小麦抗吸浆虫主效QTL功能标记的开发

麦红吸浆虫(Sitodiplosis mosellana Géhin)是影响我国小麦生产的重要害虫之一。为提高抗麦红吸浆虫的选择效率和实现抗虫性与其它性状的聚合,本研究在前期定位基础上,对抗虫主效QTL(QSm.hbau-4A)3.4 Mb的候选目标区间内的序列差异进行开发和标记设计,并检测了标记在不同遗传背景材料间的检测效率。结果表明:在目标区间内存在371个SSR位点和3处插入缺失(InDel),据此开发出5个多态性标记。这些标记在由近等基因系构建的F2单株间的分型结果与相应品系的抗虫性符合程度约为90%左右。其中,标记Xcg116在检测到具有4AL抗虫主效位点QSm.hbau-4A的可能性超过80%(80%~88.89%);In1在不同抗性品种中的平均检测效率为67%左右(67.39%~70.97%)。研究认为Xcg116和In1这2个标记可用于对携带QSm.hbau-4A位点的小麦种质资源进行吸浆虫抗性筛选。

小麦叶色突变体lc1的鉴定及遗传特性分析

光合作用是小麦产量形成中最重要的生理过程之一。叶色突变体直接或者间接影响叶绿体发育、叶绿素合成或代谢过程,进而导致叶片光合效率的变化。本研究以小麦品系1A520诱变得到的叶色突变体lc1(Leaf color mutation,lc1)为试验材料,进行了叶色观察、农艺性状调查、叶绿素含量测定、叶绿体超微结构观察、温度敏感性测试及遗传特性分析。结果表明:与野生型相比,突变体lc1在两叶一心期时出现叶片白化,随发育进程逐渐恢复成绿白相间的条纹状;至旗叶、倒二叶及穗子刚抽出时均呈现黄色,叶片完全展开后逐渐恢复为淡绿色。lc1在苗期时的叶绿素含量极显著低于野生型,且叶绿体缺乏板层结构。农艺性状调查发现,lc1的株高、单株有效穗数、粒长、粒宽和千粒重等极显著低于野生型,旗叶长度和穗粒数则极显著高于野生型。温敏试验表明lc1在10℃时叶绿素含量最低,为低温敏感类型。遗传分析和55K芯片分型表明,lc1的叶色表型由一对隐性核基因控制,且很可能位于7D染色体长臂。上述试验结果为lc1基因的定位和克隆奠定了基础。

机器学习辅助的[5,6]稠环含能化合物高通量设计

与经验和计算指导的研发模式相比,机器学习辅助的含能分子高通量虚拟筛选技术,在分子设计效率及构效关系定量分析方面都展现出明显优势。鉴于富氮稠环含能化合物较好的能量-稳定平衡特性,研究利用机器学习辅助的高通量虚拟技术对[5,6]富氮稠环类含能分子的化学空间进行了探索研究,基于[5,6]全碳骨架,通过组合枚举和芳香性筛选得到142689个[5,6]稠环类化合物,同时采用核岭回归算法建立并优化了6个含能分子性能预测模型(密度,分解温度,爆速,爆压,撞感和生成焓),分析了稠环上的氮氧原子以及分子上官能团对含能化合物性能的影响。结果发现,所生成稠环化合物的构效关系与含能化合物能量与稳定性相关性的一般规律相符,验证了模型的合理性。以爆速和分解温度作为能量和热稳定性的标准,研究进而筛选获得了5个综合性质较为突出的分子,利用DFT等量子化学计算的结果与本研究模型预测结果符合良好,进一步验证了预测模型的精度。

胚龄和基因型对小麦幼胚体细胞胚性无性系的诱导

幼胚胚龄和供体植株的基因型都会影响小麦幼胚体细胞胚性无性系的产生。胚龄对小麦幼胚体细胞胚性无性系的高频率诱导有显著影响 ,表现为愈伤组织诱导率 (出愈率 )和胚性愈伤组织诱导率在不同胚龄下差异显著。在最适胚龄条件下 ,基因型对小麦幼胚培养出愈率的影响不大 ,而主要影响胚性愈伤组织的发生频率。在培养当代 ,以小偃 2 2、千斤早和西农 88(1)

激素对小麦幼胚胚性无性系高频率诱导的影响

研究了 3种外源激素对 3个小麦品种 (系 )幼胚体细胞胚性无性系高频率形成的影响。结果表明 :2 ,4- D能显著促进小麦幼胚体细胞胚性无性系的形成 ,并存在着基因型间的差异 ,在小麦体细胞无性系形成中起主要作用。其最佳适用质量浓度为 2 .0～ 3.0 m g/ L ,2 ,4- D的这种作用能被培养基中加入的细胞分裂素所加强 ,这种作用在不同的细胞分裂素间是有差异的 ,在质量浓度 0 .1～ 2 .0 m g· L- 1 内 ,随 KT浓度的升高 ,6 - BA浓度的降低 。

小麦幼胚体细胞无性系的POD活性及组织化学研究

【目的】研究小麦幼胚体细胞无性系在继代过程中发生的组织化学变化以及胚性和非胚性无性系的POD活性和组织化学差异。【方法】以小偃22等12个小麦品种(系)幼胚为试材,诱导愈伤组织,测定其POD活性,并采用番红-固绿染色法观察小麦幼胚胚性无性系在继代过程中的组织学变化及其与非胚性无性系的组织结构差异。【结果】与非胚性无性系相比,小麦胚性无性系的POD活性较高。在组织切片上,胚性无性系(胚性愈伤组织)细胞排列有序,体积小,核大,胞质浓厚;个别细胞出现纤维素化的细胞壁,胚性细胞团与周围细胞呈明显的隔离状态,有体细胞胚和纤维素化的环纹导管出现。非胚性无性系的细胞排列松散,组织性差,细胞质稀薄,核小或无,多为薄壁细胞,其细胞壁多木质化,有木质化的导管出现。在继代过程中,以小偃22为代表的小麦品种,其幼胚胚性无性系有胚性细胞团积聚,在组织表面或内部有胚状体分化,个别组织中甚至有环纹导管出现;而非胚性无性系除具有上述非胚性细胞的特征外,不能或很少出现胚性细胞团和胚状体。【结论】与非胚性无性系相比,胚性无性系具有更好的细胞组织性和较高的POD活性,胚性细胞比例更高。小麦幼胚无性系在继代过程中发生的胚性降低与细胞的组织化程度有关。

小麦-冰草二体附加系的细胞学稳定性研究

为了研究小麦-冰草二体附加系的细胞学稳定性,采用细胞遗传学技术,对20个小麦-冰草二体附加系开放授粉后代的染色体数目进行了分析。结果表明,在所检测的20个二体附加系后代中,细胞学稳定性存在较大的差异:在10份材料中检测到2n=44植株的平均频率为74.78%,传递率为33.3%～100%;在10份材料的后代植株中没有检测到2n=44的植株,通过GISH分析,在这些后代中检测到1个代换系5111-1和1个易位系5112-4。说明在二体附加系后代中2n=42的个体,并不一定表示冰草染色体的完全丢失,而可能以其它形式(如代换、易位等)存在于小麦核背景中。同时,还讨论了冰草属P基因组在小麦族中的地位。

作物学实验中心改革研究与实践

作物学具有较强的实践性、时效性和区域性,作物生产本身又有很强的系统性。针对作物学实验中心的建设、改革与发展进行了论述。提出高质量和相对稳定的实验条件、新颖的素材、针对性强的实验内容、经验丰富和有耐心的实验指导老师、相对充裕和灵活支配的实验经费,是支撑本科实验教学、提高实验教学质量的重要因素。整合各种资源建设改革实验教学中心,有助于解决办学经费不足与高质量人才培养的矛盾,利于培养学生科研兴趣和创新能力。

基于全基因组的河北省小麦品种遗传多样性分析

丰富的遗传变异对于提高作物的环境适应性和遗传改良进度至关重要。小麦是重要的粮食作物,河北省作为我国第三大小麦产区,在保障国家粮食安全中占有重要地位。建国以来,河北省审定了大量小麦品种,然而有关其遗传基础的研究却相对缺乏。本研究以1949年至2012年的169份河北省小麦品种为材料,利用覆盖小麦全基因组的SSR标记分析了供试小麦品种的遗传多样性。结果表明,供试河北省小麦品种的3个染色体组中,以B染色体组具有最高的遗传多样性,A组最低;7个同源群中,以第5、4群具有最高的多样性水平,而第7群最低;在21条染色体上的遗传多样性变化较大,以4A、2D具有较高的多样性水平,1A染色体最低。从品种的更新换代角度看,自1949年以来,尽管品种的等位基因频率在下降,河北省小麦品种的多样性水平基本呈现上升趋势。在此基础上,根据遗传相似系数,供试品种可聚为5大类,聚类结果既反映出河北省小麦品种多样性水平的复杂多样,也反映出品种的地域性分布特征。

河北省小麦品种基于农艺性状的遗传多样性分析

为明确河北省小麦品种遗传多样性的基础和历史演变,本研究以所收集的该省近60年来审(认)定的125个小麦品种为研究材料,以8个农艺性状为基础进行了遗传多样性分析。结果表明:河北省小麦品种农艺性状变异比较丰富,以每穗不孕小穗数的变异系数最高(52.63%),其次为单株粒重和有效分蘖数,每穗小穗数的变异最小;多样性指数从20世纪70年代的1.62增加到目前的1.89,平均值为1.76,但略低于其他省份。在上述分析基础上,用最长距离法可将125份材料聚为3大类,其中80.8%(101个)的品种归入第3大类,主要为20世纪90年代以后的品种。这说明该省小麦品种遗传多样性在逐步提高的同时,其遗传基础仍需进一步拓宽。

河北省小麦品种基于SSR标记的遗传多样性研究

为了研究河北省小麦品种的遗传多样性,试验选用分布于小麦21条染色体上的86对多态性微卫星(SSR)引物,对建国近60年以来在河北省审(认)定的125个小麦品种进行了遗传多样性分析。结果表明:86对SSR引物共检测到296个等位变异,每对引物检测到的等位基因数变幅为2～7个(平均3.83个),以B基因组具有最高的平均等位基因数(3.94),A(3.81)、D(3.78)基因组次之;每个SSR位点的多态性信息量(PIC)变化范围为0.094～0.877(平均0.573),3个基因组的PIC值顺序依次为B基因组(0.593)>D基因组(0.579)>A基因组(0.528)。125个品种间的遗传相似系数(GS)变幅为0.409～0.909(平均0.615),基于遗传相似系数(GS)的聚类分析得出,供试小麦品种在GS值0.52处聚为3类,其中20世纪90年代后的114份品种(91.2%)被聚为1类,表明河北省小麦品种的遗传多样性水平较低,品种间的亲缘关系较近,其遗传基础需要进一步拓宽。

陕西、宁夏部分地区小麦族植物资源调查、收集与分类鉴定

2 0 0 2年 8月对陕西、宁夏部分地区分布的小麦族 (Triticeae)植物进行了调查与收集 ,共收集小麦族植物 6属、16种、14 5个居群 ,并对每一物种及其居群的分布区、生境、海拔、2n染色体数目等进行了分析。同时 ,对所收集材料的可利用性、调查收集的基本单元以及小麦族植物的保护进行了讨论。

小麦-冰草附加系与小麦-杀配子染色体附加系杂交F_1的细胞学特性

以小麦-冰草附加系与中国春-柱穗山羊草杀配子染色体2C附加系杂交,对杂交F1的形态学及细胞学特性进行了研究,为利用杀配子染色体诱导小麦ABD组和冰草P组染色体变异,创造小麦-冰草染色体易位系奠定基础。对8个小麦-冰草二体附加系同中国春-杀配子染色体附加系杂交F1的形态学、育性以及细胞学特性的观察结果表明,小麦-冰草不同附加系P染色体的传递能力存在差异。F1花粉母细胞减数分裂中存在染色体异常,平均35.3%的细胞含3个以上的单价体,74.0%的四分体含有微核,20.3%和23.8%的细胞含有染色体断片和桥,在某些组合中有多价体、四分体多裂和退化现象。杀配子染色体的诱变在配子形成的过程中已经开始发生作用。不同杂交组合之间F1植株自交结实率为51.67%-71.37%,反映出杀配子染色体2C在小麦-冰草不同附加系背景下对其育性的影响存在差异。

河北省小麦品种高分子量谷蛋白亚基组成分析

高分子量麦谷蛋白(HMW-GS)亚基组成是决定小麦加工品质的重要蛋白组分,对小麦品质具有重要影响。本研究利用十二烷基硫酸钠-聚丙烯酰胺凝胶电泳(SDS-PAGE)方法分析了148份河北省小麦品种的高分子量麦谷蛋白亚基(HMW-GS)组成及其历史变化。结果表明:在148份小麦品种中共检测到16种HMW-GS亚基和43种亚基组合。在Glu-A1位点,有3种亚基类型,以null和1亚基为主;Glu-B1位点有7种亚基类型,以"7+9"和"7+8"亚基为主;Glu-D1位点有6种亚基类型,以"2+12"亚基类型为主。在43种亚基组合中,以"null、7+9、2+12"组合为主,其他亚基组合尤其是与品质有关的亚基组合相对较少。从河北省小麦品种HMW-GS的历史演变来看,优质蛋白亚基及其组合虽然近年来有所提高,但仍需进一步加强。

河北省主栽小麦品种醇溶蛋白遗传多样性分析

【研究目的】为了解河北省40年来不同小麦品种之间的遗传多样性,以及为小麦育种工作提供理论依据;【方法】采用酸性聚丙烯酰胺凝胶电泳(A-PAGE)对河北省40年来的118个主栽小麦品种进行了醇溶蛋白位点特异性检测,分析了这些品种的遗传多样性及其变化情况;【结果】这些品种具有118种醇溶蛋白带型,共分离出101条迁移率不同的醇溶蛋白谱带。绝大多数品种在α、β、γ、ω4个区中存在着较大差异,其中α区有15条带,87种带型;β区有24条带,110种带型;γ区有21条带,90种带型;ω区有41条带,111种带型,其中ω区的多态性最大。供试品种的遗传相似性系数(GS)在0.043～0.86之间,平均值为0.35。用非加权成组算术平均法对GS值进行聚类,供试品种在GS值为0.354的水平下可明显聚为6类;【结论】用非加权成组算术平均法对GS值进行聚类,供试品种在GS值为0.354的水平下可明显聚为6类。讨论了种子醇溶蛋白在品种遗传多样性评价方面的应用价值。

小麦幼胚体细胞无性系及其继代过程的微观结构观察

利用扫描电子显微镜,观察了由小麦“千斤早”和“小偃22”幼胚离体培养产生的体细胞胚性无性系继代过程中微观结构的变化,以及胚性无性系和非胚性无性系的结构差异。结果发现,小麦“千斤早”和“小偃22”的幼胚体细胞胚性无性系的微观结构存在较大差异,主要表现在体细胞之间的组织形式上,胚性无性系发生能力强的小麦具有较好的细胞组织形式,胚性无性系发生能力弱的小麦其体细胞组织形式也较差。随着继代次数的增加,体细胞胚性无性系在组织结构上趋于无序化,且这种无序化的进程也受到小麦基因型的影响:对于耐离体培养小麦,在经历多次继代后,组织的有序化程度仍然保持着较高的水平;对于胚性无性系产生频率低的小麦,不仅其早期培养过程中胚性细胞所占的比例较低,且组织间的有序性很快在有限的继代过程中趋于崩溃。

关于加强实验室管理培养作物学大学生创新能力的思考

为了提高高校实验室管理水平,培养作物学相关专业大学生创新能力,文章在分析高等农业院校实验室管理现状基础上,探索了应用于作物学大学生创新能力培养的实验室管理措施,即加强实验室基础条件建设、加强实验室开放管理、重视实践教学队伍建设、改革实践教学模式、增加激励措施等活动。

河北省小麦品种和种质资源抗白粉病鉴定与抗病基因分子标记检测

白粉病是河北省小麦生产的重要常发病害,明确小麦审定品种和高代品系中所携带的抗病基因对合理利用和布局已知抗源、实现对小麦白粉病的有效防控具有重要意义。本研究结合人工接种白粉病菌株E09和E20与抗病基因连锁(或共分离)标记对1956-2018年间河北省371份小麦材料(含审定品种256份、高代品系115份)进行苗期抗白粉病鉴定和抗病基因检测。结果表明:供试材料中,抗E09的材料占6.2%,抗E20的占11.9%,兼抗两个菌株的材料占4.9%;部分材料携带Pm1c、Pm2、Pm4b、Pm21、Pm24和Pm35基因,未检测到Pm12基因。Pm8基因在供试材料中所占比例较高,接近50%。供试材料中抗病审定品种比例远大于高代品系,说明小麦抗白粉病种质创新仍为当务之急,需要引起重视。在用连锁或共分离标记进行抗病基因检测时,通过计算某基因对两个菌株抗病反应型与标记检测结果一致的材料比例,发现Pm12、Pm21和Pm35等基因的标记检测效率较高,同时这些基因的标记也方便使用,可优先考虑用这些标记检测目的基因。

小麦矮秆突变体矮秆基因的遗传分析

目前在小麦中虽然已经命名了20余个矮秆基因,但小麦矮秆基因资源应用单一化的现状仍然存在,因此对小麦新矮源的筛选与研究显得十分必要。本研究以1个小麦矮秆突变体‘矮128’为材料,通过赤霉酸处理、遗传分析、基因等位性测验和DNA分子标记等手段分析了该矮秆突变体矮秆基因的性质及可能来源。结果表明:‘矮128’属赤霉酸不敏感型矮秆突变体,其矮秆性状受1对隐性基因控制,该基因与Rht8、Rht9、Rht13、RhtB1b(Rht1)、RhtD1b(Rht2)、RhtD1c(Rht10)和Rht16等矮秆基因不是等位基因,也不同于Rht4、Rht5、Rht8、Rht9、Rht12、Rht13等6个已知矮秆基因。尽管如此,‘矮128’中的矮秆基因是否为新的矮秆基因仍然需进一步的遗传分析加以明确。

小麦品种冀麦24抗麦红吸浆虫QTL分析

麦红吸浆虫是影响小麦产量和品质的重要害虫,研究小麦对吸浆虫抗性的遗传及其连锁分子标记对于提高抗虫品种的选择效率具有重要意义。本研究以小麦感虫品系6218与抗虫品种冀麦24产生的重组近交系(RIL)群体为材料,利用SSR标记和人工虫圃对冀麦24的抗虫性遗传进行了研究。结果表明:6218与冀麦24的抗性差异显著,RIL群体在2年2点的鉴定中抗性稳定;所构建的遗传连锁图谱包含112个SSR位点,形成26个连锁群,图谱全长835.7 cM,标记间平均距离为7.5 cM。利用QTL IciMapping的完备区间作图法,在4A染色体上检测到1个加性效应位点(QSm.hbau-4A),该位点在2个鉴定年度的贡献率分别为9.67%、10.57%。该抗性QTL及其连锁SSR标记的发掘,将有助于提高小麦抗吸浆虫育种的选择效率。