小麦茎秆实心度对茎秆强度的影响及相关性状QTL分析

在QTL水平上研究茎秆实心度与强度的遗传关系及实心度对茎秆强度的影响,为小麦抗倒伏育种提供依据。利用普通小麦宁麦18与实秆小麦种质"武云实秆"的F2群体和F2:3家系,对小麦茎秆强度、实心度及影响实心度的相关性状包括厚径比、壁厚、茎粗和髓腔直径进行了相关分析,并对茎秆强度相关性状QTL进行分子标记定位及遗传效应分析。结果表明小麦茎秆强度与厚径比、壁厚均呈极显著正相关,与髓腔直径呈极显著负相关。基于复合区间作图法进行QTL定位,检测到与茎秆强度、厚径比、壁厚、茎粗和髓腔直径相关QTL共23个,分布在1B、3B、4A、4B、5A上,表型贡献率3.5%~44.0%。在染色体3B、4A和5A上的标记区间gwm547–gwm247、wmc718–wmc468和gwm156–gwm443均检测到贡献率很高的茎秆实心度相关QTL,说明在这3条染色体上可能存在控制茎秆强度的主效QTL。用普通小麦宁麦13(N13)×武云实秆的24个F7家系检验分子标记gwm247的可靠性表明利用标记gwm247选育茎秆实心度优于宁麦13的概率较大。研究结果为进一步精细定位相关主效QTL以及分子标记辅助改良小麦茎秆强度奠定了基础。     

小麦Wx基因近等基因系的创制及其对直链淀粉含量、面条感官品质的影响

为明确不同Wx基因对小麦直链淀粉含量的影响以及筛选面条品质优异的基因型,以糯小麦品系Caiwx (aabbdd)为3个Wx基因隐性突变供体亲本,以扬麦01-2 (AABBDD)为轮回亲本,利用连续回交结合花粉碘染、STS标记和同工酶标记检测方法,创制了8种Wx基因纯合基因型的近等基因系,其基因型分别为AABBDD、AABBdd、AAbbDD、AAbbdd、aaBBDD、aaBBdd、aabbDD和aabbdd。利用这些基因型探讨了不同Wx基因对直链淀粉含量及面条感官品质的影响。结果表明,各系的直链淀粉含量为0.9%~24.8%,系间差异显著;糯小麦型(aabbdd)直链淀粉含量最低,双缺失型和单缺失型其次,双缺失型中aaBBdd型含量最高,单缺失型中AAbbDD型含量最低,表明Wx-B1对直链淀粉的合成作用最大。糯小麦型面条的色泽、表观、软硬度、黏性、韧性得分以及总分显著低于其他类型及轮回亲本扬麦01-2;单缺失型面条的色泽、表观得分、总分显著高于轮回亲本扬麦01-2,其中aaBBDD型面条品质表现突出,与市售优质面条粉“雪花粉”制作的面条得分相当,而其他7种基因型及轮回亲本扬麦01-2的面条评分均显著低于雪花粉。说明可以通过遗传操作Wx基因培育优质面条小麦品种。     

小麦株高QTL的定位及对重要农艺性状的多效性分析

株高作为小麦育种的重要指标,对产量具有较大的影响。为进一步挖掘小麦株高的数量性状位点（quantitative trait loci,QTL）,本研究以扬麦12和偃展1号杂交得到的包含205个家系的重组自交系（recombinant inbred lines,RIL）群体为材料,利用小麦55K SNP芯片构建高密度遗传图谱,结合 3年共6个环境的表型数据对株高性状进行QTL定位分析。结果表明,在染色体2B（1）、4B（1）、4D（1）、5A（1）、5B（1）和7D（2）上共检测到7个与株高相关的QTL。QPh.yaas-4B、QPh.yaas-5A和QPh.yaas-7D.1的矮秆效应来源于扬麦12,其余4个QTL的矮秆效应来源于偃展1号。在6个环境下都能检测到的位点是QPh.yaas-4B和QPh.yaas-4D,对株高的贡献率分别14.50%~24.09%和19.01%~29.80%,经过比对发现,这2个QTL分别是Rht1和Rht2。QPh.yaas-5A在5个环境下被检测到,对株高的贡献率为3.29%~5.36%;QPh.yaas-2D和QPh.yaas-7D.2在4个环境中均被检测到,对株高的贡献率分别为3.45%~6.14%和3.16%~4.10%;QPh.yaas-5B和QPh.yaas-7D.1分别在2个和3个环境中被检测到,对株高的贡献率分别是2.27%~5.09%和2.72%~4.82%。QTL比较分析后发现,QPh.yaas-7D.1和QPh.yaas-7D.2可能是新的株高位点。研究Rht-B1和Rht-D1对千粒重、穗长和穗粒数的效应,发现Rht-B1位点对这些农艺性状无显著效应,Rht-D1位点仅对千粒重有显著效应,其株高增效等位变异可显著增加千粒重。在自然群体中验证Rht-B1和Rht-D1的效应结果与RIL群体结果一致。     

扬麦17/ 宁麦18的F2群体穗部性状QTL定位

小麦穗部性状特别是穗顶部、基部结实性对穗粒数的建成及产量具有重要影响。为给QTL精细定位、基因克隆及穗部性状分子标记的开发和辅助选择奠定基础,本研究以扬麦17与宁麦18杂交获得的310个F₂群体及其衍生的F_2:3家系为材料,构建了一个由215个SSR标记组成的全长为1 717 cM的遗传连锁图谱,共覆盖19条染色体（1D和6A未涉及）,标记间平均距离为7.99 cM,并对6个穗部性状进行QTL定位。利用复合区间作图法共检测出22个QTL,分布在1A、1B、2B、2D、3B、3D、4B、5A、5B和7A染色体上。其中,穗顶部结实粒数QTL有7个,穗基部结实粒数QTL有2个,穗长QTL有5个,总小穗数QTL有3个,不育小穗数QTL有2个,穗粒数QTL有3个,表型贡献率为2.56%～13.66%。控制穗顶部和基部结实粒数QTL的增效基因来源于宁麦18,表明该品种可作为具有高产潜力的小麦育种材料加以利用。     

小麦育种选育实践

小麦育种选育是一门实践性和艺术性很强的专业科学,需要细心观察,大量积累,深入思考.通过对作物不同生长阶段的深入观察,结合配组材料的生育特性,明心见性,细致入微,才能发现各材料及群体在整个生长发育过程中以及各阶段不同的形态变化.对待选种圃的分层认识,对作物生育进程变化的观察逐层深入,对小麦各过程表现及考种数据综合考察,更表现为艺术化评价.生物在生长发育过程表现出多样性及世代相对稳定性是对客观世界的真实反映.因此,从小麦产量角度来分析,提高产量潜力尤为重要.基于此,集中从穗数、穗粒数及千粒质量等方面来论述小麦育种选育的具体实践过程.     

栽培措施对弱筋小麦品种扬麦20产量、品质和氮肥农学利用率的影响

以弱筋小麦扬麦20为研究对象,采取田间裂区试验,研究了播期、播种密度和施氮量对其产量、品质和氮肥农学利用率的影响。结果表明,播期、施氮量和密度都对产量具有显著影响,穗数和千粒质量是扬麦20产量形成的关键因子,品质性状和氮肥农学利用率主要受播期和施氮量影响,随着施氮量增加,籽粒蛋白质含量显著升高,氮肥农学利用率显著降低。本试验中扬麦20在播期11月4日,密度每1 hm~22.25×10~6,施氮量180 kg/hm~2处理下,产量和弱筋品质最为协调,氮肥农学利用率可达12.92 kg/kg。     

23个小麦品种春化特性主成分分析及聚类分析

为了合理利用小麦种质资源,给小麦新品种选育提供材料,收集了国内七大小麦生态区23份品种为试验材料,对茎蘖数、叶绿素含量、苗期株高、拔节期、抽穗期、开花期、成熟期、千粒质量、成穗数、穗粒数10个农艺性状进行主成分及聚类分析。主成分分析表明,从10个农艺性状中可提取拔节期生长因子、开花期生长因子、成穗数产量因子、抽穗期生长因子、千粒质量产量因子共5个主成分,占其总信息量的91.2%。利用这5个主成分因子为综合指标进行系统聚类,在遗传距离为26.64的水平上将23个品种划分成4个类群,即春性弱春性类、冬性半冬性类、强春性类、强冬性类,春化生育特性相近的大部分被分在1个类群,同时表明主成分中以拔节期、抽穗期、开花期构成生长因子,千粒质量、成穗数构成产量因子,较能真实地表现春化生育特性,尤其以拔节期为主效应,至抽穗期、开花期等快速生长阶段表现更具反映春化发育特性的本质。     

CIMMYT小麦种质C615抗叶锈病QTL分析

由Puccinia triticina引起的叶锈病是小麦主要病害之一, 引进种质C615具有叶锈病成株期抗性, 但其抗病性遗传机制尚不清楚。本研究以抗病亲本C615与高感叶锈病亲本宁麦18构建的F_2:7代重组自交系群体为材料, 利用337对多态性SSR标记构建遗传连锁图谱, 结合2016、2017连续两年的叶锈病鉴定结果进行复合区间作图, 结果在1BL、2DS、3BS、4DL和6BS染色体上共发现了5个抗性QTL, 暂命名为QLr.njau-1BL、QLr.njau-2DS、QLr.njau-3BS、QLr.njau-4DL和QLr.njau-6BS。其中, QLr.njau-1BL、QLr.njau-3BS和QLr.njau-4DL在两年均被检测到, 分别解释10.1%~15.7%、10.9%~13.5%和8.2%~9.0%的表型变异; 另2个QTL只在一年被检测到, 解释6.2%和9.2%的表型变异。除QLr.njau-2DS外的4个抗性QTL均来源于抗病亲本C615。QLr.njau-1BL和QLr.njau-4DL分别与已报道的慢病性基因Lr46、Lr67在同一区域, QLr.njau-3B可能为一个新的抗叶锈病QTL。此外, 本研究在C615/扬麦13 (轮回亲本)BC₄F₅回交群体中选出了15个农艺性状优良且抗叶锈病的株系, 利用与C615所含抗性QTL紧密连锁的7个SSR标记对其进行基因型检测, 结果显示所有这15个株系均含有来自C615的抗性QTL, 且有3个株系聚合了全部抗性位点, 表明C615可作为抗源亲本用于高产、抗病育种。本研究结果将为分子标记选育抗叶锈品种提供材料和技术支撑。     

不同小麦品种籽粒灌浆、脱水特性及其与产量和品质的关系

【目的】鉴选具有灌浆脱水快、丰产性好且籽粒品质优的小麦品种,避免迟播条件下小麦遭遇高温逼熟的危害。【方法】以全国5个生态区的11份小麦品种为材料,分析其灌浆脱水特性、籽粒产量和品质表现。【结果】最大灌浆速率和灌浆持续时间均与生理成熟期籽粒质量呈显著正相关关系,并能最终反应收获期籽粒产量。所有参试品种中济麦22产量最高,达6 195 kg·hm^-2,其次云麦53为5 898 kg·hm^-2;郑麦7698和绵麦367产量分别居第3和第4。济麦22灌浆脱水快,且灌浆高峰持续时间长,其籽粒品质符合长江中下游地区中、弱筋型小麦的选育需求,绵麦367的籽粒品质达优质弱筋标准。研究还发现,籽粒脱水阶段表现出籽粒质量不稳,其原因可能是存在小麦籽粒回浆所致。【结论】协调最大灌浆速率和灌浆持续时间有利于提高籽粒产量和脱水速率;生产上可通过调优栽培措施改善和提高中筋、弱筋型小麦品种籽粒品质,并结合籽粒品质检测和鉴选提高品质育种准确性。     

小麦DNA去甲基化酶基因全基因组鉴定及其在籽粒发育中的表达分析

DNA去甲基化酶（dMTase）是一种高度保守的表观遗传修饰因子,涉及许多生物学过程,包括生长发育、应激反应和次生代谢。本研究基于小麦基因组数据,对小麦 DNA去甲基化酶基因（TadMTase）进行了全面鉴定和生物信息学分析。结果表明,小麦基因组中包含18 个TadMTase基因,分布于小麦15条染色体上。系统进化分析将TadMTase分为 ROS、DML3、DML4 和 DML5等 4个亚家族,亚家族之间的TadMTase基因序列长度和内含子数量存在差异,但同一个系统进化树分支中的亚族成员具有高度相似的基因结构、保守 motifs 和结构域,为植物dMTase基因家族的直系同源基因,在进化方面具有保守性。亚细胞定位预测TadMTase均定位于细胞核中;通过与小麦祖先物种的进化及共线性分析,发现在小麦异源六倍体形成过程中存在部分TadMTase基因丢失;TadMTase基因家族启动子区域包含大量光信号、植物激素、胁迫响应和生长发育等相关顺式作用元件;转录组数据分析表明TadMTase基因在不同组织器官和籽粒发育不同时期表达模式不同,有一定的组织特异性。进一步RNA-Seq和荧光定量PCR分析表明TaROS1b-1A.1和TaROS1a-5A/D分别在籽粒的种皮和胚乳发育时期显著上调表达,且在强筋和弱筋小麦品种中表达存在差异。结果为TadMTase 基因在调控小麦籽粒生长发育及其品质形成中的调控机制提供参考。