中的表达量均明显高于叶片,而 TaC2DP1和 Taα-AMY 在叶片中的表达量更高;此外,抗旱材料蒙茬1号和黑穗中6种基因的表达量均高于敏感材料09594和K250。