杀雄剂CH1对冬小麦雄性不育的效应研究

为探讨化学杀雄剂CH1对冬小麦雄性不育的诱导效果及其与乙烯利的互作效应、筛选CH1最佳使用剂量和表面活化剂组合,用6个CH1剂量水平、7种表面活化剂和3种浓度的乙烯利进行不同配伍组合,对不同组合处理下3个小麦品种的农艺性状、雄性不育率和饱和授粉结实率进行了分析。结果表明:(1)在15~30 g·hm^(-2)剂量下,CH1可诱导3个品种雄性不育率达95%以上,说明CH1具有诱导小麦雄性不育的作用;随CH1剂量的增加,3个品种的饱和授粉结实率均呈下降趋势,其中20~30 g·hm^(-2)处理的饱和授粉结实率明显偏低,推测雌蕊受到了一定的伤害;(2)观察花药和雌蕊发育情况,发现未喷施CH1的植株花药大且开裂,羽毛状柱头较大,而CH1处理的不育株花药瘦小,呈剑状,不开裂,羽毛状柱头较小;(3)随着CH1剂量的增加,3个品种均表现出株高逐渐降低和抽穗期延迟的现象,CH1对旗叶的药害反应因品种不同存在差异;(4)CH1剂量为10 g·hm^(-2)时,与其他表面活化剂相比,NE1820对普冰151的旗叶伤害较轻,对株高无明显抑制作用,可提高饱和授粉结实率;(5) CH1剂量为15 g·hm^(-2)时,添加2种浓度乙烯利后,3个品种的株高比未添加乙烯利降低,抽穗期延迟,其中添加5 mL·L^(-1)乙烯利后3个品种均能达到100%雄性不育,并且饱和授粉结实率相比未添加乙烯利平均高7%左右。因此,CH1采用15 g·hm^(-2)剂量,配伍1%NE1820和5 mL·L^(-1)乙烯利可诱导小麦产生完全的雄性不育,且获得较高的授粉结实率,可作为杂交小麦制种候选方案进一步研究与利用。

化学杀雄剂CH1诱导的小麦雄性不育花药转录组学及相关基因表达的分析

为了揭示化学杀雄剂CH1诱导雄性不育的作用机理,以小麦品种普冰151为试验材料,利用测序技术对化杀不育系(FHS)和正常可育系(FZC,对照)的花药RNA进行转录组学分析,筛选差异表达基因,并进行GO、KEGG富集分析及实时荧光定量PCR分析。结果表明,FHS和FZC之间筛选出差异表达基因共3 895个,其中上调表达基因1 334个,下调表达基因2 561个,主要富集在碳水化合物代谢、多糖代谢、外部结构组织、细胞壁组织等;经KEGG分析,差异基因主要集中在戊糖和葡萄糖醛酸转化、淀粉和蔗糖代谢利用等通路中。利用实时定量PCR技术对转录组数据中所筛选出的5个表达差异较大的基因进行验证,在花药发育的单核期,处理与对照相比,这5个基因表现出不同的上下调趋势;而在二核期和三核期,这5个基因都表现出明显的下调趋势,推测这5个基因的下调表达有可能与化杀不育系花粉的败育有关。

337份小麦品种籽粒相关性状的全基因组关联分析

小麦籽粒大小和形态是决定产量的主要因素之一,挖掘籽粒相关性状的关联位点,筛选相关候选基因为提高小麦产量奠定了重要基础。本研究以337份小麦品种作为研究对象,利用Q+K混合线性模型(MLM)在3个环境(E1:2020年陕西杨凌;E2:2020年陕西斗口;E3:2021年陕西杨凌)下对小麦的千粒重、粒长、粒宽以及籽粒长宽比4个性状进行了全基因组关联分析(GWAS)。在3种环境中,不同小麦品种的4个籽粒性状都表现出了广泛的表型差异,变异系数为5.31%~14.76%,其中粒长的变异幅度最小,千粒重的变异幅度最大。GWAS结果表明,49个显著SNP位点至少在2个环境中被检测到,分布在除1B、4A和7D外的染色体上,解释了3.36%~12.73%的表型变异。检测到一因多效位点31个,在5A染色体上检测到3个环境下与3个籽粒性状(千粒重、粒长、粒宽)稳定相关的位点,表型贡献率为3.51%~7.74%。对稳定关联的SNP位点上下游各200 kb的物理区间内进行候选基因挖掘,筛选到5个(TraesCS2B01G225400、TraesCS4D01G016900、TraesCS5A01G454100、TraesCS5B01G459500、TraesCS6B01G064000)可能与小麦籽粒性状相关的基因,分布在2B、4D、5A、5B和6B染色体上。

小麦转录因子TaMYB5-like转录自激活能力及其参与生理型花粉败育过程表达模式研究

化学杂交剂SQ-1诱导的小麦花粉败育是一个复杂的生理代谢过程,TaMYB5-like被发现参与此过程。为了解TaMYB5-like基因在SQ-1诱导小麦生理型花粉败育过程中的作用,以SQ-1诱导的小麦生理型雄性不育系PHYMS-1376和对照可育系CK-1376四分体、单核早期、单核晚期、二核期和三核期花药为试验材料,克隆TaMYB5-like基因,并对其进行序列结构、生物信息学、表达模式、亚细胞定位及转录自激活效应分析。结果发现,TaMYB5-like基因序列长5 207 bp,其cDNA长为1 133 bp,其中CDS序列长819 bp,编码272个氨基酸,含有2个SANT结构域,分子量为29.36 kDa,无信号肽,无跨膜结构,亚细胞定位在细胞核内;TaMYB5-like基因启动子涉及光响应、逆境胁迫响应、茉莉酸甲酯响应等顺式作用元件。自激活效应发现,TaMYB5-like蛋白的自激活区段位于N端,合适浓度的AbA和3-AT可以抑制BD-TaMYB5-like和BD-TaMYB5-like-N-SANT融合蛋白的自激活性;随着蛋白质氨基酸序列的截断,自激活性呈降低趋势。与CK-1376相比,PHYMS-1376四分体和单核早期花药中TaMYB5-like表达量差异不显著;花药发育到单核晚期、二核期和三核期时,TaMYB5-like表达量显著增加;CK-1376和PHYMS-1376三核期时花药内TaMYB5-like表达量均最高。

外源脱水应答转录因子DREB基因在转基因小麦中的诱导型表达与抗干旱生理效果研究(英文)

以冬小麦品种 8901、5-98、99-92和 104等品种的幼穗和幼胚为材料,用基因枪转化含逆境诱导转录因子 DREB 和bar 基因的质粒 pBAC128F(7 024 bp)。经筛选与植株再生,共获得 70 多个转基因小麦植株及其后代株系。转基因株系经PCR 分析和 RNA 点杂交检测,结果表明外源转录因子 DREB 基因已稳定整合到转基因植株及其后代株系中,并且在部分后代株系中获得了表达。叶片脯氨酸含量测定表明,有 16 个转基因株系的脯氨酸含量与非转基因对照相比,增加相当显著,其中10个株系的脯氨酸含量在1 100 μg/g以上,比对照提高了2倍多。室内抗旱模拟实验表明,转基因株系停止浇水15 d 后,叶片仍然表现绿色,而对照叶片则失绿、枯干;复水 10 d 后,转基因株系恢复活力,对照则死亡。研究表明,利用逆境诱导型启动子(rd29B)来增强外源DREB基因的表达,能显著改良小麦的抗旱性。

应用灰色系统理论选育优良杂种小麦品种

利用灰色系统理论,对2001～2002年度杂种小麦品比试验结果进行了分析。结果表明,主要性状对杂种小麦产量贡献的关联度顺序为千粒重>穗数>穗粒数>株高。在各参试组合中,以西杂5号表现最好,其次为2611/8727,西杂1号。

杂交小麦强优势组合选配分析

选用8个表现突出的杂交组合,以小偃22作对照,从亲本和杂种一代产量性状、株型、株高、抗病性等农艺性状角度对其组合选配模式进行了分析。结果表明:8个组合在产量性状上均表现出正向的杂种优势。产量构成因素中以千粒重的优势为最大,其次为穗数和穗粒数;多穗型亲本与早熟大穗亲本型组配,且双亲株高在75～80cm左右,株型紧凑,抗病,较容易选配出理想的强优势组合,为杂种小麦生产实现产业化提供依据。

SQ-1诱导小麦雄性不育基因型再研究

SQ-1是一种新型小麦杀雄剂,为了研究杀雄效果及不同小麦品种对SQ-1反应的遗传差异,选择34个小麦品种(系),在小麦生长时期处于Feeks 8.0-9.0时,以5.0 kg／hm2 SQ-1水剂进行一次叶面喷施,参试品种均可达到95％以上的杀雄效果,这表明SQ-1与不同小麦品种不存在明显的互作,具有广谱杀雄效应;同时从中随机选取10个参试小麦品种进行人工饱和授粉,其结实率均能达到60％以上。

粘类小麦细胞质雄性不育基因的初步研究

许多细胞质雄性不育(CMS)基因涉及ATP合成酶基因或细胞色素氧化酶基因的片段,该研究选用中国春小麦(Triticum aestivum)的atp1+atp9、atp6、atp8、cox2、cox3、nad9和T型小麦不育系的orf256基因片段作探针,对粘类小麦不育系、保持系、恢复系及其F1进行Northern杂交分析,以探寻粘类小麦不育系的CMS候选基因.结果发现,atp6在4种粘类不育系中的转录本大于保持系;cox3在4种不育系中的转录本小于保持系.由此推测atp6或cox3基因可能参与了粘类小麦CMS的形成.

小麦显性多子房基因RAPD反应体系的研究

为了建立显性多子房小麦RAPD反应的最佳体系,保证反应结果的稳定性和可靠性,降低反应成本,在相同PCR扩增程序(94℃预变性5min,94℃变性1min,36℃退火1min,72℃延伸2min,45个循环,72℃延伸10min,4℃保存)下,对多子房小麦基因组DNA的RAPD扩增体系各参数进行比较筛选,创建其最佳反应体系为:25μl反应体系中,模板DNA50ng,10×PCR缓冲液2.5μl,dNTPs0.2mmol/L,Taq酶1u,Mg2+浓度为2.0mmol/L,ddH2O12.17μl,随机引物10ng。

野生大豆紫色酸性磷酸酶PAP1基因的克隆及分析

以低磷胁迫处理的野生大豆w343叶片为材料,根据大豆的GmPAP1基因设计一对特异引物,采用同源克隆的方法获得了野生大豆紫色酸性磷酸酶PAP1基因的cDNA序列,并将其命名为GsPAP1。该基因与已报道的大豆GmPAP1基因长度一致,均为999 bp,编码332个氨基酸,分子量为37.71 kD,等电点为7.38。但在cDNA的编码区共有9处发生了碱基的替代,其中有5处转换和4处颠换,有7处编码的氨基酸残基不同,其序列一致性达99.38%。系统进化树分析表明,野生大豆GsPAP1基因与大豆、羽扇豆、甘薯、葡萄等植物的PAP1基因有较高同源性。

GENESIS诱导小麦雄性不育活性窗口研究

在小麦大小分蘖达到适宜喷药期 ,而部分主茎 (大约 1%左右 )已经超过 Feeks9.0的情况下 ,为了检测GENESIS是否能有效地抑制这类主茎的自交结实 ,选择了 2 0个优势群亲本基因型小麦品种 (系 )进行了试验。结果表明 ,当小麦生长时期处于 Feeks9.0～ 9.8时 ,进行一次叶面喷施 ,所有参试品种仍可达到 95 %以上的杀雄效果 ,能够有效地抑制小麦自交结实 ,同时对其中 10个参试小麦品种进行人工饱和授粉 ,证明 GENESIS对雌蕊的育性没有明显影响。

脱水应答转录因子CBF1的克隆与转基因小麦的分子检测

根据已发表的小麦(T.aestivum)转录因子CBF1基因序列(GenBank Accession No.AF376136),设计引物从小麦品种‘京花1号’叶片中克隆出该基因,用拟南芥RD29B基因为启动子构建含CBF1基因的逆境诱导表达载体pBAC127F(6 967 bp),以‘99-92’、‘5-98’、‘104’和‘轮选987’等冬小麦品种(系)的幼穗和幼胚为材料,基因枪转化该表达载体。经筛选与植株再生,共获得14株转基因植株及其后代株系。这14个株系经PCR分析和点杂交检测,最终确认了5-98-40、5-98-41这2个株系为转基因株系,结果表明拟南芥RD29B启动子调控下的转录因子CBF1基因已稳定整合到转基因植株中。

化学杂交剂SQ-1诱导小麦雄性不育及与不同小麦品种互作效应的研究

以 18个小麦品种和不同剂量化学杂交剂 SQ- 1为处理 ,研究了 SQ- 1的杀雄效果及不同基因型小麦对 SQ- 1反应的遗传差异。结果表明 ,在适宜的 SQ- 1喷施剂量与时期下 ,供试品种均能被诱导产生大于95 %的雄性不育率。对参试品种而言 ,适宜时期为 Feekes8.0 - Feekes8.5 ,适宜剂量为 3.0～ 5 .0 kg/ hm2 ,以5 .0 kg/ hm2 效果最好。 SQ- 1与不同基因型小麦品种不存在明显的互作效应。

小麦抗蚜品种(系)或材料的抗性遗传测定及筛选

测定了部分小麦品种 (系 )或材料的丁布 ( DIMBOA)含量及几个和抗蚜性有关的物理性状 (叶、叶毛长度和密度 ,蜡质含量 ) ,同时对这些品种 (系 )或材料进行抗麦长管蚜( Macrosiphum avenae ( F.) )鉴定 ,统计其累计蚜量。结果表明 ,丁布含量及各物理性状与累计蚜量均成负相关关系。通过多目标综合决策分析 ,认为 1粒小麦 ( Triticum monococcum)和材料 98- 1 0 - 9是比较好的抗性种质资源 ,生产上广泛推广的千斤早是感蚜的品种。

3种新型化学杂交剂诱导小麦雄性不育效果比较

以杂种小麦新品种西杂一号和 1 6个小麦常规品种为供试材料 ,应用混合线形模型研究了 3种化学杂交剂 SQ- 1 ,GENESIS和 BAU94 0 3诱导小麦雄性不育的效果及对种子性状的影响。结果表明 ,SQ- 1在 3种化学杂交剂中的杀雄效果最好 ,并对杂交种种子的千粒重有提高作用 ;GENESIS和 BAU94 0 3不同程度对杂交种种子千粒重有降低作用 ,其中 BAU94 0 3影响更大 ;SQ- 1和 GENESIS对杂交种发芽率、发芽势和容重的影响与对照不喷药无显著差异 ,但 BAU94 0

小麦种子活力性状的遗传变异和相关研究(英文)

本研究利用12个普通小麦品种对10个种子活力性状的遗传变异和相关研究,表明除正常幼苗百分率外,其余种子活力性状在品种间均存在显著的差异。种子贮藏物质转换效率、电导率两个性状间及与其它性状均无显著的遗传相关,因此对他们的选择不会影响到其它性状。通径分析表明幼苗干重主要取决于种子贮藏物质转换效率、种子贮藏物质利用速率;发芽指数主要由平均发芽时间决定。电导率、发芽势、幼苗干重、种子干重、发芽指数、种子贮藏物质消耗比率6个性状表现中到高的遗传力、遗传变异系数和相对遗传进展,指明通过遗传育种手段改良这些性状是可能的。

小麦雄性不育系绒毡层异常代谢与小孢子败育的关系

【目的】研究小麦遗传型雄性不育系花药绒毡层降解及营养物质代谢,并揭示其与花粉败育的关系。【方法】以小麦S型1376不育系[(S)-1376(A)]及其保持系[(A)-1376(B)]为试材,在三核期分别用DAPI和KI-I2对花粉粒内淀粉积累进行染色观察;采用半薄切片技术对不育系(S)-1376和保持系1376绒毡层发育过程及多糖、脂类和蛋白等物质积累进行观察和比较;采用软件cellSens Entry和IPP 6.0分别计算图片中小孢子和绒毡层细胞的面积及分析各发育时期图像中的平均光密度值。【结果】与保持系1376比较,(S)-1376花粉粒被KI-I2染成浅黄色,表明三核期其花粉中无淀粉积累,花粉败育彻底;不育系(S)-1376绒毡层较保持系1376绒毡层细胞提前至四分体时期启动细胞程序化死亡(PCD)过程;不育系(S)-1376花粉核发育迟缓,大多发育至单核晚期停止分裂,仅少数可发育至二核期;(S)-1376小孢子在四分体时期和单核早期显著增大;绒毡层细胞在四分体时期也显著大于保持系1376绒毡层细胞。在(S)-1376花粉的发育过程中,除四分体时期外,其余各时期多糖含量(呈红色)均低于保持系对应的各发育时期,不育系(S)-1376绒毡层中多糖在四分体时期多于保持系,在单核早期显著降低。在花粉整个发育过程中,不育系(S)-1376花粉中被染成黑色脂类的含量明显低于保持系,不育系绒毡层中的脂类含量在各个时期也低于保持系。不育系(S)-1376小孢子母细胞四分体时期被染成蓝色的蛋白含量很高,但单核晚期显著降低;在绒毡层细胞中单核早期蛋白含量显著低于保持系,这可能暗示该时期保持系绒毡层开始启动降解。在花粉发育整个过程中保持系1376小孢子母细胞中四分体时期多糖和蛋白的含量都低于不育系(S)-1376,这可能与该时期不育系绒毡层提前降解需要大量的多糖和蛋白有关;单核晚期小孢子中的多糖、脂类和蛋白含量高于不育系,该时期是正常小孢子发育的关键时期,不育系中各种物质供应不足可能是导致花粉败育的主要原因。在二核期和三核期,不育系(S)-1376花粉营养细胞中大液泡不消失,细胞质内含物也不持续增加,淀粉粒、脂类等物质积累终止,最终导致小孢子内没有内含物的积累,呈空壳晶体状。【结论】小麦S型1376A不育系花药绒毡层提前降解所诱发的物质异常代谢,使小孢子在由单核晚期向二核期发育的过程中物质供应不足导致细胞核分裂异常,最终引起花粉败育。

水氮调控对小麦植株干物质积累、分配与转运的影响

为明确陕西关中地区节水高肥效的生产最优灌溉和施肥技术,以陕西关中3个品种为供试材料,设置不同灌水模式、施氮量、施肥方式,采用裂区设计,对不同小麦品种植株各器官干物质的积累、分配和转运进行研究。结果表明:3个品种间籽粒干物质分配量和比例均无显著差异,各器官中的干物质向籽粒的转运量、转运率及其对籽粒的贡献率表现不一致;施氮量对小麦干物质氮素积累、分配和转运的影响均无显著差异;施氮量相同的情况下,60%底肥+40%追肥处理,各器官中干物质的积累量和分配比例,以及各营养器官中干物质向籽粒的转运量、转运率和贡献率均高于100%底肥处理。四因素对小麦植株干物质积累分配与转运的影响顺序为:品种>灌溉模式>施氮量>施氮方式。