新疆冬小麦籽粒品质性状遗传差异与关联分析

小麦籽粒品质与面粉加工的食品品质密切相关,是小麦早期品质选择的重要依据。本研究以产自新疆的134个冬小麦地方品种和54个育成品种为材料,对连续2年种植收获于新疆乌鲁木齐市、新疆伊宁市共计4个试验点的小麦籽粒进行品质检测与全基因组关联分析。结果表明,7个小麦籽粒品质性状的广义遗传力在62.14%~85.35%之间,由大到小排序依次为:硬度(85.35%)>湿面筋含量(78.44%)>出粉率(73.13%)>容重(72.50%)>沉降值(66.70%)>籽粒蛋白质含量(65.24%)>淀粉含量(62.14%)。在4个不同环境下,7个小麦籽粒品质性状表现为蛋白质含量、湿面筋含量、沉降值的变异相对较大,籽粒硬度的变异居中,淀粉含量、出粉率、容重的变异较小,多数籽粒品质性状间呈极显著相关性。设定阈值P<0.01,经关联分析,7个性状共检测到6605个显著性SNP标记,可解释6.021%~31.467%的变异。4个环境下检测到2个以上性状共有的多性状位点12个,可以解释6.233%~17.708%的表型变异。分别是蛋白质含量/沉降值、蛋白质含量/容重共有位点各1个,分别位于6A、2B上;蛋白质含量/湿面筋含量共有位点5个,分别位于3A、1B、6B、7B和7D上;沉降值/容重/籽粒硬度3个性状共有位点1个,位于5B上;蛋白质含量/沉降值/湿面筋含量3个性状共有位点3个,位于7A、3B和2D上,蛋白质含量/沉降值/湿面筋含量/容重4个性状共有位点1个,染色体位置未知。筛选出11个多性状、多环境品质相关基因,其中TraesCS6B01G347500编码一种储运蛋白,TraesCS1B01G395400编码碳水化合物转运蛋白/糖转运蛋白,TraesCS2D01G246500基因编码具有耐冷、耐盐、节水相关的蛋白ESKIMO1,可作为候选基因进行等位变异分析和标记开发,为小麦标记辅助选择育种提供分子工具。

小麦光温敏核雄性不育系BS366和BS1086杂种一代结实率研究

为了解小麦光温敏核雄性不育系BS366和BS1086的育性恢复状况,评估恢复系人工定向改良对其恢复能力的效果,在不育生态区对以55份定向改良的恢复系和33份非改良恢复系(常规小麦)为父本配制的杂种一代的结实率进行了分析。结果表明,BS366和BS1086杂种一代结实率变化范围为15.42%~140.34%和20.28%~119.07%(国际法),平均结实率分别为73.02%和72.21%,二者差异不显著,说明2份母本的育性恢复能力差异不显著。BS366和BS1086杂种一代结实率主要分布于40%~110%和60%~100%间,BS1086杂种一代结实率分布更为集中。BS366和BS1086与改良父本的杂种一代平均结实率分别为84.45%和78.97%,与非改良父本的杂种一代平均结实率分别为53.97%和60.95%,改良父本的平均恢复力高于非改良父本,表明定向改良有利于提高恢复系的恢复力。BS366和BS1086与相同父本的杂种一代结实率差异在-41.66%~61.93%之间,表明相同父本对不同母本的育性恢复力存在差异。BS366和BS1086与相同改良父本的杂种一代中有61.82%的结实率差异分布于-10%~20%之间,与相同非改良父本的杂种一代中有51.52%的结实率差异在-30%~0%之间,表明同一改良父本对不同母本的育性恢复力差异小于非改良父本。BS366与14份父本、BS1086与7份父本的杂种一代结实率高于对照,其中父本14YH261、14YH551、SD036与2份母本杂种一代的结实率均高于对照,说明具有可用恢复力的父本不仅数量极少,而且对不同母本的恢复力存在较大差异。杂种一代主茎穗的平均结实率极显著大于分蘖穗。因此,建议对不同母本分别开展强恢复力的恢复系筛选,并以中选强恢复系为亲本进行定向改良,有效增加杂种一代结实率达对照水平的组合数量,为获得更多强优势杂交组合奠定基础。

小麦对盐碱胁迫响应及耐盐碱调控技术研究进展

盐碱胁迫是自然界中非常重要的非生物胁迫因子,它严重制约小麦生长发育进而影响产量。本文从生长发育、光合作用、渗透调节、离子平衡、抗氧化调节、产量等方面系统综述了小麦对盐碱胁迫的响应机制,并且介绍部分小麦耐盐碱调控技术措施,以期为培育优质、高产和耐盐碱性强的小麦新品种及综合高效开发利用盐碱地提供理论支撑。

新疆冬小麦品种资源主要产量性状全基因组关联分析

【目的】高产是小麦育种的永恒主题,利用全基因组关联分析发掘控制小麦产量性状的QTL区段及优异基因,为小麦分子标记辅助选择育种提供理论依据和标记信息。【方法】以新疆本地188个冬小麦品种资源为材料,利用小麦55K SNP芯片进行全基因组扫描,通过对6个不同环境下的株高、穗长、小穗数、可育小穗数、穗粒数、千粒重、粒长、粒宽、籽粒长/宽比9个产量相关性状进行表型鉴定,利用6个环境下各性状数据及最佳线性无偏预测(BLUP)数据,基于混合线性模型(MLM)对表型和基因型进行全基因组关联分析。【结果】经主成分分析,将188个材料分为地方品种和育成品种2个亚群;利用6个环境下各性状数据,9个性状共检测到1309个显著性SNP标记,其中,每个显著性SNP位点可解释7.259%—70.792%的表型变异。利用BLUP数据,9个性状共检测到66个显著性位点,同时与2个性状关联的共有SNP位点有5个,贡献率波动范围为8.498%—21.877%。将同时与2个性状或2个以上环境关联到的重复位点作为稳定的显著性关联位点,9个性状共检测到38个稳定关联位点,包括株高重复位点5个,穗长重复位点10个,小穗数重复位点10个,结实小穗数重复位点6个,穗粒数重复位点6个,千粒重重复位点1个,可解释9.10%—23.81%的表型变异。将这38个位点与已发布小麦基因组位点比对,仅找到3个与本研究关联重复位点位置相近、且有注释基因功能的基因,分别是:2A染色体上与株高关联位点AX-108794050距离相近的TraesCS2A01G448800,与转录因子bHLH71的代谢合成有关;1A染色体上与穗长关联位点AX-110689765距离相近的TraesCS2A01G448800,与蛋白质编码有关;4B染色体上与千粒重关联位点AX-110399975距离相近的TraesCS4B01G031100,与编码丝氨酸/苏氨酸蛋白激酶SD1-8有关,参与对细胞增殖与分化的调控。【结论】检测到38个与小麦产量性状关联的QTL位点,关联的优良等位基因具有降低株高、增加穗长、小穗数、可育小穗数、穗粒数和千粒重的作用。

滨海盐碱地秸秆还田对小麦生长及产量的影响

在滨州地区典型滨海盐碱地开展秸秆还田试验,通过采取不同秸秆还田处理方式,分析秸秆还田后土壤盐分的变化,以及对小麦生长和产量的影响。结果表明,2倍秸秆深埋还田与腐熟剂配合使用的处理效果最佳,能够使土壤盐分在小麦返青后的关键胁迫期降低24.1%,冬前茎、最高茎和成穗数分别较对照增加45.5%、43.8%、16.8%,最终产量提升17.3%。由此认为,针对滨海盐碱地的特殊土壤环境,在小麦、玉米轮作的种植模式下,采取秸秆深埋还田配合高效秸秆腐熟剂使用的方案,能够降低耕层土壤盐分、改善盐碱地土壤环境,促进小麦生长,提高小麦产量。

群体调控对杂交小麦源库系统的影响

为明确杂交小麦群体调控对源库系统的影响,以二系杂交小麦品种京麦6号为研究对象,从群体结构、物质积累、产量构成等方面分析杂交小麦群体源库特征。结果表明,在源系统方面,增加密度可提高群体物质积累,但花后物质积累与密度增加未表现出同步增长关系,中高密度处理花后物质积累量无显著差异,花后物质积累比例、花后物质生产力随密度增加基本呈降低趋势,花前贮藏物质转移率和贡献率基本表现为先上升后降低的趋势。在库系统方面,杂交小麦库容建成受密度影响不显著,库容量与产量呈极显著正相关关系,中低密度条件下穗叶比值、粒叶比值等较高,杂交小麦具备群体库容大而稳、库源比例高的特性;随播种密度的增加,杂交小麦产量呈单峰曲线变化,在225×104~375×104/hm^(2)播种条件下较高。构建合理源库系统,应用库源比例高、源功能强而持续、分蘖成穗能力高、贮藏物质再分配利用效率高的品种,采取控制种植密度、适度减少投入的栽培策略,有利于实现杂交小麦花后“增源、强源”目标,构建源库系统平衡群体,对杂交小麦产量进一步提升具有特殊重要意义。

新疆冬小麦地方品种与育成品种基于SNP芯片的遗传多样性分析

新疆是我国西北重要的小麦优势产区和消费区。解析新疆冬小麦地方品种与育成品种之间的遗传多样性和亲缘关系,对新疆冬小麦育种中杂交组合的合理选配以及后代选择具有重要的指导意义。本研究利用小麦55K SNP(single nucleotide polymorphism)芯片对134份新疆冬小麦地方品种及54份育成品种进行全基因组扫描,估算其品种间的遗传距离,揭示其遗传多样性。结果表明,所有SNP位点的多态性比率达到95.62%(50,743/53,063)。每条染色体分布1068~2616个多态性位点,多态性标记在基因组间分布呈现A>B>D。188个品种间的两两遗传距离在0.002~0.723之间,平均为0.378。其中134个地方品种两两之间的遗传距离在0.002~0.400之间,平均为0.070;54个育成品种两两之间的遗传距离在0.004~0.337之间,平均为0.114;134个地方品种与54个育成品种之间的遗传距离在0.605~0.723之间,平均为0.699。聚类结果显示可将所有材料分为10个不同类群。综合SNP和系谱分析,育成品种与地方品种之间的遗传差异最大,其次是育成品种之间,而地方品种之间遗传差异最小。鉴于育成与地方品种之间较大的遗传差异,新疆冬小麦品种可以利用地方种来丰富其育种的种质基础,拓宽遗传背景,进而提高当地小麦育种水平。本研究为新疆冬小麦品种选育和改良提供了重要的理论指导。