黄淮流域部分小麦种质材料抗旱和品质特性的评价及筛选

为了筛选出兼顾小麦抗旱性和优良品质的小麦种质,于2012-2014年通过杨凌和永寿两个点的田间试验,对黄淮流域116份小麦种质材料的抗旱性和品质进行了鉴定。结果共筛选出抗旱小麦种质材料10份,旱地强筋小麦种质材料24份,其中,强筋抗旱小麦种质材料仅4份,即98-10-30、PB1070、新9408和XNCW3。此外,本研究还发现,有效穗数、穗粒数和单株产量在两年试验中均与抗旱系数、抗旱指数和抗旱系数的加权隶属函数呈极显著相关关系,说明有效穗数、穗粒数和单株产量可以初步作为小麦抗旱鉴定和旱地品种选育的初选指标。

小麦成熟胚高效再生基因型筛选及愈伤组织生理特性评价

为了提高小麦组织培养效率,筛选可用于遗传转化的小麦高效再生基因型,通过比较56个小麦品种(系)成熟胚组织培养的出愈率、胚性愈伤率、褐化率、分化率、实际成苗率和单位数量成熟胚的理论成苗率,对其组培能力进行了鉴定,并研究了成熟胚愈伤组织形成过程中部分生理性状的变化情况。结果表明,筛选出了XNCW2、鲁麦14、宝丰228、XNCW4、徐州856、陕150、XNSQ42、XNSQ29、XNSQ04和新麦11共10个具有高频再生能力的小麦品种(系),实际成苗率均在20%以上,单位数量成熟胚的理论成苗率在5%以上。不同基因型小麦成熟胚的出愈率、胚性愈伤率、分化率、实际成苗率和单位数量成熟胚的理论成苗率的变异系数分别为14.94%、73.95%、84.89%、109.47%和156.54%,说明组织培养从脱分化到成苗的过程中对小麦基因型的依赖性逐渐增强。愈伤组织的SOD活性与胚性愈伤率和成苗率显著正相关,表明SOD活性较强的愈伤组织再生能力较强;可溶性蛋白含量与褐化率极显著正相关,表明可溶性蛋白含量更高的愈伤组织再生能力较弱。

波兰小麦×普通小麦品系“中13”RIL群体籽粒特性的QTL定位

小麦籽粒特性与籽粒产量和品质密切相关。本研究以波兰小麦(Tiriticum polonicum L.)×普通小麦(Triticum aestivum L.)品系"中13"杂交组合衍生的99个F8重组自交系(Recombinant inbred lines,RIL)群体为材料,利用SSR分子标记构建连锁遗传图谱。根据两年实验数据,利用复合区间作图法对粒重、粒长和粒宽3个籽粒特性相关性状进行了QTL定位分析,共检测到12个与籽粒特性相关的加性QTL位点。其中,3个粒重QTL,1个位于1A染色体上,另外2个都在2A染色体上,单个QTL可解释表型变异的13.35%～20.04%;5个粒长QTL,其中2个位于2A染色体上,其余3个分别位于3A、5A和2B染色体上,单个QTL可解释表型变异的8.53%～21.03%;4个粒宽QTL,分别位于1A、2A、3B和5B染色体上,单个QTL可解释表型变异的9.76%～40.79%。在2A染色体上共检测到5个籽粒特性相关性状的QTL,表明2A染色体与籽粒特性关系密切。

柳枝稷体外诱导花器官逆转与非逆转穗芽生理特性差异研究

柳枝稷(Panicum virgatum L.)是一种短日照开花作物,具有适应性广和生物质产量高等特点,在国际上被广泛认定为模式能源植物。前期研究发现带有1~2cm长幼穗的柳枝稷茎端组织在穗芽诱导培养基上培养能够通过花器官逆向发育(生殖生长转向营养生长)形成大量再生芽,称为逆转穗芽,而在MS基本培养基上只能通过腋芽形成少量再生芽,称为非逆转穗芽。为探索柳枝稷逆转穗芽形成机制,对逆转穗芽和非逆转穗芽进行了生理学差异研究。结果发现:柳枝稷逆转穗芽具有更高的总糖含量和更高的氮利用效率,但叶绿素含量却较低;逆转穗芽具有更强的抗氧化酶系统(SOD,POD,CAT,PPO);外源施加细胞分裂素对柳枝稷内源玉米素的合成无显著影响,但对内源吲哚乙酸的合成起到一定的抑制作用,而低水平的吲哚乙酸可能是逆转穗芽诱导起始的关键;脱落酸在逆转穗芽发育的后期阶段起到重要的作用,而赤霉素在其发育的整个时期都行使重要的功能。

小麦TaSPL17基因在苗期对不同激素处理的响应

小麦TaSPL17基因在小麦株型调控中具有重要作用。为发掘TaSPL17基因在小麦育种中的应用价值,本研究采用不同浓度的独脚金内酯人工合成类似物GR24、生长素IAA和细胞分裂素6-BA分别处理三叶期的小麦,通过qRT-PCR技术检测小麦苗期根部和茎基部TaSPL17基因相对表达量的变化。结果发现,外源施加GR24、IAA和6-BA能显著下调小麦幼苗根部和茎基部TaSPL17基因的表达,并且在一定范围内施加的激素浓度越高,对TaSPL17基因表达的抑制作用越明显。以上结果表明,小麦株型相关基因TaSPL17的表达量可以被独脚金内酯、生长素和细胞分裂素调节,该基因可能通过参与这三种激素的信号途径发挥其在株型调控中的作用。

陕西省关中地区饲草型小麦种质资源筛选与评价

为筛选出能够在中国北方冬季提供鲜绿饲草的小麦种质,在大田条件下,以饲草产量、再生饲草产量、小麦分蘖数和抗逆性指标为基础,对适宜于陕西关中地区栽培的200份小麦种质材料的饲草特性进行了评价。筛选出ZM32、ZM132、ZM27、ZH895、ZH175、ZM33、XY58和XN928共8个具有较高饲草产量和再生能力的小麦材料,同时其可溶性蛋白含量和抗氧化酶活性等生理指标表现突出,可以作为饲草型小麦种质使用。此外,小麦刈割生物量和再生生物量与小麦冬季分蘖和春季分蘖数均极显著正相关,表明小麦冬前分蘖数和春季分蘖能力对饲草型小麦种质的筛选具有重要意义。而较高的可溶性蛋白含量、SOD和POD活性可以保证饲草型小麦安全越冬和春季补偿性生长,可作为饲草型小麦筛选的参考指标。

胚性愈伤率不同的普通小麦成熟胚生化及形态特性的差异

胚性愈伤率直接决定组织培养中植物再生的效率。为探究胚性愈伤率诱导效果不同的普通小麦成熟胚之间的差异性,以根据胚性愈伤率诱导效果高低所取得的共10种小麦基因型的成熟胚为材料,分别对可溶性糖、可溶性蛋白、纤维素、谷胱甘肽和游离氨基酸5种生化指标进行测定与分析,并利用实体显微镜和石蜡切片的方法分别观察10种小麦基因型成熟胚的外部形态和内部结构。生化指标测定结果显示,两类小麦成熟胚的可溶性蛋白和纤维素含量存在显著性差异,而可溶性糖、谷胱甘肽和游离氨基酸含量在两者间差异并不显著。相关性分析发现,小麦成熟胚胚性愈伤率与纤维素含量存在极显著正相关,与可溶性蛋白含量存在显著负相关。在对外部形态进行的观察中,发现两类小麦成熟胚的高度之间存在显著性差异。而对内部结构进行的观察中,并未发现两类小麦成熟胚之间存在显著性差异。

小麦再生相关基因TaDCC1-2B的克隆与功能验证

硫氧还蛋白DCC1在拟南芥中依赖氧化还原修饰通过调节活性氧(ROS)的稳态来调控植物的再生。为深入了解小麦中该基因的序列特征及功能,从普通小麦‘中国春’中克隆获得一个小麦硫氧还蛋白基因 TaDCC1-2B,其CDS长度为645 bp,编码214个氨基酸。生物信息学分析表明,该基因编码的蛋白分子质量为23.59 ku,理论等电点为8.94,亲水性总平均值为-0.409,推测为亲水性蛋白。系统进化分析表明该基因在不同物种间具有较强的保守性,启动子区域含有与分生组织形成和赤霉素响应相关的的顺式作用元件。利用农杆菌介导法将 TaDCC1-2B基因转入拟南芥硫氧还蛋白突变体dcc1中,转基因植株根尖诱导的再生芽的再生率接近于野生型,其体内 TaDCC1-2B和WUS基因的表达水平也显著高于突变体,表明转基因株系中 TaDCC1-2B基因的过量表达维持了愈伤组织中内源ROS水平的稳定,使得WUS基因得以正常表达,从而维持了拟南芥愈伤组织的再生能力,推测 TaDCC1-2B基因可能在小麦组织培养过程中也将发挥相似作用。

柳枝稷苗期发育速度差异显著的2类幼苗生理特性比较

旨在生理生化水平上探索柳枝稷苗期慢发育的机理。采用栽培品种‘Alamo’的2个单株(编号为Ma和Mg)收获的种子为材料,在播种后16、24和32d分别对生长发育快(简称快发育苗)和生长发育慢(简称慢发育苗)的2类幼苗进行生长相关的生理指标测定和比较分析。结果表明:慢发育苗地上部分和地下部分鲜质量、干质量显著小于快发育苗,且根长较短,根数较少,但两者根冠比、根系活力无显著差异;慢发育苗与快发育苗相比还原型谷胱甘肽(GSH)质量分数在前期较低,但两者叶绿素、可溶性糖、淀粉、纤维素、可溶性蛋白、全氮和游离氨基酸质量分数总体上无显著差异;慢发育苗脱落酸(ABA)质量分数总体上比快发育苗高,赤霉素(GA)质量分数24d时较低,IAA/ZR比值32d时较低。Ma和Mg同种类型幼苗根长、16d时GSH质量分数、32d时IAA/ZR比值存在显著差异,根数、ABA质量分数和24d时GA质量分数无显著差异。柳枝稷苗期根系不发达,前期GSH质量分数较低,内源激素ABA质量分数较高,中期GA质量分数和后期IAA/ZR比值较低对柳枝稷苗期慢发育的形成有重要影响。

小麦籽粒性状与小麦成熟胚再生能力关系的初步研究

从小麦的籽粒性状入手,探究小麦种子成分、种子形态特征以及种子活力与小麦成熟胚再生能力的关系。结果表明:小麦种子成分(粗蛋白含量、淀粉含量和水分含量等)、种子形态大小(长、宽和厚)和种子的萌发特性(发芽率和发芽势)与小麦成熟胚再生能力无显著相关性,说明影响小麦成熟胚再生能力的因素并不来源于小麦种子成分、种子形态和种子萌发活力这些性状。