宁春4号与河东乌麦杂交F2产量相关性状和抗病性及其QTL分析

在明确宁春4号与河东乌麦各自遗传性状的基础上,以宁春4号与河东乌麦杂交F2群体的331个单株为材料,进行产量相关性状、抗病性及其QTL分析,以期为宁夏回族自治区小麦遗传改良提供基因资源。结果表明,产量相关性状在F2群体均出现较大分离,有效分蘖数、经济系数的群体平均值分别为7.05个、0.37,均超过高亲亲本(分别为6.31个、0.31),超高亲比例分别达57.40%、75.23%;穗粒数、穗粒质量的群体平均值分别为33.07粒、1.19g,均低于低亲亲本(36.49粒、1.22g),超中亲比例分别达34.14%、33.84%,超高亲比例分别达34.14%、26.88%。类群Ⅰ的平均穗粒数最多(49.25粒)、穗粒质量最高(1.61g),类群Ⅴ的有效分蘖数最多(14.50个),类群Ⅶ的经济系数最高(0.46),为优异产量相关性状类群。有效分蘖数与穗粒数、穗粒质量,穗粒数与穗粒质量、经济系数,穗粒质量与经济系数均呈极显著正相关。分别有9.97%、0.91%、0.60%的单株表现为高抗白粉病(1~2级)、条锈病(1级)、叶锈病(1级),10.57%、15.41%、15.11%的单株表现为中抗白粉病(3~4级)、条锈病(2级)、叶锈病(2级),79.46%、83.69%、84.29%的单株表现为感白粉病(5~8级)、条锈病(3~4级)、叶锈病(3~4级)。有15.11%的单株同时抗白粉病、条锈病,13.29%的单株同时抗白粉病和叶锈病,9.67%的单株同时抗条锈病、叶锈病,8.76%的单株同时抗白粉病、条锈病、叶锈病。利用新开发的13个SSR标记共发掘出25个产量相关性状和抗病性相关QTL,涉及2A、4A、5A、1B、2B、3B、5D、6D、7D等9条染色体,加性效应为-0.19~1.57,表型贡献率为2%~9%,LOD值最大为23.40。其中,4A、5A、1B、3B、5D、6D染色体存在产量相关性状和抗病性QTL富集区。

簇毛麦5VS染色体臂特异分子标记开发与遗传效应分析

簇毛麦(Dasypyrum villosum(L.)P.Candargy 2n=14,VV)是小麦改良重要的三级基因源。簇毛麦5VS染色体臂上携带抗白粉病基因Pm55、抗条锈病基因Yr5V和籽粒硬度基因Dina/Dinb等优异基因。已创制的小麦-簇毛麦T5VS.5AL和T5VS.5DL易位系为小麦抗病和品质改良提供了优异新种质。为加快T5VS.5AL和T5VS.5DL易位系在育种改良中的高效利用并深入分析5VS染色体臂在普通小麦遗传背景的遗传效应,本研究通过流式细胞染色体分离技术和二代测序结合的方法,获得了簇毛麦5VS的基因组序列信息。利用该基因组序列信息与中国春小麦染色体5AS、5BS、5DS上的基因进行比对,共开发了69个保守直系同源基因序列(COS,conserved ortholog sequence)标记,经过PCR扩增鉴定,发现59对引物扩增产物具有簇毛麦5VS特异条带,多态率为85.5%。其中,共显性标记40个,显性标记19个。结合生物信息学分析,明确了这些特异标记与普通小麦第五部分同源群短臂的共线性区间,为物理定位5VS上的优异基因及筛选鉴定5VS小片段易位系提供了标记信息。通过回交6次,将T5VS.5AL和T5VS.5DL易位染色体导入南农0686遗传背景,利用BC6F2近等系群体结合白粉病抗性鉴定对扩增条带共显性标记的可靠性进行了验证,为分子标记辅助选择T5VS.5DL易位系提供了易于利用的特异新标记。在BC6F2:3近等系群体中,进一步明确了5VS染色体臂在南农0686遗传背景中的遗传效应,即降低籽粒硬度、株高和千粒重以及提高主穗粒数。本研究新开发的5VS特异分子标记及选育的新种质为高效利用T5VS.5AL和T5VS.5DL易位系培育优质、抗病弱筋小麦新品种奠定了基础。

小麦-鹅观草第一部分同源群染色体渗入系鉴定与基因组归属分析

鹅观草(Roegneriakamoji,2n=42,SSHHYY)是小麦异源六倍体野生近缘种,对小麦赤霉病具有良好抗性,是改良小麦赤霉病抗性的重要遗传资源。通过远缘杂交,将鹅观草第一部分同源群染色体上的抗赤霉病基因Fhb6导入普通小麦。由于第一部分同源群染色体包含1S、1H和1Y三条染色体,为研究这些同源染色体对小麦赤霉病抗性的影响,筛选出4个鹅观草第一部分同源群染色体特异分子标记,通过PCR扩增鹅观草属不同野生种的基因组DNA,明确了抗赤霉病Fhb6基因位于鹅观草1Y#1染色体。进一步利用分子细胞遗传学技术从中国春与鹅观草的后代中选育出5份涉及鹅观草1Y#2和1S#2染色体的渗入系材料。其中:21RK‐1为二体异代换系DS1Y#2(1A),21RK‐2为二体异代换系DS1S#2(1D),21RK‐3为二体异附加系DA1S#2,21RK‐4为1S#2和TW·1S#2S的双单体附加系,21RK‐5为纯合TW·1S#2S易位系。这些新种质为小麦抗赤霉病基因的发掘及遗传改良奠定了基础。