小麦倒春寒响应基因TaJAZ6的克隆、表达模式及亚细胞定位分析

JAZ蛋白在植物生长发育和胁迫信号通路中具有关键作用。为探究JAZ蛋白在小麦倒春寒中的调控机制,从小麦幼穗中克隆了TaJAZ6基因,并对其分子特征、表达特性与亚细胞定位进行分析。结果表明,该基因CDS序列全长为549 bp,编码178个氨基酸,预测编码蛋白质的分子质量为18.376 ku,理论等电点为9.37,不稳定系数为62.44,属于不稳定蛋白。该基因编码蛋白质具有1个TIFY结构域和1个CCT_2结构域。系统进化树分析发现,该蛋白质与野生二粒小麦和乌拉尔图小麦TIFY 11b蛋白亲缘关系最近。TaJAZ6基因启动子区除含有CAAT-box、TATA-box等基础作用元件外,还含有激素类响应元件、光响应元件、低温响应元件、防御和应激反应元件等。实时荧光定量PCR分析发现,TaJAZ6基因在根、茎、叶和幼穗中均有表达,根系中表达量最高。TaJAZ6基因还受低温和茉莉酸甲酯(MeJA)的诱导表达,低温胁迫下,TaJAZ6在矮抗58(耐倒春寒)和郑麦366(倒春寒敏感)根、茎和叶中表达趋势相同,均显著升高;喷施300,350μmol/L的MeJA之后再低温处理TaJAZ6在2个小麦品种中表达量均显著下降。TaJAZ6在低温胁迫后的幼穗中表达量出现相反的趋势,在矮抗58幼穗中表达量显著下降,在郑麦366幼穗中则显著上升,推测该基因可能负调控了小麦倒春寒胁迫防御反应。通过喷施MeJA显著降低了低温胁迫下2个小麦品种幼穗中TaJAZ6基因的相对表达量,同时提高了小麦的结实粒数。亚细胞定位试验显示,TaJAZ6蛋白定位于细胞核中。以上研究结果表明,TaJAZ6可能在小麦响应倒春寒胁迫过程中发挥重要作用。

外源茉莉酸甲酯对BNS366雄性育性的影响

为探究外源茉莉酸甲酯(methyl jasmonate,MeJA)对小麦温敏雄性不育系BNS366雄性育性的影响,以BNS366及其近等基因系郑麦366为试验材料,在正常秋季播种(2020年10月12日)和晚播(2020年12月2日)条件下,分别于2021年3月22日和3月31日开始至开花期前,设置0(清水,对照)、50、100、200、300、400和500μmol·L^(-1) MeJA(水溶液,喷施)7个处理,比较分析了不同处理间花粉可育率和自交结实率的差异。结果表明:在正常秋季播种条件下,郑麦366花粉可育率、国内法自交结实率和国际法自交结实率分别为86.31%、70.36%和112.22%,在晚播条件下分别为82.53%、92.53%和166.18%,均正常可育;在正常秋季播种条件下,200μmol·L^(-1) MeJA处理的国际法自交结实率为70.15%,比对照显著降低了42.07个百分点;在晚播条件下,200、300和500μmol·L^(-1) MeJA处理的国内法自交结实率分别为74.71%、74.01%和73.45%,比对照显著降低了17.82、18.52和19.08个百分点;在两个播期下,郑麦366其他浓度MeJA处理的上述3个指标与对照差异均不显著。在正常秋季播种条件下,BNS366花粉可育率为零,达到全不育水平,国内法自交结实率和国际法自交结实率均为0.24%,100μmol·L^(-1) MeJA处理的花粉可育率为88.25%,达到正常可育水平,国内法自交结实率和国际法自交结实率分别为56.41%和94.01%,能正常结实,与对照差异达到显著水平;在晚播条件下,BNS366的上述3个指标分别为51.72%、41.23%和93.08%,正常可育,100μmol·L^(-1) MeJA处理的国际法自交结实率为39.72%,比对照显著降低了53.36个百分点;在两个播期下,BNS366其他浓度MeJA处理的上述3个指标与对照差异均不显著。由此说明,在2020-2021年,外源MeJA对郑麦366和BNS366可育植株的雄性育性可能具有降低效应,对BNS366不育植株的雄性不育性具有较强恢复效应。

豫麦54丰产性、稳产性、适应性及品质分析

为了全面解豫麦54的生产利用和育种价值,以1995-1998年河南省和黄淮南片小麦区域试验的结果为依据,通过产量、变异系数和回归系数对该品种和对照品种的丰产性、稳产性、适应性和品质进行分析比较。结果表明,豫麦54属于丰产、稳产型中筋品种,有较强的抗逆性与适应性,在产量结构三要素中,单位面积穗数对产量的贡献最大(0.5916),穗粒数次之(0.3606),千粒重最小(0.2634),增加穗数、提高穗粒数是其高产的关键。该品种产量主效应值大,品种×地点互作变异系数小,产量与环境的回归系数接近于1,在6 000-7 500 kg／hm2肥力水平下表现最好。

黄淮麦区小麦品种的高产潜力与实现途径

黄淮麦区是中国冬小麦的主产区和高产区,对中国小麦生产以及国家粮食安全起着重要作用。针对中国人多、地少的基本国情,以及耕地资源非农化、耕地利用非粮化的发展现状,指出未来提高小麦总产的根本出路在于提高单产。要充分挖掘小麦高产潜力,培育高产品种是进一步提高单产的重要途径。文章根据黄淮麦区的生产条件及生态特点,分析不同时期高产品种产量结构的发展变化趋势,指出在大田条件下实现小麦高产潜力,千粒重与穗粒数并重是小麦新品种的发展方向。并从机械化生产对品种的要求出发,探讨了黄淮麦区小麦高产品种的高产空间与创育思路,提出进一步挖掘黄淮麦区小麦品种高产潜力的有效途径:(1)小麦高产潜力的实现,应重新认识和定位穗光合在产量形成中的作用,要充分挖掘和利用穗器官的光合优势,培育穗叶高光效品种。小麦穗器官除具有空间优势外,其光合特点类似于C4途径或介于C3—C4中间型,籽粒呼吸释放的CO2能被穗光合再次固定。鉴于穗光合对籽粒产量形成的较大贡献,应强化绿穗灌浆特性,发挥穗器官的光合优势,提升穗粒重。(2)提高单产水平,必须注重群体生物产量的提高。在保持现有收获指数基本不变的情况下,提高茎秆强度,实现植株高大化、密植化,能有效改善群体穗叶空间结构。通过调节生长发育节律,培育小叶、壮秆、大穗型新品种,实现小麦高生物产量。高生物产量品种还应拉开穗层,使穗层由一层增至三层,能有效提高单位面积容穗数。(3)小麦杂种优势利用已日趋成熟,有效利用杂种优势是今后挖掘高产潜力的重要途径。利用杂种优势挖掘高产潜力需同时兼顾品质性状的优化,充分考虑多个品质性状间的协调稳定。可通过多穗大穗实现高产,通过提高强势小花结实比例稳定品质,从而实现高产与优质并重发展。挖掘小麦产量潜力是一个长期的动态过程。文章旨在通过协调各种产量形成影响因素,最大限度地挖掘黄淮麦区小麦的高产潜力,为中国黄淮麦区的小麦高产育种实践提供思路和方法借鉴。

强筋小麦不同穗位及花位籽粒粒重和品质的变化

为探明强筋小麦籽粒粒重和品质在穗上的分布规律,试验选用6个强筋小麦品种,测定了不同穗位、不同花位籽粒粒重和品质指标。结果表明,籽粒粒重和品质不因穗位的不同而变化,不同花位上的籽粒粒重分布呈现单峰曲线,第2花位粒重最高;蛋白质含量、沉淀值大致随小花花位的增高而降低,特别是各小穗第3、4小花位较第1、2小花位上的籽粒品质极显著变劣,千粒重、蛋白质含量、沉淀值差异极显著。据此,可在强筋小麦育种和栽培中通过少花保优质、多穗保高产,达到实现高产优质的目的。

实现小麦新品种高产稳产优质高效的途径研究

通过穗光合、生物产量、杂种优势等途径探索了小麦的高产稳产与优质高效。结果表明,穗光合对粒重的贡献约相当于旗叶的1.5倍,是产量形成的重要器官,可以选育出具有"绿穗灌浆"特性的新品系,充分利用穗光合,实现高产目标;在提高茎秆强度的情况下,尽可能地提高植株的生物产量,以获得较高的籽粒产量;充分利用新型不育系,组配强优势组合,生产出杂交种,实现小麦高产新途径。同时利用"通过多穗夺高产,通过少花保优质"的措施,解决小麦的高产与优质的矛盾,实现高产与优质的结合。

豫麦54号小麦耕层根群性状研究

在不同 pH栽培环境中 ,对豫麦 5 4号的根部性状进行了系统研究 ,结果表明 ,该品种在全生育过程 ,耕层根群 pH变幅为 6.2～ 7.0 ,特别是苗期根系 pH表现稳定 ( pH 6.2～ 6.3) ,属中性根系 ,适应偏酸—偏碱栽培环境 ,根群分布为筒形 ,根量前少后多 ,属前劣后优型 。

不同小麦品种茎秆抗倒性的研究

为了明确影响小麦抗倒伏性的主要因素,选用生产中应用较广泛的6个高产小麦品种,采用田间试验与实验室分析相结合的方法,对不同品种的抗倒伏性状进行研究。结果表明,百农矮抗58的倒伏指数较小,为0.432,与其他品种相比差异显著;百农矮抗58的茎秆机械强度大、茎秆基部第二节短粗、秆壁较厚、次生根数量较多、株高和重心高度较低。相关分析表明,倒伏指数与第二节关系密切,第二节机械强度越大、壁越厚、干重越大、地下部根量越多,倒伏指数就越小,茎秆抗倒性就越强;适当降低株高可以降低植株的重心高度,增强植株抗倒能力。逐步回归分析表明,影响茎秆抗倒性的直接因子为茎秆基部第二节机械强度、第二节干重、地下部根量及地上部鲜重,其中第二节机械强度对茎秆倒伏指数的直接作用最大,其直接通径系数为-0.775,可用第二节机械强度的大小评价品种茎秆抗倒性的强弱。

暖冬气候条件下调整小麦播种期的研究

通过分期播种的方法 ,对 3个不同类型小麦品种的生育特征、穗分化进程及受冻害情况等进行了系统观察和研究。结果表明 ,春性越强的小麦品种 ,播种越早 ,越冬前发育速度越快 ,达到的幼穗发育阶段越高 ,越冬期间受冻越严重。以二棱期越冬 ,小麦受冻的危险较小。据此 。

蛋白质和淀粉对面团流变学特性和淀粉糊化特性的影响

以3个筋力不同的小麦粉为材料,利用分离重组方法,在保持小麦粉其他成分不变的情况下,组成不同面筋蛋白和淀粉含量的配粉,研究面筋蛋白和淀粉添加量对面团流变学特性和面粉糊化特性的影响。结果表明:随着面筋蛋白添加量的增加,3种筋力小麦粉配粉的面团稳定时间和粉质质量指数均呈升高趋势,峰值黏度、低谷黏度、最终黏度、稀懈值、回生值等总体呈下降趋势。小麦粉添加淀粉后,面团稳定时间和粉质质量指数均呈下降趋势,峰值黏度、低谷黏度、最终黏度、稀懈值、回生值等总体呈升高趋势。面筋蛋白和淀粉对小麦面团吸水率和面粉糊化温度的影响均较小。不同筋力小麦粉配粉各品质指标总体变化趋势一致,但变化幅度有一定差异。

不同小麦品种籽粒灌浆特性分析

为了给小麦高产栽培及新品种选育提供依据,对9个小麦品种的籽粒灌浆过程进行了研究。结果表明,小麦籽粒干重呈"S"型曲线增长,籽粒灌浆期可分为渐增期、快增期、缓增期三个阶段。相关分析表明,粒重主要是由快增期持续时间和灌浆速度决定的,与整个灌浆持续期关系不明显。在小麦灌浆快增期,灌浆速度越快,持续时间越长,干物质积累越多,粒重就越高。不同品种间籽粒灌浆特性存在一定的差异;综合分析表明,襄麦29和百农矮抗58-1籽粒灌浆速度较快,粒重较高。

小麦品种百农AK58及其姊妹系的遗传构成分析

百农AK58是目前我国黄淮南部麦区大面积种植的小麦品种。利用表型、高分子量麦谷蛋白亚基、蛋白质含量及覆盖小麦全基因组的657对SSR分子标记分析了百农AK58姊妹系及其亲本的遗传构成,以发现大面积品种的亲本选配规律。百农AK58在小穗数、穗粒数、千粒重和单株穗数上略优于其姊妹系丰收60和百农4330。百农AK58的高分子量谷蛋白亚基组合与亲本郑州8960相同,为(1,7+8,5+10),其姊妹系丰收60和百农4330的亚基组合与亲本温麦6号相同,均为(1,7+9,5+10)。SSR标记分析表明,百农AK58对亲本周麦11、温麦6号和郑州8960遗传成分的继承率分别为47.4%、28.9%和23.7%,而丰收60的继承率分别为47.9%、30.7%和21.4%。可见,这2个品种在遗传上与周麦11有较大的相似性。百农4330继承这3个亲本的遗传成分比例非常相近,分别为33.1%、32.4%和34.6%。在A、B、D基因组及染色体水平上,3个亲本品种对后代的遗传贡献率也表现不均衡性。百农AK58有40个不同于丰收60和百农4330的SSR特异位点,主要分布于1A、4A、5A、6A、1B、4B、5B、6B、7B、1D、2D、3D和7D染色体,其中多数位点已知存在与产量、抗病等重要农艺性状相关的基因,推测这些特异位点在百农AK58成为大面积种植品种中发挥了重要作用。

春季穗分化阶段低温处理对不同小麦品种幼穗结实性及生理特性的影响

研究低温胁迫对不同抗倒春寒能力小麦品种幼穗结实性和生理特性的影响,分析抗倒春寒能力不同的小麦品种对低温胁迫的生理响应机制,为小麦抗倒春寒研究和品种改良提供理论参考。以2个小麦品种矮抗58(抗倒春寒)和郑麦366(不抗倒春寒)为材料,采用盆栽和人工模拟倒春寒处理的方法,分析研究了小麦雌雄蕊原基分化期、药隔分化期和四分体形成期0℃低温处理下小麦的结实特性和幼穗生理指标变化。结果表明,在雌雄蕊原基分化期、药隔分化期、四分体形成期进行低温处理,随处理时间的延长,2个参试品种的穗粒数均降低,但不同处理时间和品种间穗粒数降低幅度不同。雌雄蕊原基分化期低温胁迫处理24,48,72h后,矮抗58穗粒数分别下降了6.52%,14.07%,22.37%,郑麦366穗粒数下降了37.14%,44.43%,64.71%;药隔分化期低温处理24,48,72h后,矮抗58穗粒数分别下降了3.74%,9.05%,13.71%,郑麦366穗粒数下降了27.54%,37.80%,48.55%;四分体形成期低温处理24,48,72h后,矮抗58穗粒数分别下降了2.70%,4.70%,4.73%;郑麦366分别下降了12.39%,29.67%,32.30%。随着低温处理时期的延迟,矮抗58、郑麦366的穗粒数降幅均表现下降的趋势。雌雄蕊原基分化期低温处理穗粒数下降最明显,说明雌雄蕊原基分化期对低温较敏感。矮抗58、郑麦366幼穗雌雄蕊原基分化期、药隔分化期低温处理72h内,2个参试品种幼穗的可溶性糖和可溶性蛋白质含量总体上均呈先升高后缓慢降低的趋势。矮抗58的可溶性蛋白质和可溶性糖含量及上升幅度均大于郑麦366。低温处理后,2个小麦品种幼穗超氧化物歧化酶(SOD)、过氧化物酶(POD)、过氧化氢酶(CAT)活性升高且均高于对照,但随着低温处理时间的延长稍有下降,其中矮抗58幼穗中SOD、POD、CAT活性和上升幅度均高于郑麦366,并且丙二醛(MDA)含量的增幅小于郑麦366。相关分析结果表明,低温胁迫后,小麦穗粒数与SOD活性、POD活性分别呈显著、极显著正相关,与MDA含量呈极显著负相关。POD活性、SOD活性、MDA含量可作为小麦幼穗抗倒春寒特性的评价指标,小麦抗倒春寒的生理机制表现为多方面的综合防御。

不同穗型小麦籽粒灌浆、干物质积累与转运特性及其与产量的关系

以多穗型品种矮抗58、中穗型品种百农4199和大穗型品种周麦18、周麦22为材料,研究其籽粒灌浆、干物质积累与转运特性及其与产量的关系,以期为高产小麦品种的选育提供理论依据。结果表明,干物质积累渐增期大穗型品种干物质积累量最高,表现为大穗型品种>中穗型品种>多穗型品种;快增期和缓增期中穗型品种平均灌浆速率最高,花前积累的干物质转运到籽粒的质量及对粒质量的贡献率显著高于其他穗型品种,干物质积累量实现反超,表现为中穗型品种>大穗型品种>多穗型品种。干物质积累平均速率是产量的最主要影响因素,其他对产量产生显著影响的因素表现为干物质转运量>干物质积累最大速率>干物质积累最大速率出现时的积温>干物质贡献率,另外,干物质平均积累速率、2个拐点出现的时间通过影响干物质积累最大速率出现时的积温间接地对产量产生影响。

小麦温敏雄性不育系BNY的花粉育性及自交结实性研究

BNY是新发现的小麦温敏雄性不育两用系。为了进一步确定BNY的育性敏感时期,对BNY和CK(温麦6号)的花粉育性及自交结实性进行了系统调查,结果表明,BNY不同蘖位、穗位、花位的花粉败育率存在差异,小分蘖败育率高于大分蘖,大分蘖高于主茎;同一穗不同部位的小穗花粉败育率差异不明显;同一小穗不同花位花粉败育率差异明显,下位小花败育率显著高于上位小花。自交结实率主茎穗高于大分蘖穗,大分蘖穗高于小分蘖穗,但均显著低于CK;主茎穗与大分蘖穗的自交结实率差异不显著,而小分蘖穗与主茎穗及小分蘖穗与大分蘖穗的自交结实率差异显著。

温敏核雄性不育小麦BNS的育性转换规律初探

为探讨低温雄性不育小麦BNS的育性转换规律,2007-2009年通过分期播种试验,对BNS育性转换特性进行了初步研究。结果表明,BNS具有不育彻底、育性转换彻底的特性,育性变化趋势为：完全败育-半不育-完全可育。低温是影响BNS育性转换的主要原因,表现低温不育,高温可育。BNS感受低温的敏感部位为发育的幼穗;BNS育性转换敏感期在抽穗前5~18 d,即雌雄蕊分化期至四分体形成期;在温度敏感期内,温度低于8℃时表现彻底不育,8~12℃是育性转换温度,温度高于12℃时表现完全可育。在豫北地区,9月23日-10月17日播种,表现彻底不育,可用于生产杂交种;11月18日以后播种均表现完全可育,可以自交繁殖不育系种子。

暖冬条件下播期对不同类型小麦幼穗分化的影响

对3个不同类型小麦品种在不同播期下的幼穗分化进程及受冻情况进行了系统观察和研究.结果表明,在气候变暖,秋、冬温度较高的情况下,小麦幼穗分化进入各时期的时间早晚为强春性品种>春性品种>半冬性品种;播期对小麦幼穗分化的伸长期、单棱期和二棱期持续时间长短影响较大;在早播的情况下,春性越强的小麦品种,越冬前幼穗分化发育速度越快,达到的发育阶段越高,越冬期间越容易被冻死.据此,提出在河南气候变暖,秋、冬温度较高的情况下,首先在生产上要选用半冬性品种,适当搭配晚播早熟的春性品种;其次,无论半冬性品种或春性品种,播种期都不宜过早.

不同成熟度小麦种子活力及其与生理性状的相关性研究

为探明小麦籽粒成熟过程中其活力及生理特性变化,分析种子活力与生理性状之间的关系,对开花后5、10、15、20、25、30、35d的小麦籽粒活力及生理特性进行了研究。结果表明,随着籽粒成熟度的提高,小麦籽粒的发芽率、发芽势、发芽指数、活力指数逐步提高;开花后5~25d的籽粒电导率呈连续下降趋势,25d后电导率稳定在较低水平;开花后5~35d小麦籽粒中的可溶性蛋白质含量变化呈迅速增加-相对稳定-迅速增加-缓慢下降的趋势,可溶性糖含量呈迅速下降-平缓下降-迅速下降的趋势,过氧化物酶（POD）活性随成熟度的提高呈上升趋势。典型相关分析结果表明,发芽率、活力指数、电导率、可溶性糖含量可以作为种子活力与生理指标相关分析中的显著性指标。

小麦BNS雄性不育系及其转换系花药差异蛋白鉴定与分析

BNS是一个新发现的温敏核型小麦雄性不育系,它有良好的不育性和转换性,被认为在小麦杂种优势利用上有重要价值。为探讨BNS的不育机制,以不育系及其转换系的单核早期、单核晚期到二核期花药为材料,用2-DE和MALDI-TOF-MS方法分离鉴定2个系的差异蛋白。结果发现,在转换系中,ATP合酶α和β亚基、胞质苹果酸脱氢酶、线粒体醛脱氢酶亚基、Rubisco亚基等呼吸、光合能量代谢蛋白表达丰富,但在不育系中这些蛋白缺失或下调。在不育系中还分离出山梨醇脱氢酶、组蛋白H2B.2、Harpin诱导子1、延伸因子TU等非小麦正常代谢蛋白。根据这些差异蛋白的功能,推测ATP合酶α、β亚基蛋白最可能是BNS不育的源头蛋白,它的表达可能受其上游的温度感应子调控。BNS的温度感应子隐性突变后转录启动温度阈值上调,在较低温下,α、β亚基基因不表达或表达量小,导致ATP合酶数量减少,继而影响ATP合成。ATP数量减少,使小孢子ATP供应短缺,进一步影响到小孢子的发育,使代谢异常,花粉败育。