黄淮麦区部分骨干品种重要基因等位类型分析及全基因组优异位点挖掘

为了从分子水平上了解黄淮麦区部分骨干品种(尤其是西农系列品种)的春化和光周期特性、矮秆基因、抗赤霉病基因类型及全基因组优异位点的分布,以西农979、西农511等近年黄淮麦区主栽小麦品种(共64份)为材料,采用分子标记及小麦35K芯片对供试品种进行检测。结果表明,13份材料含有显性春化基因 Vrn-D1(20.3%),3份材料含有显性基因 Vrn-B1(4.7%),未检测到显性基因 Vrn-A1和 Vrn-B3;除中国春和宁春45外,其余62份材料均含光周期不敏感基因 Ppd-D1a;9份材料携带矮秆基因 Rht-B1b,28份材料携带矮秆基因 Rht-D1b,35份材料携带矮秆基因 Rht8;15份材料同时含有 Rht-D1b和 Rht8;苏麦3号和兰考198含抗赤霉病基因位点 Fhb1。芯片检测结果发现,西农系列品种亲缘关系较近,共含有1 049个特异SNP,集中在2A和6B染色体上,这些位点可能是决定西农系列品种区别于其他品种的重要遗传位点;所有参试材料共含有1445个相同的SNP位点,集中在2D和3B染色体上。     

小麦品种西农979广适性简析及育种启示

为给广适性小麦育种提供借鉴,本文对优质广适性小麦品种西农979的性状进行了解析。小麦品种西农979广适性的遗传基础有两个：一是春性发育特性与匍匐苗相的结合,在发育方面打破了春性与耐寒性的连锁;二是群体调节能力强且综合抗性好,育种上聚合了众多亲本的优良性状。在气候变暖的大趋势下,通过发育调控提早熟期将成为育种取得突破的着力点。     

不同麦区小麦品种穗发芽抗性及其与穗部性状的相关性

为探究不同麦区小麦品种的穗发芽抗性及其与穗部性状的相关性,以黄淮冬麦区(南片和北片)、北部冬麦区及长江中下游麦区的235份小麦品种为试验材料,选用2个能够有效用于穗发芽抗性筛选的分子标记Vp1B3和WMC104,结合整穗发芽试验,对各麦区小麦品种穗发芽抗性进行鉴定,并分析穗发芽抗性与穗部及籽粒性状间的相关性。结果表明,长江中下游麦区小麦穗发芽抗性显著高于其他三个麦区,其供试小麦品种60%以上达到抗性等级,其余三个麦区中达到抗性等级的品种均不超过30%;供试品种中,扬麦10号、荆麦103、川农16等15个品种为高抗穗发芽品种,发芽率均值为4.85%,是穗发芽抗性育种中的重要抗性资源。整穗发芽率与穗部及籽粒性状相关性分析表明,穗发芽率与籽粒颜色极显著正相关,与小穗密度、千粒重、籽粒宽度等显著正相关。在育种过程中,可将籽粒颜色、小穗密度、千粒重及籽粒宽度等作为抗穗发芽小麦品种的重要参考指标。     

黄淮麦区部分小麦和国外引进小麦GS2等位基因的检测及其与农艺性状的关联分析

为明确黄淮麦区TaGS2等位基因的分布状况及其与主要农艺性状的关系,对黄淮麦区2008年之前育成的种质材料、新育成的品种(系)及国外引进材料,用TaGS2-A1、TaGS2-B1和TaGS2-D1等功能标记鉴定对应的基因,并结合相关农艺性状发掘优势单倍型。结果表明,黄淮麦区2008年之前育成的种质材料和新育成品种(系)中TaGS2等位基因分布频率存在一定的差异;TaGS2-A1b、TaGS2-B1b和TaGS2-D1a是优势TaGS2等位基因,TaGS2-A1b在小麦抽穗期、株高和小穗数的改良上是优势单倍型,但在新育成的品种(系)中有下降的趋势,TaGS2-D1a能够显著增加小穗数、穗粒数和穗粒重,在各类材料中的比例都较高;TaGS2-B1b是提高千粒重的优势单倍型。因此,在黄淮麦区小麦穗部性状改良中TaGS2-B1b和TaGS2-D1a的作用显著,尤其是TaGS2-D1a,同时黄淮麦区种植小麦遗传多样性在减少,一些优势单倍型未受到重视,应对地方品种和一些国外引进材料加以利用。     

中国小麦地方品种的SSR遗传多样性分析

【目的】揭示我国主要麦区小麦地方品种的遗传多样性。【方法】选用分布于小麦各染色体臂上的42对SSR引物,对我国10个麦区81个小麦地方品种的遗传变异情况进行分析。【结果】共检测到316个等位变异,单个引物扩增的等位变异为1～17个,平均为7.5个。参试小麦地方品种的多态信息含量PIC值为0～0.90,平均为0.63。平均等位变异数A基因组D基因组B基因组,平均PIC值各基因组间差异不大。遗传多样性最丰富的麦区是黄淮冬麦区和西南冬麦区。聚类分析结果表明,来自同一生态区的全部材料没有完全聚在一起,但冬麦区和春麦区材料间差异较明显。【结论】我国小麦地方品种具有较高的遗传变异,不同麦区间遗传多样性差异较大。     

西农979中长穗偃麦草（Thinopyrum ponticum）的遗传成分分析

西农979是我国黄淮麦区优质高产、早熟耐寒兼抗赤霉病的小麦新品种。十倍体长穗偃麦草（Thinopyrum ponticum）7E染色体携带有抗赤霉病和抗叶锈病等多种抗性基因。为明确西农979品种的遗传基础,以西农979及其主要供体亲本小偃6号、早优504、陕229、陕213和西农881为材料进行系谱分析,结果表明,西农979及其主要供体亲本陕229、陕213、西农881均为小偃6号的衍生系;小偃6号是十倍体长穗偃麦草的衍生系。在此基础上,利用十倍体长穗偃麦草7E染色体上106个特异分子标记进行分析,发现有6个标记在西农979和小偃6号中扩增出了十倍体长穗偃麦草的特异片段,西农979和小偃6号均携带有十倍体长穗偃麦草7E染色体短臂上分子标记Xwmc653-Xwmc809之间的75.10~77.46cM区段,标记Xcfd31-Xgwm350之间的86.16~87.32cM区段,以及7E染色体长臂标记Xmag1932-Xdauk144之间的147.71~149.51cM区段。结果表明,西农979携带的十倍体长穗偃麦草7E染色体上的遗传物质源自小偃6号,这为进一步研究和利用西农979提供了理论参考。     

彩色小麦株高与籽粒性状的全基因组关联分析

彩色小麦的产量通常低于普通白粒和红粒小麦,籽粒偏小是原因之一。为解析控制彩色小麦产量性状的遗传基础,分析了239份彩色小麦品种（系）在4个环境下的表型特性和16 K SNP芯片基因型数据,对株高和籽粒性状（千粒重、籽粒长、籽粒宽和籽粒长宽比）的QTL进行了全基因组关联分析（genome-wide-association-study, GWAS）。结果显示,各表型性状的变异系数为5.11%~32.91%,广义遗传力为71.88%~97.00%,多数性状之间具有显著相关性。通过GWAS共筛选出26 728个多态性SNP标记,定位到了17个与目标性状显著相关的稳定QTL位点,分布在1A、1B、1D、2B等12条染色体上,单个QTL解释5.26%~11.66%的表型变异,其中在3个环境下均被检测到的QTL有5个,分别为QPh.nwafu-4B.1、QKlwr.nwafu-1D、QKlwr.nwafu-4D、QKlwr.nwafu-5B.1和QKlwr.nwafu-6A.2;共发现10个未见报道的新QTL位点,分别为与株高相关的QPh.nwafu-4B.3,与千粒重相关的QTkw.nwafu-3B和QTkw.nwafu-6A,与籽粒长宽比相关的QKlwr.nwafu-1A、QKlwr.nwafu-1B、QKlwr.nwafu-4A、QKlwr.nwafu-5B.2、QKlwr.nwafu-6A.1和QKlwr.nwafu-6A.2。这些QTL位点初步表明了彩色小麦株高与籽粒性状基因位点的分布、组成,可为彩色小麦产量遗传改良提高参考。     

小麦黄绿近等基因系主要生理特性及叶绿体形态结构的比较

探索小麦(Triticum aestivum)叶绿素合成及叶绿体形成发育的遗传和生理机制对小麦高光效育种具有重要意义.为研究叶色变异形成的生理机制及其对叶绿体形成发育的影响,本研究以新创制的3个黄绿小麦近等基因系(near-isogenic lines,NILs)(黄化系1-20YY、黄绿系1-20YG和绿色系1-20GG)为材料,研究不同发育时期的叶片可溶性物质含量和抗氧化酶系统活力等性状,并对其叶绿体形态结构进行了比较分析.结果表明,叶色黄化对叶片可溶性糖含量和可溶性蛋白质含量的影响远大于其对游离脯氨酸含量的影响,除苗期黄化系1-20YY的可溶性糖含量和可溶性蛋白质含量显著低于黄绿系1-20YG和绿色系1-20GG(P＜0.05),各发育期黄绿系1-20YG的可溶性糖含量和可溶性蛋白质含量与绿色系1-20GG的差异不显著.同时,叶色黄化对叶片抗氧化酶系统的活性有一定的影响,其中对过氧化物酶(peroxidase,POD)活性的影响大于其对超氧化物歧化酶(superoxide dismutase,SOD)和过氧化氢酶(hydrogen peroxidase,CAT)活性的影响.从3个NILs的叶绿体形态结构比较分析结果可以看出,黄化系1-20YY叶绿体多呈不规则状且分布趋向叶肉细胞中央,其基质类囊体和基粒类囊体不发达且联结不紧密,与绿色系1-20GG叶绿体形态结构差异明显;而黄绿系1-20YG叶绿体形态与绿色系1-20GG有差异,多呈近球形,但其超微结构与1-20GG系基本一致,基质类囊体和基粒类囊体较发达且联结较为紧密.研究结果为进一步探讨叶色黄化的生物学机制提供了基础资料.     

小麦品系“西农1718”黄化突变体的主要农艺性状及细胞遗传学观察

为探究冬小麦品系"西农1718"自然黄化突变体的突变原因,连续多年对该突变体进行田间观察、记载和考种,并对其花粉母细胞减数分裂和花粉粒活性进行观察和检测.结果发现,突变体叶色自出苗即与突变亲本有差异,随着生育进程,黄化程度加深.其中,极端黄化类型(金黄株)植株矮小,孕穗期至开花期前后死亡;黄-绿中间型植株茎、叶、穗呈不同程度的黄绿色,发育时期较突变亲本晚6～8 d,苗相显弱,能结实,但结实率、粒重和发芽率有所降低.黄绿中间型突变体花粉母细胞染色体数目和减数分裂正常,花粉活力也正常.     

小麦1BL/1RS和7DL·7Ag易位对小麦主要农艺性状的遗传效应

为了解染色体易位对小麦农艺性状的影响,以豫农982(1BL/1RS易位系)和wheatear(7DL.7Ag易位系)杂交后代的900个F2群体及其F2∶3家系为实验材料,对F2群体进行1BL/1RS易位和7DL.7Ag易位类型的分子检测,并对F2群体及F2∶3家系的主要农艺性状进行田间调查(F2群体的农艺性状仅作参考,重点分析F2∶3家系的农艺性状)。结果表明,(1)STS标记Lr19130与SSR引物Xgwm428联合使用可作为共显性标记鉴定纯合与杂合的7DL.7Ag易位,完善了7DL.7Ag易位的分子检测方法;(2)1BL/1RS易位可显著降低株高,提高穗粒数与小穗数;(3)7DL.7Ag易位在籽粒千粒重和饱满度上有显著的正向作用,但7DL.7Ag易位的穗粒数显著低于非7DL.7Ag易位,且有延迟小麦成熟和增加株高的趋势;(4)1BL/1RS和7DL.7Ag双重易位可同时提升小穗数和千粒重,但穗粒数减少。