基于55K SNP芯片的小麦籽粒主要品质性状的全基因组关联分析

通过检测118份小麦材料3个环境下吸水率、蛋白质含量、容重、湿面筋含量、面团稳定时间、面团形成时间、沉降值和出粉率8个小麦籽粒品质的表型值,结合小麦55K SNP芯片分析基因型,采用Q+K混合模型进行全基因组关联分析。在不同环境下, 8个籽粒品质性状均具有广泛变异,其中沉降值的变异系数最大为16.47%~17.03%,各品质性状遗传力为0.71~0.85。118份小麦材料被分为3个亚群,亚群Ⅰ包括41(34.75%)份,安徽供试材料占绝大部分;亚群Ⅱ包括32 (27.12%)份,是以安徽、江苏、四川为主体的群体;亚群III包括45 (38.13%)份,主要为安徽及江苏省份材料。22个与小麦籽粒品质性状显著关联的稳定位点(P<0.001)在2个及以上的环境中被重复检测到,分布于染色体1B (4)、1D (1)、2B (1)、2D (1)、3B (2)、3D (1)、4D (1)、5A (1)、5B (1)、5D (3)、6B (2)、7B (3)和7D (1),解释了8.53%~16.32%的表型变异。稳定位点中包含3个一因多效显著关联位点, 14个可能控制小麦品质性状的新遗传位点,并筛选出11个可能与小麦籽粒品质性状相关的候选基因;有利等位基因的数量越多,品质性状表型值越高,并发现了在8个主要品质性状均携带有利等位基因的载体材料,其中,华成859和济麦44包含最多的有利等位基因,可供改良小麦品质的育种亲本使用。本研究结果为小麦优良品质小麦培育提供了理论依据、亲本材料和分子标记。

氮肥运筹对小麦籽粒灌浆、花后干物质转运及植株糖含量影响

【目的】为了明确不同氮肥运筹对安徽省长江中下游小麦干物质转运、籽粒灌浆特性、植株糖含量及产量等影响。【方法】以小麦白湖麦1号为试验材料,不同施氮水平和基追比(3个施氮量:180、210、240 kg/hm^(2);3个基追比:5∶1∶4、7∶1∶2、5∶4∶1)对安徽省长江中下游小麦干物质转运、氮肥利用、籽粒灌浆特性以及植株糖含量的影响。【结果】随着施氮量的增加,小麦开花期与成熟期干物质分配量呈上升趋势,而小麦花后干物质转运则呈现先高再低的趋势,以210 kg/hm^(2)的施氮量为最高;相同施氮水平,基追比7∶1∶2(基肥∶分蘖肥∶拔节肥)条件下小麦的干物质积累量、氮肥利用率以及产量为最高。在相同基追比处理下增加施氮量能提高小麦灌浆持续时间与推迟最大灌浆速率出现日,而小麦籽粒干重、理论千粒重以及平均灌浆速率有逐渐降低的趋势。在施氮量一定的条件下,基追比5∶1∶4有利于提高籽粒最大灌浆速率,且将籽粒灌浆速率维持在较高水平,以及较高的籽粒干重。施氮提高了叶片的同化物生产能力,提高叶片可溶性糖和蔗糖的含量。对成熟期茎秆碳水化合物含量的进一步分析,增施氮肥降低了茎秆蔗糖浓度,提高茎秆可溶性总糖含量。【结论】在长江中下游地区,白湖麦1号小麦高产的氮肥施用量应以210 kg/hm^(2)为最佳,而基追比应参考7∶1∶2。

基于55K SNP芯片揭示小麦育种亲本遗传多样性

为了解不同省份小麦亲本材料间的遗传多样性,以150份分布于安徽、江苏、河南、四川及山东等省份小麦种质资源为试验材料,利用小麦55K SNP芯片对其进行遗传多样性分析、聚类分析、主成分分析及群体结构分析。结果表明,在150份小麦材料中共检测到52,537个SNP位点,质控后共获得39,422个有效标记,其中多态性标记为38,135个,占有效标记数96.74%。多态性标记在亚基因组间分布呈现D(10,450)<A(12,365)<B(15,290);平均多态信息含量(PIC)为0.315,变幅为0.068~0.375。各省供试材料平均遗传距离呈现:河南省>四川省>山东省>江苏省>安徽省;聚类分析、主成分分析和群体结构分析结果高度一致,分群结果与血缘关系、区域来源及育成单位均较为吻合。本研究表明各省份平均多态性信息含量处于中度多态水平,但材料平均遗传距离较为接近,仍需引入优质种质资源,缓解材料同质化情况,增加小麦应对逆境胁迫能力,减轻小麦实际生产中的脆弱性及风险性。

小麦籽粒均匀度评价方法研究

为了筛选小麦的均匀度鉴定指标,建立可靠的均匀度评价模型,本研究以150份小麦为试验材料,测定其在两个环境下的籽粒形态指标:粒长(X1)、粒宽(X2)、直径(X3)、圆度(X4)、长宽比(X5)、周长(X6)、表面积(X7)及千粒重(X8),采用多样性统计、相关性分析、聚类分析、主成分分析和隶属函数法对小麦籽粒均匀度进行综合评价。结果表明,两种环境下籽粒各指标变异幅度为3.56%~9.88%;可将150份小麦材料聚类为4个类群。主成分分析可将8个指标转化为两个相互独立的综合指标,其贡献率分别为61.330%、36.448%,代表全部数据97.778%的信息量。利用隶属函数法计算籽粒均匀度综合评价值(D值),将150份材料分为超高均匀度材料(12份)、高均匀度材料(80份)、中均匀度材料(56份)和低均匀度材料(2份)。通过逐步回归方程建立了小麦籽粒均匀度的数学评价模型:VP=-2.787+0.294 X2+0.007 X8+0.246 X3+0.869 X4-0.178 X5+0.026 X6+0.019 X7(R2=0.999),利用建立的最优回归方程预测供试材料的均匀度,预测值(VP)与D值呈极显著正相关(P<0.01),综上表明在筛选高均匀度材料时可以忽视粒长,重视粒宽、直径、圆度、长宽比、周长和表面积。本研究明确了小麦籽粒均匀度的影响因素,丰富了小麦籽粒均匀度评价方法,为后续育种家选育高均匀度材料提供了理论支撑。

影响不同种皮颜色小麦种子休眠的生理原因

为了解小麦种皮颜色和休眠性的关系,分别选取红皮和白皮小麦品种各15个,测定其种皮颜色和休眠水平,对影响不同种皮颜色小麦种子休眠差异的生理原因进行分析。结果表明,基于数码相机图片提取的RGB数值推导出的指标色调(H)、饱和度(S)和强度(I)均可反映小麦种皮颜色的深浅度。R、H、S和I值与种子休眠性呈显著负相关,R/(R+G+B)与籽粒休眠性呈显著正相关,即籽粒种皮颜色越深,其休眠性越强(P<0.05)。红皮与白皮品种中均存在休眠差异性显著的材料。选取白皮小麦敏感性品种华成麦1688(W1)和抗性品种安农0711(W15)及红皮小麦敏感性品种白湖麦1号(R1)和抗性品种扬麦27(R15),进行生理性状分析发现,在种子萌发过程中,敏感性品种W1和R1的种子吸水率、含水量及α-淀粉酶、β-淀粉酶和酸性磷酸酶活性高;同时种子内部可溶性糖含量和蛋白质含量高;赤霉素(GA_(3))含量逐渐上升,而脱落酸(ABA)含量逐渐下降。反之,抗性品种W15和R15种子的淀粉酶活性及可溶性糖、可溶性蛋白和GA_(3)含量在休眠解除过程中低,ABA含量高。相同敏感性材料中,白皮小麦品种吸水速率和含水量均高于红皮小麦品种,整体趋势表现为W1>R1>W15>R15趋势。种子内部可溶性糖含量、蛋白质消耗量和GA_(3)含量表现出相同趋势;而ABA含量恰好相反,表现为R15>W15>R1>W1。在育种过程中,R、H、S、I值可以用来快速鉴别红皮和白皮小麦,间接辅助筛选出抗穗发芽品种,含水量、α-淀粉酶活性、β-淀粉酶活性、酸性磷酸酶活性、可溶性糖含量和ABA含量可作为穗发芽抗性鉴定的生理参考指标。