杂交小麦分子标记辅助选育研究进展

利用作物杂种优势提高产量、改善品质是２０ 世纪农业科学研究取得的最突出的成就之一。迄今为止,主要的大田作物玉米、水稻、油菜均已实现了杂优利用;杂交小麦的研究也已取得重大进展,但至今未能大面积生产应用。近年来分子标记技术的迅速发展,为杂交小麦强优势组合选配及优良不育系、恢复系的选育提供了新的方法。本文对ＲＦＬＰ、ＲＡＰＤ、ＡＦＬＰ、ＳＣＡＲ、ＳＴＳ分子标记技术及分子标记辅助选育在恢复基因、不育基因及亲本选配等方面的应用作了全面综述,并对目前迫切需要解决的问题提出了对策。     

T.spelta 1BS染色体导入K型小麦的效应

T.spelta 1BS染色体导入K型小麦不育系（K3314A），育成非1B／1R类型K型小麦不育系KT－SP3314A，研究其遗传效应，结果表明，T.spelta 1BS染色体导入使非1B／1R类型K型小麦不育系更易恢复；不育系本身不产生单倍体，其杂交种F1产生极少或不产生单倍体，农艺性状除了株高具有明显的优势外，其他均无不利的遗传效应。     

winQTLCart2.0使用程序和QTL分析新方法—关联分析

以分子标记技术为基础的作物数量性状基因(QTL)的研究成为目前作物遗传育种研究的热点。QTL定位的基本原理是分析标记基因型和数量性状值之间的连锁关系。进行QTL定位通常需要适当的分离群体,群体的表型数据,群体的基于分子标记的基因型数据,然后统计分析所有的标记基因型和表型的关系,从而在全基因组上确定所有可能的数量性状在染色体上的位置及效应。QTL分析软件winQTLCart2.0使用程序包括:数据准备、软件运行、基因(QTL)定位和分析、制图。QTL定位分析的新方法关联分析利用不同基因座等位变异(基因)间的连锁不平衡关系,进行标记与性状的相关性分析,以达到鉴定特定目标性状基因(或染色体区段)的目的,关联分析大大提高了目标性状基因或者相关QTL的挖掘和定位。     

具有山羊草细胞质小麦的光敏型胞质雄性不育系研究

研究了具有粗厚山羊草（）、牡山羊草（）或瓦维洛夫山羊草（）细胞质（都是Ｄ２型）的普通小麦Ｎ２６雄性不育光周期反应和育性恢复模式，Ｄ２到细胞质Ｎ２６异质系在长日照条件（＞１５ｈ）下表现为几乎完全雄性不育。在短日照（≤１４．５ｈ）条件下雄性高度可育，温度对降低雄性育性没有明显影响，把这类雄性不育称为“光敏型细胞质雄性不育”（ＰＣＭＳ）。ＰＣＭＳ表现为雄蕊雌化，组织学研究表明，在雌化雄蕊内有不完全胚珠结构，而没有绒毡层细胞和花粉粒。植株的小花分化期是光敏感时期。ＰＣＭＳ可作为杂交小麦生产的一种新方法，称为“两系法”。光敏型胞质雄性不育系在短日照条件下通过自交保持和繁殖，在长日照条件下与父本杂交产生杂交种子。与利用提莫菲维细胞质不育的杂交小麦生产体系大不相同，这一方法仅需要光敏型胞质雄性不育系和父本品系。     

波兰小麦品系XN555×普通小麦品系中13衍生重组自交系(RILs)群体中籽粒品质相关性状QTL定位

小麦籽粒品质相关性状属于数量性状,由多基因控制。为了探索小麦(Triticum aestivum L.)品质相关性状的遗传基础,以波兰小麦(Triticum polonicum L.)品系XN555×普通小麦品系中13产生的重组自交系(recombinant inbred lines,RILs)群体(包含99个F10株系)为研究材料,采用SSR(simple sequence repeat)分子标记技术构建遗传连锁图谱;根据2012年和2013年的表型数据,采用完备区间作图法(inclusive composite interval mapping,ICIM)定位籽粒硬度、籽粒蛋白质含量、面粉蛋白质含量和湿面筋含量等品质性状QTL。获得了由241个SSR标记位点组成的A、B染色体组的14个连锁群图谱,覆盖基因组1 338.92 cM,标记间的平均遗传距离为5.56 cM。共定位24个品质性状QTL,分布在1A、3A、4A、5A、6A、1B、2B、3B和5B等9条染色体上。其中,籽粒蛋白质含量和面粉蛋白质含量各7个QTL,湿面筋含量和籽粒硬度各5个QTL,4个性状的单个QTL可分别解释表型变异的8.30%～29.69%、6.90%～29.50%、10.10%～18.43%和7.93%～30.49%。两年都在6A染色体的Xbarc104～Xcfa2114标记区间内与Xbarc104相距1.2 cM处检测到湿面筋含量QTL,并于2012年和2013年分别检测出了面粉蛋白质含量和籽粒蛋白质含量的QTL。本研究为利用波兰小麦改良普通小麦以及在小麦品质改良中应用分子标记辅助选择提供依据。     

D~2型山羊草细胞质对普通小麦性状影响的研究

以含有粗厚山羊草 (6 X)、牡山羊草、瓦维洛夫山羊草等 D2 型异源细胞质的 3个稳定普通小麦(Triticum aestivum)异质系为材料 ,分别与 6个普通小麦品系杂交 ,调查该细胞质对供试小麦育性、生长势和主要农艺性状的影响。结果表明 :D2 型细胞质对普通小麦的育性反应差异性显著 ,相对而言牡山羊草细胞质对杂交小麦的生产利用价值更大 ,对普通小麦农艺性状无不良的细胞质效应 ,能改良小麦品质和提高小麦对白粉病的抗性。     

-IPT基因小麦饲喂小白鼠的安全性

 为了研究转基因小麦是否会对人类健康存在潜在的不良影响,分别用转P_SAG12-IPT基因西农1376小麦与普通西农1376小麦饲喂小白鼠,对两组小白鼠的亲代和子代的血常规,血液生化指标进行了检测,并分别解剖取其肝脏、肾脏、大肠、肺脏、大脑、睾丸等组织作切片观察。结果表明：饲喂转基因小麦的处理组和对照组小白鼠的各项指标相比较均无显著性差异,说明转P_SAG12-IPT基因小麦对小白鼠的健康无明显的不良影响,初步推断食用转PSAG12-IPT基因小麦对人类也可能是安全的。     

柳枝稷苗期发育速度差异显著的2类幼苗生理特性比较

旨在生理生化水平上探索柳枝稷苗期慢发育的机理。采用栽培品种‘Alamo’的2个单株(编号为Ma和Mg)收获的种子为材料,在播种后16、24和32d分别对生长发育快(简称快发育苗)和生长发育慢(简称慢发育苗)的2类幼苗进行生长相关的生理指标测定和比较分析。结果表明:慢发育苗地上部分和地下部分鲜质量、干质量显著小于快发育苗,且根长较短,根数较少,但两者根冠比、根系活力无显著差异;慢发育苗与快发育苗相比还原型谷胱甘肽(GSH)质量分数在前期较低,但两者叶绿素、可溶性糖、淀粉、纤维素、可溶性蛋白、全氮和游离氨基酸质量分数总体上无显著差异;慢发育苗脱落酸(ABA)质量分数总体上比快发育苗高,赤霉素(GA)质量分数24d时较低,IAA/ZR比值32d时较低。Ma和Mg同种类型幼苗根长、16d时GSH质量分数、32d时IAA/ZR比值存在显著差异,根数、ABA质量分数和24d时GA质量分数无显著差异。柳枝稷苗期根系不发达,前期GSH质量分数较低,内源激素ABA质量分数较高,中期GA质量分数和后期IAA/ZR比值较低对柳枝稷苗期慢发育的形成有重要影响。     

小麦成熟胚高效再生基因型筛选及愈伤组织生理特性评价

为了提高小麦组织培养效率,筛选可用于遗传转化的小麦高效再生基因型,通过比较56个小麦品种(系)成熟胚组织培养的出愈率、胚性愈伤率、褐化率、分化率、实际成苗率和单位数量成熟胚的理论成苗率,对其组培能力进行了鉴定,并研究了成熟胚愈伤组织形成过程中部分生理性状的变化情况。结果表明,筛选出了XNCW2、鲁麦14、宝丰228、XNCW4、徐州856、陕150、XNSQ42、XNSQ29、XNSQ04和新麦11共10个具有高频再生能力的小麦品种(系),实际成苗率均在20%以上,单位数量成熟胚的理论成苗率在5%以上。不同基因型小麦成熟胚的出愈率、胚性愈伤率、分化率、实际成苗率和单位数量成熟胚的理论成苗率的变异系数分别为14.94%、73.95%、84.89%、109.47%和156.54%,说明组织培养从脱分化到成苗的过程中对小麦基因型的依赖性逐渐增强。愈伤组织的SOD活性与胚性愈伤率和成苗率显著正相关,表明SOD活性较强的愈伤组织再生能力较强;可溶性蛋白含量与褐化率极显著正相关,表明可溶性蛋白含量更高的愈伤组织再生能力较弱。