基于移动平台的农业种质资源信息共享服务系统

为促进江苏省农业种质资源实物和信息的有效共享,满足多元化的资源共享服务方式,以江苏省农业种质资源信息共享服务系统为基础,采用ASP. NET和HTML5技术设计构建基于移动平台的农业种质资源信息共享服务系统,通过微信公众号的形式实现种质资源信息查询和实物申请服务,利用微信平台的开放性、互动性等特点,有效提高种质资源的共享服务效率。笔者主要介绍系统总体架构、核心功能设计等内容,并详细描述种质资源申请及处理的相关业务流程。

小麦抗倒性研究进展

倒伏是严重影响小麦子粒产量和品质的一个重要因素。本文系统阐述了小麦茎秆形态和结构特性、茎秆化学成分与抗倒伏关系以及抗倒性的遗传和分子标记等方面的最新研究进展。株高、基部节间长度与抗倒性呈负相关;而基部节间粗度、秆壁厚、单位长度干重与抗倒性呈正相关。茎秆机械组织细胞层数、厚度,维管束数目、面积以及髓腔大小与抗倒性密切相关。茎秆化学成分中纤维素、木质素以及碳水化合物含量和硅、钾元素含量与抗倒性呈正相关。小麦抗倒性呈数量性状遗传特征,除受多对主基因控制外,可能还受微效修饰基因作用。采用分子标记技术已将抗倒性以及与抗倒性相关的茎秆形态性状进行了QTL定位。

以EMS诱变创制软质小麦宁麦9号高分子量谷蛋白亚基突变体

本研究旨在创制遗传背景一致的不同高分子量谷蛋白亚基（HMW-GS）缺失系,为小麦品质研究和育种提供材料。将软质小麦品种宁麦9号,用0.4%EMS溶液处理10 000粒种子,获得3781个M1代单株,采用＂半粒法＂对每个株系进行SDS-PAGE鉴定,从中筛选出299个（7.91%）HMW-GS突变株,包括HMW-GS缺失和分子量突变2种类型。其中,HMW-GS缺失突变176株,突变频率为4.65%,缺失亚基涉及Ax1、Bx7、By8、Dx2和Dy12,突变频率为0.24%-3.28%;分子量突变130株,突变频率为3.44%。将突变体的具胚端种子于温室中繁殖获得M2代,再次鉴定各株系的HMW-GS,并经M3代验证,最终获得Ax1、Dx2、Bx7、By8和Dy12缺失突变体,及Ax1＋By8双缺失突变体。用高效液相色谱（HPLC）分析这些突变体的谷蛋白大聚体（GMP）和谷蛋白/醇溶蛋白（GLU/GLI）比值,发现不同缺失突变体的GMP含量都有不同程度的降低,尤以Bx7亚基缺失突变体中GMP含量降幅最大,高达42%。另外,不同缺失突变体的谷蛋白总量和GLU/GLI比值也低于对照,Ax1＋By8双缺失突变体的GLU/GLI比值最小。

藜麦EST-SSR的开发及通用性分析

藜麦因营养均衡受到越来越多的关注,但尚未深入开展其基础研究。开发微卫星序列重复SSR分子标记将为藜麦的遗传分析提供重要资源。本研究利用NCBI数据库中藜麦RNA测序RNA-Seq及表达序列标签EST数据挖掘、验证及评价藜麦EST-SSR,共发现1862个藜麦非单核苷酸EST-SSR。其中,二核苷酸重复最多(38.3%),六核苷酸重复最少(11.7%)。不同重复类型SSR的数量随着核苷酸数目的增加呈下降趋势。在随机选取验证的119个EST-SSR标记中,66(55.9%)个能够扩增出清晰条带,39个在4份藜麦资源中具有多态性,且其多态性与重复序列长度不具有显著相关性。t测验显示,多态性EST-SSR在藜麦与其他藜科种质间不存在显著差异,说明其具有良好的通用性,可用于藜科物种的遗传关系分析。

施氮量和种植密度对弱筋小麦宁麦18籽粒产量和蛋白质含量的影响

【目的】明确最佳施氮量和种植密度以提高弱筋小麦产量和品质。【方法】以优质高产弱筋小麦宁麦18为试验材料,在大田条件下设置4个施氮水平(120、180、240、300 kg/hm2)和4个种植密度(120、180、240、300万株/hm2),研究施氮量和种植密度对宁麦18籽粒产量与蛋白质含量的影响。【结果】施氮量和种植密度均显著影响宁麦18的产量及其产量构成因素。宁麦18的籽粒产量随施氮量和种植密度的增加而增加,但施氮量和种植密度超过适宜值(即施氮量N 180 kg/hm2、种植密度240万株/hm2)后,籽粒产量呈明显下降趋势。增施氮肥显著提高宁麦18籽粒蛋白质含量,但施氮水平为N 240和300 kg/hm2的处理间籽粒蛋白质含量差异不显著。种植密度对籽粒蛋白质含量的影响不明显。【结论】在本试验条件下,实现宁麦18高产与优质相结合的适宜施氮量为N 180 kg/hm2,种植密度为240万株/hm2。

宁麦9号对其衍生品种的遗传贡献

宁麦9号是江苏省农业科学院选育的优质弱筋专用小麦品种,具有高产、稳产和广泛的适应性及抗小麦黄花叶病、赤霉病等特点,近年来已成为江苏淮南麦区小麦育种的重要亲本。为了解宁麦9号对新育成小麦品种的遗传贡献,利用170对SSR引物,对宁麦9号及其9个衍生品种进行全基因组扫描分析。共检测到471个等位变异位点,每对引物可检测1～6个,平均2.8个。UPGMA聚类分析表明,扬麦18与宁麦9号遗传距离最小,扬辐麦4与宁麦9号遗传距离最大。遗传相似系数表明,在人工选择的作用下,这些以宁麦9号为亲本育成品种的遗传背景一半以上来自宁麦9号。宁麦9号等位变异在其衍生材料中的分布比例因品种而异,且不同染色体间差异较大,但相同位点的等位变异比例在A、B、D染色体组间相近。全基因组SSR扫描分析发现,10个标记位点在宁麦9号和由其选育的9个新品种具有完全相同的扩增带型,其中9个位点与重要农艺性状相关,或与控制优良性状的基因紧密连锁。将宁麦9号与主要弱筋小麦生产品种宁麦13(宁麦9号系选)进行基因组比较,两者遗传相似系数达0.732,说明宁麦13与宁麦9号遗传背景高度相似,而且两品种在蛋白质含量和抗赤霉病位点相关标记位点高度一致,这一结果可以部分解释宁麦13同样具有的抗赤霉病与优质弱筋的优点。

小麦优良亲本宁麦9号的研究与利用

宁麦9号是高产稳产、适应性广、中抗赤霉病、高抗梭条花叶病的优质弱筋小麦品种,由该品种衍生的10个品种已成为或即将成为长江中下游麦区的主推品种。为探讨宁麦9号作为亲本在小麦育种上的利用价值,本文分析了该品种的高产生理基础,产量、品质和抗病性状的遗传以及其衍生品种的主要特点。结果表明,宁麦9号光合优势明显,后期叶片不易早衰,水分利用率高、抗旱性强,其高产优势表现为成穗数和穗粒数多。遗传分析表明,该品种穗粒数、收获指数、蛋白质含量、碱水保持力以及抗病性等性状的配合力高,易于传递给后代。以宁麦9号为亲本,通过不同育种方法,育种工作者先后育成了宁麦13、宁麦14、宁麦16、生选4号、生选6号、扬麦18、扬辐麦4号、镇麦5号、镇麦8号、南农0686等10个小麦新品种,这些衍生品种都保持了宁麦9号高产稳产、中抗赤霉病、抗梭条花叶病等优良特性。因此,认为:宁麦9号是一个一般配合力较高的优良亲本,对选育高产、优质、抗病小麦新品种有重要利用价值。

弱筋小麦宁麦9号及其衍生系的蛋白质含量遗传多样性及关联分析

优质弱筋专用小麦品种宁麦9号是江苏淮南麦区小麦育种的重要亲本,以其为亲本已育成15个新品种。研究宁麦9号遗传信息的传递特点及蛋白质含量的数量性状位点,对进一步利用其进行优质弱筋小麦育种具有重要意义。以宁麦9号及其117个衍生品种（系）为材料,利用覆盖小麦全基因组的185对SSR引物对其进行基因组扫描,解析宁麦9号遗传信息在其衍生品种（系）中的分布特点,同时于2009—2010、2010—2011连续2个生长季测定宁麦9号及其衍生品种（系）的籽粒及面粉蛋白质含量,应用全基因组关联作图发掘与其相关联的分子标记位点。结果显示,宁麦9号与其衍生品种（系）的遗传相似系数为0.55-0.88;在Neighbor-Joining聚类图中,大部分衍生一代品种首先与宁麦9号聚类,其次是衍生二代,衍生一代品种扬辐麦4号最后聚类。宁麦9号与其衍生一代和衍生二代相同等位变异频率分别为75.60%和67.81%。籽粒及面粉蛋白含量在宁麦9号衍生品种（系）中均呈现较大变异,变异系数为5.07%-7.28%。共检测到6个与籽粒蛋白质含量关联的标记位点,其中3个连续两年均检测到;面粉蛋白质含量共有5个关联位点,其中2个连续两年检测到,包括1个同时与籽粒和面粉蛋白质含量关联。在这4个稳定的关联位点中,Xgwm539、Xwmc397和Xwmc468对籽粒及面粉蛋白质含量起负向调控作用,可以降低籽粒或面粉蛋白质含量。

新疆北部棉花黄萎病菌培养特性、致病型、致病性分化及ISSR遗传变异研究

【目的】明确当前新疆北部棉区黄萎病菌菌系变异和致病力分析情况。【方法】从新疆北部植棉区获得17个棉花黄萎病菌单孢菌系,对其培养特性、致病型、致病力以及ISSR遗传变异进行了研究。【结果】供试17个菌株全部为菌核型,其中落叶型菌系(Defoliating type,D型)有13个,占76.5%;非落叶型菌系(Non-defoliating type,ND型)有4个,占23.5%;D型平均病指(58.72)略高于ND型平均病指(52.7)。在泗棉3号上D型平均病指高于ND型,而在奥3503上D型平均致病力低于ND型。供试菌株按强、中、弱三个致病力类型划分,分别占94.12%、5.88%和0%。ISSR遗传分化与致病型具有一定的相关性,大部分的D型和ND型处于各自不同分支。研究结果还发现,同一地块分离的菌株xj13-3(1)、xj13-3(2)和xj13-3(3)虽同为D型,但ISSR标记可将3个菌株分到不同的亚群上。【结论】试验结果表明了新疆北部棉花黄萎病菌遗传变异关系的复杂性。

利用Fhb1基因功能标记选择提高黄淮冬麦区小麦品种对赤霉病的抗性

赤霉病已上升为黄淮冬麦区的主要病害,提高小麦品种对赤霉病的抗性成为该麦区主要的育种目标之一。宁麦9号、生选6号、建阳798、建阳84、苏麦3号和宁麦13均携带Fhb1基因,对赤霉病表现中抗水平以上。本研究以这6个品种(系)为供体,分别与高感赤霉病的周麦16矮败小麦近等基因系杂交和回交,构建6个回交群体。利用Fhb1基因的KASP标记在回交后代中进行基因型分析,分别选择携带和不携带Fhb1基因的可育株,对后代株系进行单花滴注接种鉴定和田间病圃自然鉴定。回交后代携带Fhb1家系整体抗性达到中感,比不携带Fhb1家系的平均病小穗数低4.2(P<0.01),平均病情指数低4.0,比轮回亲本周麦16的平均病小穗数和病情指数分别低8.1(P<0.01)和28.4(P<0.01)。不同供体品种(系)回交后代在赤霉病抗性上表现出明显差异,以生选6号为供体的回交后代家系抗性表现最好。本研究表明,利用Fhb1基因分子标记辅助选择技术能够有效地提高黄淮冬麦区小麦品种的赤霉病抗性水平。

长江中下游小麦品种籽粒品质对氮素的敏感性分析

【目的】研究长江中下游麦区小麦品种品质性状对氮素的敏感性,为优质弱筋专用小麦生产及品质育种提供参考。【方法】以长江中下游麦区105个小麦品种为试验材料,进行低氮(纯氮120 kg/ha)和高氮(纯氮280 kg/ha)2个施氮水平的田间试验,测定不同品种籽粒品质相关指标,并依据籽粒蛋白质含量进行氮肥敏感性分析。【结果】长江中下游麦区小麦籽粒品质性状在不同品种和施氮量间均存在极显著差异(P<0.01,下同),具有较高的遗传多样性。高氮处理下,籽粒蛋白质含量、湿面筋含量和面团稳定时间显著提高,沉降值、千粒重和籽粒硬度等品质指标也有增加趋势。不同品质性状间的相关性分析结果表明,籽粒蛋白质含量与湿面筋含量和面团稳定时间呈极显著正相关,相关系数均在0.5000以上。根据籽粒品质性状对氮素的敏感性程度,可将长江中下游地区的小麦品种分为氮敏感型(34个)、氮迟钝型(25个)和中间型(46个)三大类。15个生产应用弱筋小麦品种籽粒蛋白质含量在不同施氮量下的效应分析结果表明,主要弱筋小麦品种在低氮条件下均可达到GB/T 17893-1999《优质小麦弱筋小麦》的标准,其中宁麦9和扬麦15籽粒蛋白质含量对不同施氮量具有较好的稳定性,宁麦13、鄂麦520、扬麦9号和宁麦20等品种对氮素较敏感。【结论】根据不同小麦品种籽粒品质对氮素的敏感性差异,生产上应合理控制氮肥用量,以达到品质与产量的协调和平衡。

基于熵权理论的灰色关联度法在棉花耐盐性评价中的应用

为了综合评价棉花品种的耐盐性,于2014年在江苏南京设置砂培试验,采用150 mmol·L-1的Na Cl水溶液模拟盐胁迫,并以各指标盐害系数为依据,采用基于熵权理论的灰色关联度法进行品种筛选和指标评价。结果表明,萌发期各指标盐害系数的熵值和权重以发芽势、活力指数、下胚轴长和鲜重较高,发芽率和发芽指数次之,根长最小;苗期各指标盐害系数的熵值和权重以叶片质膜透性、根系活力和净光合速率较高,叶片伸展速率和株高次之,地上部干重和根系干重最小。棉花的耐盐性在生育期和品种间表现不同,在萌发期和苗期均表现稳定且耐盐的品种为中棉所44和中棉所75,表现稳定且中等耐盐品种有中棉所17、苏棉22号、苏棉15号和德夏棉1号,表现稳定但耐盐性较差的品种有苏棉12和泗棉3号。综上,该方法的评价结果客观准确,可以用于棉花品种耐盐性的综合评价,这为棉花耐盐品种的选育奠定了基础。

南方馒头加工中的辅料配比优化研究

为给改进实验室馒头制作和评价方法提供参考依据,以3种弱筋面粉(市售美玫牌面粉;磨自弱筋小麦品种宁麦9号和生选6号的面粉)为基础粉,采用响应面法中心组合试验设计,研究了酵母、糖、起酥油和泡打粉含量对南方馒头加工品质的影响,并建立了南方馒头感官得分与因素变量的二次回归模型方程,该模型回归显著。响应面分析结果表明,南方馒头加工中的最佳辅料配比条件为:酵母含量1.0%、糖含量15.0%、起酥油含量1.8%、泡打粉含量1.0%。在此配比条件下,3种弱筋粉制作南方馒头的感官得分预测值分别为86.5、88.3和84.5分,验证值分别为86.1、87.8和83.7分,与预测值的相对误差分别只有0.46%、0.57%和0.95%。

基于高通量测序的棉花InDel标记开发及其应用

【目的】获得可以用于棉花品种鉴定和纯度检测的二态性InDel标记,提高棉花种子的检验精确度和效率,为棉花的分子育种发挥作用。【方法】基于来源不同的121份棉花全基因组信息,根据高多态性信息含量筛选多态性高的InDel位点,开发二态性InDel标记,并在我国66个棉花品种的遗传距离分析和聚类分析中进行应用。【结果】基于121份棉花的二代测序数据获得10967个InDel位点,合成了85对InDel引物,选择其中有效引物64对,其中At亚组的特异引物35对、Dt亚组特异引物29对,At、Dt亚组染色体的平均最小等位频率分别为0.45、0.32,多态信息含量分别为0.49、0.40;所用的66个棉花品种的遗传距离范围是0.04~0.65cM(厘摩),平均为0.39cM,遗传距离最大的2个品种是泗棉3号和中棉所36,遗传距离最小的是徐棉18和徐杂3号。【结论】开发的64个棉花二态性InDel标记能有效地通过揭示品种间的遗传距离反映品种之间的亲缘关系,区分来源不同的棉花品种,具有一定的理论意义和应用价值。

宁麦9号与扬麦158株高及其构成因素的遗传解析

宁麦9号与扬麦158是我国长江中下游麦区的主栽品种和骨干亲本,长江中下游麦区近3年来审定品种中80%都是其衍生后代,研究其性状的遗传具重要意义。以宁麦9号与扬麦158为亲本构建的包含282个家系的重组自交系群体为材料,利用Illumina 90k芯片对群体进行基因型分析,建立高密度遗传图谱。连续3个生长季对株高及节间长度、穗长等株高构成因素进行测定,结合遗传图谱对株高及相关性状进行QTL定位,获得14个控制株高及其构成因素的稳定表达位点。通过进一步位置比对,聚焦到6个染色体区段,初步明确了各节间对株高的遗传调控机制。同时,将6个染色体区段中同源性较低的连锁标记转化为适用于高通量筛选的KASP标记,利用101份区域试验材料进行标记效应验证,结果显示聚合Qph-2D与Qph-5A.1两个位点具有较高的选择效率,继续聚合Q2A后,中选材料显著减少,可能降低选择效率;对Q2A与Q5A两个一因多效位点的选择建议以降低株高的等位变异为主;Qd1-5D可作为穗下节间(D1)的选择标记对株高展开优化选择。期望以上结果能为长江中下游麦区的小麦株高遗传改良提供帮助。

双瓣茉莉离体微繁技术

以双瓣茉莉带腋芽的茎段为外植体,在附加不同浓度TDZ、6-BA、IBA、NAA的WPM培养基、MS培养基上进行离体培养,建立起双瓣茉莉组织培养快速繁殖的技术体系。适宜的腋芽诱导培养基为WPM+6-BA 0.5 mg/L+IBA 0.5 mg/L;芽的继代增殖培养基为WPM+6-BA 2.0 mg/L+IBA 0.1 mg/L;成苗培养基为WPM+6-BA 0.1或0.2 mg/L+IBA 0.2 mg/L;生根培养基以蛭石代替琼脂,附加1.0 mg/L的NAA。

长江中下游麦区小麦品种籽粒硬度及puroindoline基因等位变异的分子检测

为了明确长江中下游麦区小麦籽粒硬度及puroindoline基因型的分布,以该麦区105份小麦育成品种为材料,利用单籽粒硬度仪(SKCS)测定其籽粒硬度,利用分子标记检测和基因序列分析鉴定puroindoline基因的等位变异。结果表明,在长江中下游麦区历年育成的小麦品种中软质麦比例较高,占52.4%,硬质麦和混合麦分别占38.1%和9.5%;硬质麦和混合麦中存在Pinb-D1b、Pina-D1b和Pinb-D1p三种变异类型,突变频率分别为29.5%、10.5%和3.8%。

高分子量谷蛋白单亚基缺失对软质小麦宁麦9号加工品质的影响

基因敲除是研究高分子量谷蛋白（HMW-GS）亚基功能的重要方法。本研究以软质小麦宁麦9号野生型及其单亚基缺失系为材料,探讨了HMW-GS缺失对籽粒品质性状、谷蛋白组分含量和加工品质的影响。在29份参试品系中,野生型有3个穗系,Glu-A1x、Glu-B1x、Glu-B1y、Glu-D1x和Glu-D1y缺失型分别有5、7、5、5和4份。野生型与缺失型,以及缺失型之间的蛋白质含量、湿面筋含量、籽粒硬度和溶剂保持力无显著差异。缺失型的谷蛋白/醇溶蛋白、高分量谷蛋白/低分子量谷蛋白含量比值低于野生型,其中Glu-B1x和Glu-D1x缺失型的比值显著低于野生型（P〈0.05）。缺失型的揉面仪峰值时间和8 min带宽变异范围分别为1.38~1.64 min和3.38%~3.98%,显著低于野生型的2.00 min和4.57%（P〈0.05）,以Glu-B1x和Glu-D1x缺失型表现最低。与野生型相比,缺失型的糖酥饼干直径均有增加,其中Glu-B1x、Glu-B1y和Glu-D1y缺失型饼干直径的增加达显著水平（P〈0.05）,而缺失型之间的差异不显著。在宁麦9号背景下,高分子量麦谷蛋白单亚基缺失弱化了面筋强度,改善了糖酥饼干加工品质,亚基敲除可能是进一步提高软质小麦加工品质的有效途径。

高效液相色谱-紫外法同时检测小麦中DON、15ACDON和3ACDON

建立了测定小麦中B型单端孢酶烯族毒素脱氧雪腐镰刀菌烯醇(deoxynivalenol,DON)、3-乙酰脱氧雪腐镰刀菌烯醇(3-acetyldeoxynivalenol,3-ACDON)和15-乙酰脱氧雪腐镰刀菌烯醇(15-acetyldeoxynivalenol,15-ACDON)的高效液相色谱-紫外(HPLC-UV)检测方法。用水提取小麦样品,提取液经无水乙醇等体积沉淀,再结合OasisHLB固相萃取小柱可取得较好的净化效果。采用乙腈-0.005%磷酸水溶液二元梯度洗脱程序在高效液相色谱-紫外检测器上完成DON、15ACDON和3ACDON的定性定量分析。结果表明,在0.5～15.0mgL-1线性范围内,DON、15ACDON和3ACDON的平均加标回收率分别为89.8%、93.4%和92.9%,相对标准偏差分别为2.2%、2.0%和2.5%(n=3);检测限分别为12.2、10.5和16.7μgkg-1。该方法准确、重现性好,样品净化方法使杂峰干扰少,大幅减少有机溶剂的使用,成本低,适用于小麦中B型单端孢酶烯族毒素的大批量检测。

优质高产小麦新品种宁麦24的选育及栽培技术

宁麦24系江苏省农业科学院农业生物技术研究所育成的优质高产抗病专用小麦新品种。该品种在安徽省春性组区域试验和生产试验中,平均产量分别比对照扬麦158增产5.59%、9.36%。宁麦24成熟期适中,株高80 cm左右,分蘖力强,成穗率较高,小穗小花结实性好,每穗粒数多,产量3因素协调性好,综合抗病性较强,品质属中筋。针对宁麦24的特征特性,该品种高产栽培技术应掌握适期播种,争壮苗越冬;合理密植,建立高产群体结构;科学施肥;加强管理,做好防病治虫等工作。