新疆冬麦区AL型三系杂交小麦亲本配合力、杂种优势和聚类分析

为了解新疆AL型三系杂交小麦亲本间配合力及其杂种优势关系,利用稳定不育系8份,恢复力强的恢复系9份,按照NCⅡ不完全双列杂交(8×9)设计配制72个F 1杂交组合,对亲本及杂交组合的7个农艺性状进行配合力效应和杂种优势分析,再根据亲本性状和一般配合力划分杂种优势类群。结果表明,三系小麦杂交组合中普遍存在产量和产量性状杂种优势,针对强优势组合的亲本选择,双亲之一一般配合力(GCA)或双亲GCA之和为正值且相对较大;相关性分析表明,中亲优势与父本和母本GCA值之和呈极显著正相关,父本和母本的GCA相关性大于特殊配合力(SCA)相关性。针对6个性状的GCA效应值和性状表型值分别进行聚类分析表明,配合力距离远的亲本组配可能出现强优势杂交组合的几率较大,性状表型值距离较远的两个亲本同一性状之间的优势互补也可以在后代中表现出较强的杂种优势。将17个亲本划分为4个和5个类群,为后续AL型杂交小麦强优势杂交组合的配制提供了依据。

不同遗传背景亲本及其杂交种对田间出苗率的影响

为了研究细胞质不同亲本及其杂交种对田间出苗率的影响,以29个AL型不育系和25个恢复系为亲本材料配制了双列杂交组合,以“同母多父”和“同父多母”的方式,对杂交种和亲本的田间出苗率进行比较分析。结果表明,细胞质遗传背景不同的恢复系、保持系、杂交种之间田间出苗率差异不显著。杂交种与双亲的田间出苗率间呈显著正相关,田间出苗率高的亲本所配置杂交种田间出苗率表现出较高杂种优势。杂交种田间出苗率应该作为优异亲本的重要指标得到重视。

盐、碱胁迫下高丹草苗期生理特征及转录组学分析

高丹草(Sorghum bicolor×S. sudanense hybrids)具有抗旱和耐盐碱特性,逐渐成为畜牧业重要的饲料作物,明确高丹草耐盐、耐碱分子调控机制对高丹草分子辅助育种具有重要意义。本文对高丹草种子进行不同浓度的NaCl和Na_(2)CO_(3)胁迫,统计不同浓度下发芽率变化;高丹草幼苗进行200 mmol/L的NaCl和Na_(2)CO_(3)胁迫处理,不同时间段对整株幼苗可溶性糖、脯氨酸(PRO)、过氧化氢酶(CAT)、过氧化物酶(POD)和总超氧化物歧化酶(T-SOD)生理指标测定和转录组学表达分析。结果表明,相同浓度中性盐(NaCl)胁迫高丹草种子发芽率、根长均大于碱性盐(Na_(2)CO_(3))胁迫。随着胁迫时间延长,POD和CAT在中性盐胁迫时表现出逐渐下降趋势,碱性盐胁迫时呈逐渐增加趋势;PRO、可溶性糖和T-SOD在中性盐胁迫表现出逐渐增大趋势,碱性盐胁迫时表现出逐渐减小趋势。转录组学分析发现,在中性盐胁迫6、12和24 h后,分别鉴定出241个、293个和149个DEG,碱性盐胁迫后,分别鉴定出664个、641个和728个DEG。GO和KEGG聚类分析显示,盐和碱胁迫处理下参与氧化还原酶合成、渗透胁迫、细胞膜组分、细胞氧化解毒等相关DEG在高丹草苗期生长过程中应对盐碱胁迫响应发挥关键性作用,DEG主要集中在激素信号转导、光合代谢、氧化还原、糖代谢、核酸修复、苯丙烷生物合成等过程与非生物胁迫或逆境相关。盐碱胁迫条件下,高丹草幼苗应对环境刺激通过激素信号转导和氧化还原酶解毒。糖代谢和还原酶合成转运在耐盐碱品种中起到了重要作用。

优质高产冬小麦新品种—垦冬161

垦冬161(原代号:垦冬11-161)是由新疆农垦科学院作物研究所和新疆西域绿洲种业科技有限公司以垦冬002为母本、本单位自育高代新品系2000(125)/4-2-2为父本进行杂交,采用系谱法选育而成的优质、高产、中强筋冬小麦新品种。2022年8月通过新疆维吾尔自治区主要农作物新品种审定委员会审定,审定编号为新审麦2022年039号。1特征特性该品种属冬性,生育期270 d,幼苗半直立,叶色深绿,生长势强。

2个小麦AL型细胞质雄性不育系的异交特性分析

提高不育系的异交结实率是杂交小麦制种产量取得突破的重要途径。为明确小麦AL型雄性不育系的异交结实特性,连续3年测定了2个小麦AL型不育系36A和3235A的柱头活力、柱头外露率、颖间距和自然异交结实率。结果表明,36A和3235A的平均自然异交结实率分别为113.02%和44.65%,柱头活力分别为104.96%和76.7%,差异均达到显著水平;二者的柱头外露率和颖间距无显著差异。相关分析表明,授粉天数与柱头活力呈显著负相关,柱头活力随授粉天数的延长而降低;柱头活力与柱头外露率和颖间距、柱头外露率与颖间距间均呈显著正相关。随授粉进程推移,柱头活力、柱头外露率和颖间距均呈先增后减趋势,36A的3个指标均高于3235A,综合表现为异交结实率高。花后第4~11天套袋饱和授粉异交结实率最高,授粉后第6~12天,柱头外露率和颖间距均达到最大。因此,小麦AL型不育系的恢复系扬花始期比不育系推迟2~3 d,小花陆续开放、柱头活力也较强,并持续开颖,可保持较高结实率,为最佳授粉时间。

杂交小麦制种研究现状及展望

利用杂种优势对提高小麦单产具有重要作用,杂交小麦制种是小麦种业未来发展的重要方向之一。目前,小麦在强优势杂交组合选配方面取得较大进步。由于缺乏优异高异交结实率的制种亲本资源和高产高效杂交制种体系,导致大面积制种效率低。因此,探究杂交制种技术体系进展、亲本种质资源改良和生产流程标准化等方面的研究现状,将有利于对杂交制种发展瓶颈和未来发展方向等问题的整体把握。综述杂交小麦制种技术的影响因素,并通过商业化大田杂交作物与新型杂交小麦比较,对杂交小麦快速商业化等方面提出建议,对其发展趋势进行展望。

喷洒叶面肥对春小麦黑胚、产量和品质的影响

为强筋春小麦‘新春38号’优质、高产栽培提供理论依据,研究了‘新春38号’在灌浆不同时期喷施叶面肥(磷酸二氢钾和芸苔素内酯)对籽粒黑胚病、产量及品质的影响。结果表明:2次混合喷施磷酸二氢钾和芸苔素内酯小麦产量较对照增产27.9%,千粒重显著提高,不育小穗数减小,黑胚率由原来21%降低到16.8%;一次混合喷施叶面肥后籽粒蛋白质含量、湿面筋含量、沉淀值分别较对照增加1%、0.7%和4.54%,单一喷施磷酸二氢钾时面团形成时间和稳定时间较对照增大0.6 min和0.7 min,面团拉伸曲线和拉伸面积增大22 cm^(2)和91 BU,单一喷施芸苔素内酯对其没有显著的影响。因此,在小麦灌浆早期混合喷施叶面肥能有效改善春小麦‘新春38号’黑胚的发生,可提高产量和品质。

兵团小麦发展现状及存在的问题分析

小麦是新疆第一大“主粮”作物,种植面积占粮食作物的50%以上,是保障新疆粮食安全的关键和基础。本文从小麦种植面积、产量、主栽品种和生产效益等方面阐述了“十三五”新疆生产建设兵团小麦生产发展的现状,分析了当前兵团小麦科研及生产中面临的问题并提出了相应的建议,对兵团小麦的发展和生产能力提升提供参考。

新疆冬小麦品种叶锈病的抗性鉴定

为明确新疆冬小麦品种的叶锈病抗性,2020—2022年以37份新疆审定冬小麦品种为材料,选用9个叶锈菌生理小种(PHDS、PHTT、THNJ、THTS、THHS、FKKQ、FHSS、FGJQ、FHJQ)接种进行小麦苗期抗叶锈性鉴定;选用新疆本地优势小种(PHTT和THTS)接种进行小麦成株期抗叶锈性鉴定,并利用11个与已知抗病基因紧密连锁的特异性分子标记进行分子标记检测。苗期鉴定结果表明,参试品种对叶锈病的抗性普遍不好,且接种生理小种后表现抗病的品种较少,其中仅新冬21号对所有生理小种抗性均达到了中抗(MR)以上水平,新冬2号对THNJ、THTS、FKKQ、FHSS、FGJQ、FHJQ等6个生理小种抗性达到了中抗(MR)以上,新冬36号对FKKQ、FHSS、FGJQ、FHJQ等4个生理小种抗性达到了抗(R)或近免疫(NIM),其他参试品种均只对1~2个生理小种表现中抗(MR)以上水平。小麦成株期鉴定结果表明,抗病达到中抗(MR)的品种有12个,达到抗(R)以上水平的品种有8个。分子标记结合成株期抗性鉴定结果表明,参试品种中共检测到6个抗叶锈病基因,即Lr1、Lr10、Lr14a、Lr20、Lr26和Lr34,这些抗病基因单独使用已基本失去抗性。为保障新疆粮食安全、促进小麦产业绿色发展,应重视小麦抗叶锈病育种工作,一是加强品种资源工作,引进或创制含有新的抗叶锈病基因的品种资源,二是利用分子育种技术实现基因聚合,使新疆小麦品种原有的失去抗叶锈病的基因能够重新获得抗病性。

基因型、环境对新疆冬小麦品种蛋白质品质的影响

【目的】研究基因型和环境对新疆冬小麦品种蛋白质品质性状的影响。【方法】选用762份新疆冬小麦品种种植于新疆3个地点,检测籽粒蛋白质含量、湿面筋含量、面筋指数、沉淀值以及面团揉合特性等8个蛋白质品质性状。【结果】新疆冬小麦品种的籽粒蛋白质含量为14.44%,湿面筋含量为32.37%,面筋指数为61.86%,Zeleny沉淀值为26.25 mL,峰值时间为2.67 min,峰值高度为53.09%,8 min宽度为15.30%,8 min面积为107.16%TQ×min,多数品种属中筋类型。不同地点间小麦蛋白质品质性状存在差异,蛋白质数量性状表现为阿克苏点>石河子点>伊宁点,蛋白质质量性状表现为伊宁点>石河子点>阿克苏点,3个地点间的蛋白质质量性状表现出显著差异。基因型、环境及G×E互作效应对蛋白质品质性状均有影响,但作用大小不同,环境为47.62%~68.94%,G×E为23.34%~41.38%,基因型为7.71%~11.00%。不同类型的蛋白质品质性状稳定性不同,其中籽粒蛋白质含量、湿面筋含量、Zeleny沉淀值、峰值时间、8 min宽度和8 min面积稳定性表现为石河子点>阿克苏点>伊宁点,峰值高度稳定性表现为伊宁点>石河子点>阿克苏点,面筋指数稳定性表现为阿克苏点>伊宁点>石河子点。【结论】基因型、环境及G×E对新疆冬小麦品种蛋白质品质性状均有显著影响作用,依次为环境>G×E>基因型;新疆小麦品种多属中筋类型,除籽粒蛋白质含量和湿面筋含量外,其他蛋白品质性状均未达到国标优质强筋的标准,且强筋小麦品种较少;不同地点的蛋白质品质特性不同,阿克苏点蛋白质数量性状总体优于石河子点与伊宁点,伊宁点蛋白质质量性状表现总体优于石河子点和阿克苏点;不同品质性状的稳定性不同,籽粒蛋白质含量、湿面筋含量、Zeleny沉淀值、峰值时间、8 min宽度和8 min面积在石河子点稳定性较好,峰值高度在伊宁点稳定性较好,面筋指数在阿克苏点稳定性较好;小偃54号、小偃22号、百农68、中优206、中麦175等,可供新疆冬小麦蛋白质品质改良利用。

产纤维素酶菌株的筛选、鉴定及产酶条件的优化

采集新疆吐鲁番地区土样,从中分离筛选1株产纤维素酶菌株C-8;经形态观察、生理生化及16S rRNA序列分析,初步鉴定为芽孢杆菌属(Bacillus sp.)。该菌株所产纤维素酶的最适合作用pH和温度分别为9.0、40℃,且具有良好的pH稳定性和温度稳定性。为了提高C-8菌株产纤维素酶能力,利用响应面法对其发酵产酶条件进行优化。采用Plackett-Burman设计筛选出影响其产酶条件的3个主效应因素,最陡爬坡试验逼近最大响应值区域,利用Box-Behnken响应面分析法优化发酵产酶条件。结果表明,起始pH、CMC-Na%和培养温度为主要影响因素。通过三因素三水平的响应面分析得到最优条件为起始pH8.0、CMCNa%2.5%、培养温度28℃。在此条件下纤维素酶活可达193.89 U/mL,与优化前相比,酶活提高2.35倍。

Pins基因等位变异对磨粉品质和新疆拉面加工品质的影响

为了探讨新疆冬小麦品种Pins基因等位变异对小麦磨粉品质和新疆拉面加工品质的影响,对109份新疆冬小麦品种的籽粒硬度及其Pins基因等位变异、磨粉品质和新疆拉面加工品质进行测定,初步分析了新疆冬小麦品种资源籽粒硬度Pins基因的分布规律以及不同Pins基因等位变异对籽粒硬度、磨粉品质和新疆拉面加工品质的影响。结果表明,新疆冬小麦品种属硬质麦类型,Pins基因型以Pina-D1a、Pinb-D1b和Pina-D1a/Pinb-D1b为主,Pins突变类型及Pins突变基因型组合类型小麦的籽粒硬度均显著高于野生型,Pinb-D1a基因型小麦的籽粒硬度最低,L*值和a*值最高,b*值最低;Pinb-D1ab基因型小麦的吸水率最高。不同Pins基因型组合中,野生型小麦的籽粒硬度、b*值和吸水率最低;Pina-D1a/Pinb-D1aa的出粉率最高,Pina-D1a/Pinb-D1ab的灰分含量最低,吸水率最高。Pins基因及其基因型组合对新疆拉面加工品质无直接影响,主要通过对灰分、面粉色泽和吸水率等磨粉品质的作用对新疆拉面产生间接影响。优质新疆拉面品种中,Pinb基因突变对新疆拉面加工品质的影响大于Pina基因突变,育种中应优先选择Pinb基因突变型材料,其中Pina-D1a/Pinb-D1b可以作为重点选择的基因型组合。

棉花枯萎病菌拮抗内生菌的筛选和拮抗效果检测

从甘草、阿魏、苦豆子中筛选出4株对棉花枯萎病菌(Fusarium oxysporium)抑制效果较好的内生菌,通过其生理生化检测、16S r DNA序列分析进行鉴定;选择抑菌效果最好的拮抗菌A,分别测定其胞内、胞外分泌物的抑菌效果,并检测该菌株对棉花种子萌发和活性氧酶系统的影响。结果表明,拮抗菌A为解淀粉枯草芽孢杆菌(Bacillus amyloliquefaciens),其胞内分泌物对枯萎病菌菌丝生长、产孢、孢子萌发的平均抑制率均高于胞外分泌物。拮抗菌A处理棉花可提高其成活率,但不引起植株系统诱导抗性。拮抗菌A的主要抑菌物质存在于细胞内,抑制产孢是其主要拮抗途径。

多效唑、矮壮素对杂交小麦及其亲本矮化效应的研究

为了探讨杂交小麦及其亲本杂交制种在喷施不同化控剂对株高和产量的影响,以杂交小麦‘新冬43号’及其亲本材料为研究对象。选用多效唑(PP333)和矮壮素(CCC)2种化控剂,在小麦起身期和拔节期分1次和2次叶面喷施,研究化控剂对小麦株高的矮化效应及产量的影响。结果表明:喷施矮壮素350 mg/L、多效唑400 mg/L均能有效降低3种材料的株高和节间长;多效唑不同剂量与产量为负相关。根据不同种植目的有针对性地选择不同的喷施方法,不仅降低株高提高小麦的抗倒伏性,还可以减少杂交小麦制种过程中亲本之间的株高差,有利于提高制种产量。

转CBF_1基因棉花的耐旱生理研究

以转CBF_1基因棉花及其野生型棉花为材料,设置轻度(900 mL)、中度(400 mL)、重度(300 mL)和对照(1 200mL)浇水处理的不同干旱胁迫和复水处理,考察各种处理后对盆栽植株不同部位叶片光合性能和离体叶片在暗处理条件下叶绿素含量的变化,以及在大田苗期、蕾期、花期、铃期断水胁迫对棉花产量的影响,为转基因抗旱棉花新品种的培育提供理论依据。结果表明:(1)在盆栽试验中,随着干旱胁迫时间的延长和复水3d处理,各浇水处理的转基因和野生型棉花叶片净光合速率(P_n)、原初光能转化效率(F_v/F_m)表现出先降低后增加的变化趋势,受到胁迫后对顶部叶片的影响比中部叶片大,且转基因棉花叶片保留数量显著高于野生型棉花;它们的离体叶片叶绿素a、叶绿素b的含量随着干旱胁迫时间的延长而逐渐下降,但转基因棉花的下降速率显著低于野生型棉花。(2)在田间试验的苗期、蕾期、花期、铃期干旱胁迫下,各干旱胁迫处理的转基因植株的皮棉产量、衣分、种子质量、株高均显著高于野生型棉花;转基因棉花的籽棉产量分别比正常灌溉处理降低了78.4%、55.1%、12.7%、8.3%,野生型棉花则分别降低了80.4%、55.4%、19.2%、14.4%,不同时期的水分胁迫严重影响了棉花籽棉产量,但是转基因棉花的籽棉产量显著高于野生型棉花。研究认为,在不同干旱胁迫条件下,转CBF_1基因棉花表现出优良的生长和生理优势,可提高棉花的耐旱性。

dGFP-GUS基因标记新疆棉花黄萎病原菌的研究

【目的】研究棉花黄萎病原菌的入侵机理。【方法】以带有潮霉素抗性筛选基因的PUCCATPH载体以及pCAMBIA1304载体作为骨架,构建trpc启动子驱动的GFP-GUS基因的新疆棉花黄萎病菌表达载体1304-P-ORF,导入农杆菌GV3101和AGL-1中。通过农杆菌介导(ATMT)法分别转入新疆棉花黄萎病原菌VD-1和VD-278中,对表达效果进行检测。【结果】筛选的潮霉素B浓度为30μg/m L,农杆菌AGL-1对黄萎病菌的转化效率比GV3101高40%。T0代经含有潮霉素B的PDA培养基筛选,获得了T1代转基因大丽轮枝菌VD-12株,VD-2 784株。通过GUS组织染色,在转基因VD-1和VD-278的菌丝和孢子中均可观察到GUS基因的表达。对转基因黄萎菌进行PCR分子检测,均可检测到GFP和潮霉素B基因。GUS-GFP和潮霉素B基因已成功转入新疆棉花黄萎菌VD-1和VD-278中。【结论】建立了新疆棉花黄萎菌的遗传转化体系,为进一步利用GFP-GUS基因研究新疆棉花黄萎菌对棉花侵染的过程奠定基础。

新疆小拟南芥NPR1基因对植物系统获得性抗性的影响

旨在研究小拟南芥NPR1基因的第三内含子对基因表达的影响。克隆出带有第三内含子的小拟南芥NPR1基因,构建诱导型植物表达载体并对拟南芥进行农杆菌遗传转化,经5 mmol/L外源水杨酸12 h诱导,利用Real-time PCR技术检测拟南芥病程相关蛋白的表达量。结果显示野生型拟南芥的NPR1、PR-1、PR-2、PR-5表达量高于转基因拟南芥;相对于野生型拟南芥,转基因拟南芥中SOD、POD酶活显著降低,而CAT酶活增加未达到显著水平。结果表明转入含有第三内含子的Ap.NPR1基因,转基因植株系统获得性抗性途径受到抑制,植株抗病性降低,说明第三内含子使得系统获得性抗性途径的基因表达受到抑制。

新疆春小麦籽粒性状与磨粉品质及其关系研究

为给新疆春小麦籽粒性状和磨粉品质的遗传改良提供理论依据,对386份新疆春小麦材料(55个地方品种、207个自育材料和124个引进材料)的籽粒性状与磨粉品质及其关系进行了研究。结果表明,不同来源春小麦材料的籽粒性状和磨粉品质各有优劣。386份供试材料的千粒重为37.48 g,容重为737.76 g·L^(-1),籽粒硬度为54.71,粒径为2.88 mm,籽粒蛋白含量为15.95%,出粉率为53.06%,灰分为0.54%,L~*值为96.86,a~*值为-1.16,b~*值为9.83。整体而言,籽粒蛋白质含量、L~*值较高;籽粒硬度较低,a~*值和b~*值较高,三者的变异系数较大,分别为22.26%、25.86%和15.67%,具有较好的改良潜力。籽粒性状与磨粉品质关系密切,其中千粒重、粒径与灰分含量呈极显著负相关,籽粒硬度、籽粒蛋白含量与灰分含量呈显著正相关,千粒重、粒径与L~*值呈显著负相关,与a~*值呈显著正相关,籽粒硬度与a~*值呈显著负相关,容重、粒径与b~*值呈显著或极显著正相关。昌春3号、伊春4号、中作8131、新春26号、新春33号等可用于新疆春小麦籽粒性状和磨粉品质改良的优选品种(系)。

播期对小麦生态型间杂种优势的影响

为了明确不同生态型杂交种的最佳播种时期,以6个冬、春小麦亲本材料和8个杂交组合为研究对象,设置3个播期(2014年10月2日、2014年11月3日和2015年3月21日),采用两因素裂区设计,筛选强优势杂交组合进行农艺性状及其产量的杂种优势变化研究。结果表明,不同生态型杂交组合及其亲本均能正常越冬,冬性亲本春播均不能抽穗。不同播期下的产量及农艺性状差异均达到显著水平。随着播期的推迟,杂交种和亲本产量均显著降低,杂交种产量下降幅度大于亲本,春性亲本较冬性亲本产量下降幅度小,冬、春正反交组合间产量差异不显著。小麦生态型间杂交种在正常秋播时才能发挥其高产潜力。筛选出4个强杂种优势组合:新春38号×新冬41号、新冬41号×新春38号、巴春02-509×新冬33号和新冬33号×巴春02-509。相关分析揭示了强优势组合小区产量表现为T1>T2>T3。冬、春小麦生态型间强优势组合的筛选,可通过调节播期来解决冬春性的适应性问题。

小拟南芥HDG12基因的克隆、生物信息学分析及植物表达载体的构建

以小拟南芥基因组DNA为模板，运用同源克隆法获得小拟南芥HDG12基因，命名为ApHDG12。运用生物信息学方法，对ApHDG12基因的理化性质、保守序列、二级结构、亚细胞定位等进行了分析，并进行同源建模。经测序和生物信息学软件预测分析，结果显示，ApHDG12基因由10个外显子和9个内含子组成，mRNA长度为2064 bp，编码687个氨基酸，亚细胞定位于细胞核。系统进化树显示ApHDG12与Capsella rubella遗传距离最近，CDD保守序列分析结果显示ApHDG12有18～79位的同源异型域和206～436位的START结构域，属于HD－zipⅣ类基因家族，同时构建了植物表达载体pBI121：HDG12，转化到农杆菌GV3101中，为进一步研究基因功能奠定基础。