大麦耐盐相关性状的全基因组关联分析

为挖掘控制大麦耐盐相关性状的重要位点及候选基因,以国内外不同遗传背景的164份大麦品种为材料,在大麦萌发期,用200 mmol·L^(-1)NaCl处理种子,测定大麦相对发芽率、生根数、根长、芽长、鲜重5个指标并分析其相关性。结果发现,200 mmol·L^(-1)NaCl处理显著影响了大麦的生长,5个被测指标的变异系数为20.29%~63.00%。除相对发芽率外,其他性状间均呈显著正相关,相关系数为0.41~0.68。通过全基因组关联分析,发现148个SNP位点与大麦耐盐性显著关联;筛选出5个可靠SNP位点,分别分布在1号、2号、3号、6号、7号染色体上。通过比较大麦基因组,挖掘出26个可能与大麦耐盐性状密切相关的候选基因,包括HORVU7Hr1G097370和HORVU7Hr1G097390编码碱性亮氨酸拉链域转录因子家族蛋白、HORVU7Hr1G096920编码高亲和K^(+)转运体、多个基因家族编码过氧化物酶超家族蛋白等。这些候选基因可为大麦耐盐品种选育提供参考。

夏大豆玉米不同带状复合种植模式及不同生育时期喷施“海藻博士”对玉米产量的影响

玉米-大豆带状复合种植技术具有保证玉米产量的前提下,提高大豆产量的作用,其田间配置直接影响玉米生长发育及产量。通过比较不同玉米大豆带状复合种植模式对玉米产量的影响,筛选出适宜江苏省的种植模式;同时研究了不同玉米生育期喷施“海藻博士”对玉米产量等相关性状的影响。结果表明,采用4//4玉米“品字型”种植模式结合在三叶期、拔节期、抽穗扬花期喷施3 750 g/hm^(2)海藻博士水剂,对玉米产量相关性状和生物量分配效果最佳,产量可以达到14 087.2 kg/hm^(2),百粒重达到37.4 g。

大麦白化颖壳突变体的转录组学分析

为了探究大麦白化颖壳突变体形成机理,以白化颖壳突变体(AL)和野生型植株(WT)为试验材料,对2份材料抽穗期的颖壳进行转录组测序分析,通过Illumina Hi SeqTM2500高通量转录组测序技术分别从WT和AL中获得2.7 Gb和4.1 Gb有效数据,拼接组装后得到64 634条通用基因(unigenes),其中长度大于1 kb的有23 696条。通过对2份材料间差异基因的筛选,共得到672个差异表达基因(DEGs),其中139个上调表达,533个下调表达。GO功能富集分析发现,在分子功能类型中注释的差异基因主要与叶绿体相关;KEGG显著富集分析发现差异基因广泛涉及碳代谢、光合作用等调控途径。对其中6个相关基因进行了RT-qPCR验证,表达趋势与RNA-Seq测序结果一致。表明AL的形成可能是由于叶绿体形成和发育相关基因的表达受到抑制,进一步导致了光合作用的下降,该研究结果对深入探究大麦的白化形成机理具有重要的参考价值。

大麦EMS突变体库构建和突变体筛选

为研究大麦重要功能基因并给大麦遗传育种提供新的种质资源,通过甲基磺酰乙酯(EMS)诱变处理优质、高抗黄花叶病大麦品种苏啤6号,从2400个M2代株系中筛选出152个突变株系,突变频率为6.33%。其中,幼苗习性突变株系36个,突变率为1.50%;叶部突变株系34个,突变率为1.42%;茎部突变株系33个,突变体率为1.38%;穗部突变株系22个,突变率为0.92%;成熟期和育性突变株系27个,突变率为1.13%。经过M3代验证,获得可稳定遗传的各类突变株系43个。

大麦耐湿性研究进展

阐述了湿害对大麦生长的影响、大麦耐湿性机理、耐湿性的鉴定指标、耐湿性基因型差异及遗传性分析的研究进展,并简要提出了今后的研究方向,重点建立大麦耐湿分子育种技术,为提高大麦的耐湿性奠定基础。

美国大麦种质资源对赤霉病的抗性鉴定

对引进美国的985份品种(品系)进行赤霉病抗性的鉴定,并研究其与部分农艺性状的相关性。结果表明:供试品种(品系)间对赤霉病的抗性存在显著差异,从中筛选出10份高抗大麦赤霉病的品系,包括2ND27705、CHEVRON、ID:LA-6、ID:LA-4、ID:LA-7、2ND27732、2ND28086、ID:LA-35、ID:LA-1、2ND29870;棱型、单穗穗粒数与大麦赤霉病抗性呈显著负相关,二棱大麦对赤霉病的抗性明显强于六棱大麦;抽穗期、株高、穗长与赤霉病抗性的相关性均显著。筛选出高抗和高感赤霉病品系,为其遗传群体的构建及赤霉病分子机理的研究奠定基础。

大麦苗期根系和茎叶性状的QTL定位分析

以耐湿大麦品种泰兴9425与湿害敏感品种Franklin构建的DH系及亲本为材料,在湿害胁迫条件下,考察了大麦苗期与耐湿性相关的根长、根鲜质量、根干质量、茎叶鲜质量和茎叶干质量,各性状均表现为连续分布,且都存在一定数量的双向超亲遗传类型,为多基因控制的数量性状。结合已构建的分子连锁图谱,采用Windows QTL Cartog-rapher 2.5软件中的复合区间作图法进行QTL定位分析。5个根系及茎叶性状共检测到13个QTL,除第2、5染色体外,其他染色体上均有分布,LOD值为2.59-3.83,对表型变异的解释率为10.99%-20.7%。其中最大根长检测到2个QTL,控制根系鲜质量和干质量的QTL分别为2,3个,与茎叶鲜质量和干质量相关的均为3个。在第6、7染色体存在QTL成簇分布的现象,表明可能存在一因多效或QTL紧密连锁的情况。为大麦苗期耐湿相关根系性状的分子标记辅助选择育种奠定了基础。

大麦根系响应湿害胁迫的转录组分析

湿害是影响大麦产量和品质的主要非生物胁迫之一。为进一步明确大麦响应湿害胁迫的应答机理,本研究以耐湿大麦品种泰兴9425为材料,利用高通量转录组测序(RNA-seq)技术,比较不同湿害胁迫时间下的基因表达差异。结果表明,湿害胁迫12 h后获得1436个差异表达基因,而胁迫48 h后获得2090个差异表达基因,其中共同上调表达基因286个。GO富集分析发现,涉及代谢过程、细胞膜、催化活性等的差异表达基因占比最多。KEGG富集分析发现,差异表达基因主要富集于糖酵解、类黄酮生物合成、乙烯合成等代谢通路。对7个耐湿相关的候选基因进行qRT-PCR分析,发现差异表达基因的表达量变化趋势与RNA-seq结果一致。

作物耐湿性生理及分子机理研究进展

湿害是影响作物产量及品质的重要因素之一。本文综述了湿害胁迫对作物无氧呼吸、抗氧化系统、不同激素含量等生理生化指标的影响及作物耐湿分子机理的研究进展,旨在为进一步揭示作物耐湿生理、分子机理及筛选和培育耐湿作物新品种提供参考。

引进美国大麦种质材料的白粉病抗性鉴定

本研究对引进美国的985份品种(品系)进行了白粉病抗性的鉴定,并研究了其与部分农艺性状的相关性。结果表明,供试品种(品系)间对白粉病的抗性存在显著差异,从中筛选出15份高抗大麦白粉病的品系,包括TR11220、TR11221、SB080701、TR11696、TR11697、TR11698、CONLON、2ND25276、2ND27705、CHEVRON、ID:LA-36、SB080190;棱型、单穗穗粒数与大麦白粉病抗性呈显著负相关,二棱大麦对白粉病的抗性明显强于六棱大麦;抽穗期、株高、穗长与白粉病抗性的相关性均显著;本试验筛选出的高抗和高感白粉病品系,为以后遗传群体的构建及其白粉病分子机理的研究奠定了基础。

大麦种质耐盐性鉴定及评价

为了鉴定及评价大麦的耐盐性,进行了Na Cl胁迫下不同大麦品种种子萌发及生长试验,结果表明:随着Na Cl胁迫浓度的增加,大麦种子的相对发芽率呈下降趋势,盐害指数随Na Cl胁迫浓度的增加而增大;不同大麦品种间种子萌发存在一定的差异,苏农6472、盐99218、C2118、美97-1338、Numar和海盐大麦表现出较强的耐盐性。通过盐土(土壤含盐量4‰)和脱盐土的对比试验,发现大麦品种在盐土条件下的穗数、穗粒数明显低于脱盐土,而盐土条件下的千粒重高于脱盐土;各品种在盐土下的株高明显低于脱盐土。在盐土条件下,海盐大麦、沪01-2946和苏农6472分别获得4 344、4 311和4 282.5kg·hm-2的籽粒产量,是供试品种中耐盐性最强的品种。本研究不仅为大麦的盐育种提供了理论依据,也为盐渍化地区的麦种植鉴定出了耐盐品种。

江苏二棱大麦农艺、籽粒和品质性状的特征及其相关性分析

为了解江苏二棱大麦表型性状特征及其相关性,以1989年以来江苏省审定/认定的32份二棱大麦品种（系）为材料,在江苏沿海地区对其3个农艺性状（株高、穗长、穗粒数）、7个籽粒性状（粒长、粒宽、粒厚、长宽比、长厚比、宽厚比、千粒重）和6个品质性状（直链淀粉含量、支链淀粉含量、支链淀粉含量/直链淀粉含量、淀粉含量、蛋白质含量和β-葡聚糖含量）进行分析。结果表明,在农艺、籽粒和品质性状中,籽粒性状的变异系数最小,变化范围为3.91%～9.13%;品质性状的变异系数最高,变化范围为8.56%～36.21%。经相关性分析,同类性状间相关性达到显著水平的较多,而不同类别性状间较少;穗长、穗粒数和籽粒长宽比在不同育种阶段的大麦品种（系）间差异显著。通过综合聚类分析,32份大麦品种（系）被分成三类,三类品种（系）间株高、支链淀粉含量、支链淀粉含量/直链淀粉含量、淀粉含量差异显著。

大麦籽粒粒型与籽粒品质特性的关系

以35份不同类型的大麦品种为试材,研究了大麦籽粒粒型性状与籽粒品质性状的关系。结果表明,籽粒品质性状在品种间变化明显,而籽粒粒型变化相对较小。籽粒厚与籽粒长和籽粒宽呈极显著正相关,千粒重与长宽厚均呈极显著正相关。蛋白质含量与淀粉含量呈极显著负相关,与β-葡聚糖含量呈极显著正相关。籽粒宽与支链淀粉含量、总淀粉含量呈显著负相关,与蛋白质含量呈显著正相关。籽粒厚与蛋白含量呈显著负相关。长宽比和宽厚比与支链淀粉含量、总淀粉含量、蛋白含量的相关性也达到了显著水平。籽粒粒型与品质关系密切,籽粒宽度和宽厚比可以用于蛋白质、淀粉和β-葡聚糖含量的评价。

2007—2014年江苏沿海地区大麦品种(系)产量与产量构成分析

为探索江苏沿海地区大麦品种（系）在产量与产量构成三要素间的关系,在2007—2014年,每年利用12～15个不同大麦品种（系）,进行了大麦产量与产量构成三要素的相关性分析。结果表明：大麦品种（系）产量水平较高,最高达到8 562.0 kg·hm-2。不同年份、不同品种（系）的有效穗数和实粒数与产量间相关性有正有负,千粒重与产量间相关性均为正。结合多年数据,有效穗数、每穗实粒数和千粒重与产量的相关系数分别为0.09,0.29和0.43。不同年份,对照品种产量与产量构成三要素间的相关性存在差异,有效穗数与产量相关性在不同品种中均为正值。不同品种（系）中,千粒重与产量相关性最大;不同年份,同一品种的有效穗数与产量相关性最稳定。

施氮水平对啤酒大麦氮素吸收、转运及籽粒蛋白质含量的影响

以苏啤3号和单2两个啤酒大麦品种为材料,研究了施氮量0 kg/hm2、75 kg/hm2、150 kg/hm2、225kg/hm2、300 kg/hm2对大麦氮素累积、转运,氮肥利用率及籽粒蛋白质积累特性的影响.结果表明,施用氮肥可显著提高不同时期叶片、茎秆中氮的含量以及籽粒中蛋白质含量;在施氮量0～ 225 kg/hm2时,啤酒大麦花前植株氮素积累量和转运量均随施氮水平的提高呈上升趋势,但施氮量提高至300 kg/hm2后,上升幅度变小;氮素转运效率和转运氮对籽粒氮的贡献率都随施氮水平的提高呈先增大后减小趋势,营养器官转运氮对籽粒氮的贡献率在59.24％至68.23％之间,本试验条件下,啤酒大麦的合理施氮量应控制在150～ 225 kg/hm2.

黑大麦的营养价值及其开发利用前景

分析了黑大麦的营养价值及其开发利用前景。黑大麦同化力强、生物产量积累多、微量元素含量高,比普通大麦具有更优异的营养特性。开发极具营养价值的黑大麦产品将具有美好的市场前景和巨大潜力,将会产生可观的社会和经济效益。

基于BinMap的大麦耐盐QTL整合

盐害是影响作物产量的重要非生物胁迫，全球约6%的土壤受到盐分胁迫，提高作物耐盐性，是许多作物的育种目标之一。大麦是世界上仅次于小麦、水稻、玉米的第4大谷类作物，在禾谷类作物中耐盐性最强[1-4]。分子育种技术被认为是21世纪作物改良的基础技术[5]，分子标记辅助选择育种作为前沿作物育种技术，正逐渐成为作物育种的主流[6]。 QTL（ Quantitative trait locus）定位即寻找控制数量性状的基因在基因组中的位置，许多研究者对大麦耐盐性状进行了QTL定位研究[7-12]。

盐胁迫对不同大麦品种产量及品质的影响

通过对盐胁迫下16个大麦品种产量及品质的比较试验,结果表明,盐土下大麦幼苗叶绿素含量及鲜叶产量低于脱盐土,美97-1338、Morrison在盐土胁迫下的叶绿素含量及鲜叶产量均高于其他品种。盐土胁迫下大麦的穗数、穗粒数低于脱盐土,籽粒千粒质量则表现为盐土下高于脱盐土;不同大麦品种的籽粒产量均表现为脱盐土高于盐土,海盐大麦在盐土胁迫下获得4 344 kg/hm2的最高产量。土壤盐分不仅造成了大麦产量的下降,同时也降低了大麦籽粒蛋白质的积累,盐土下籽粒平均氮含量比脱盐土下降低了0.15百分点。

1982—2011年江苏大麦育成品种亲本分析

掌握育成品种的遗传基础,可揭示品种演变特点,总结亲本选配经验,并指导育种实践。本研究对1982—2011年江苏省审定的42个大麦品种的育种途径和系谱进行分析,结果表明,杂交方法是大麦育种的主要方法,有71.42%的品种用杂交方法选育。育成品种共来源于67个细胞核祖先亲本和34个细胞质祖先亲本,来源于江苏、日本两地品种的细胞核遗传贡献分别为36.90%、45.98%,表明江苏地区育成品种祖先亲本主要来源于这两地。来源于日本关东二条3号、新田二条1号累积细胞核贡献大、衍生品种多,为核心祖先亲本。分析了由这2个品种衍生育成品种的系谱关系,结果表明,江苏大麦育成品种遗传基础较为狭隘,需要加强新种质的研究利用,以扩大品种的遗传基础。

大麦遗传育种技术研究进展

大麦是主要的栽培作物之一,有着悠久的栽培历史。在大麦栽培过程中,大麦遗传育种工作是影响其栽培面积和栽培方式的关键因素之一。相对于大麦的栽培历史,国内外的大麦遗传育种工作起步较晚,从常规育种方法到花药培养技术,再到分子标记辅助选择,大麦遗传育种技术的发展,使大麦产量和品质都得到了很大的提升。大麦遗传育种技术在大麦产业的发展中起到了举足轻重的作用,结合大麦育种实际对大麦遗传育种技术进行了分析和阐述。