优质蛋白玉米‘荃玉9号’主要营养品质性状的QTL定位

油分、蛋白质和淀粉是玉米籽粒的主要营养成分,同时也是玉米重要的品质性状。为探索更多玉米品质相关的QTL,本研究以优质蛋白玉米‘荃玉9号’构建的F2:3群体为材料,通过方差分析和QTL定位方法,对玉米籽粒品质性状(包括油分、蛋白质和淀粉含量)进行了遗传分析。在新都和简阳2地共检测到24个品质性状QTL,其中仅与油分含量、蛋白质含量和淀粉含量相关的QTL分别为9、9和2个,与多个品质性状相关的QTL为4个,QTL在10条染色体上均有分布,单个QTL可解释的表型贡献率为1.92%~34.43%。染色体上Bin7.01(6399330~8305989)的QTL在2个环境同时被检测到,可以解释12.68%~18.13%的表型变异且有加性效应,是控制玉米油分含量的主效QTL。本研究为玉米品质改良的分子辅助育种工作提供了基础数据资料,为后续的育种实践提供了有力支撑。

高产优质玉米新品种成单716的选育

针对西南玉米区生产中存在产量不高、品质较差等问题,四川省农业科学院作物研究所以自选系Y1211和Y9614组配育成适应该生态区的高产、优质玉米杂交种成单716,于2019年先后通过四川省审定和国家审定,具有高产、稳产、品质优、抗倒等特点,入选2023年四川省主要粮油作物当家品种和2023—2024年连续两年为四川省农业主导品种。总结了成单716选育过程、品种特性、各级试验产量情况和栽培技术要点,以期加快其推广应用速度。

谷子SSR分子图谱构建及主要农艺性状QTL定位

本研究对谷子株高等主要农艺性状进行了数量性状位点QTL分析。以表型差异较大的沈3／晋谷20F，作图群体为材料，观测其株高、穗长等性状，选用SSR作分子标记，利用完备区间作图法（BASTENCJ）进行QTL分析。结果显示，表型数据在作图群体中呈现连续分布，表现为多基因控制的数量性状，被整合的54个SSR标记构建10个连锁群，LOD阈值设置为2．0，检测到与株高相关的主效QTL2个，联合贡献率45．9637％，穗长主效QTLl个，贡献率14．9647％，与穗重、粒重相关的主效QTL为同一位点，贡献率分别为11．9601％和10．1879％。有6组QTL位点之间存在基因互作效应，大小范围为-0．4986～16．6407，对性状的贡献率在2．2716％～6．7478％之间。谷子表型控制复杂，相关QTL的检测受环境影响较大，不同连锁群QTL问互作明显。

小麦旗叶形态相关性状的QTL定位

为了发掘控制小麦旗叶形态性状的QTL,本试验以旱选10号/鲁麦14构建的包含有150个株系的DH群体为材料,采用完全随机区组设计,通过基于混合线性模型复合区间作图法,在干旱胁迫和正常灌溉2种水分条件下对小麦开花期旗叶长、叶宽、叶面积进行QTL定位。结果表明,共检测到3个旗叶长、4个旗叶宽和5个旗叶面积QTL,贡献率为6.06%～14.19%。其中q FLW-7A-1和q FLA-7B-1在2种水分条件下均被检测到,这2个QTL的表达不依赖于水分条件;其余的10个QTL只在1种水分条件下检测到,表明其表达依赖于水分条件。在5D染色体的标记区间Xgdm43～Xgwm174上发现有同时存在控制旗叶长和叶面积的QTL,在7B染色体的标记区间Xgdm68.1～WMC269.1上检测到同时控制旗叶长、叶宽和叶面积的QTL。本研究旨在检测不同环境条件下能够稳定表达的小麦旗叶形态性状QTL,为进一步精细定位和图位克隆提供理论参考。

对一些小麦新品系农艺性状和品质性状的相关分析

为明确所育成小麦品系的特点,对选育的34个小麦品系进行相关的农艺性状和品质性状指标分析。结果表明,供试小麦品系株高适宜,株型紧凑,叶片性状和穗部性状表现良好,抗病性较强,产量较高并且稳定,综合性状较好。供试小麦品系的籽粒性状较好,符合商品贸易需求;千粒质量和容重较高,均达到高产要求;籽粒颜色正常,粒色为白色的品系居多。供试小麦品系的各品质性状指标为:平均容重776 g/L,千粒质量44.8 g,蛋白质含量14.31%,湿面筋含量30.4%,面粉吸水率59.5%,面团形成时间2.9 min,稳定时间3.3 min。在所有品质性状中,面团形成时间和稳定时间的变异系数较大,分别为28.53%和37.47%。因此,在选育高产小麦品种的同时,还应注重小麦蛋白质含量、面团稳定时间等品质性状的选择,以培育满足生产和加工所需的优质、强筋小麦新品种。

小麦DH群体的构建及其应用研究

小麦的许多重要性状都是由多基因多位点共同决定的,小麦DH群体的构建对于研究这些性状尤其是抗旱性具有十分重要的意义。分析利用DH群体研究小麦抗旱性、小麦主要农艺性状的QTL分析,以促进小麦DH群体的研究应用。

小麦结实小穗数QTL分析

为利用分子标记辅助选择技术选育抗旱高产小麦品种提供基础,以小麦‘旱选10号’/‘鲁麦14＇DH群体为材料,在干旱胁迫及正常灌溉两种水分条件下于2010年和2011年考察小麦主茎结实小穗数,通过采用基于混合线性模型的复合区间作图法分析其QTL,研究控制小麦结实小穗数的数量性状基因.共检测到7个加性QTLs和2对上位性QTLs.加性QTL的LOD值介于2.56～5.08之间,分别位于2D、4A、6A和6B染色体上,对表型变异的贡献率为7.19％～13.65％;上位性QTL的LOD值分别为5.24和5.47,分别位于3A和6B与4B和5B染色体上,对表型贡献率分别为13.71％和17.93％.其中QFns-6A-2于2010年正常灌溉和2011年2种水分条件下均被检测到,可用于分子标记辅助育种.

小麦有效分蘖QTL分析

小麦具有分蘖成穗的特性,单株有效分蘖数是构成小麦产量的重要因素之一。以旱选10号×鲁麦14的DH群体为试材,分别在干旱胁迫和正常灌溉条件下对小麦有效分蘖数性状进行QTL定位,应用基于混合线性模型的复合区间作图法分析控制小麦有效分蘖性状的QTL位点。结果表明,共检测到5个加性QTL,分别位于1D,2B,2D,6B,7B染色体上,LOD值介于4.02~6.09,贡献率为8.87%~12.77%;检测到2对上位性QTL,分别位于1D-6A,6D-6B染色体上,LOD值分别为6.87,7.54,贡献率分别为3.27%,37.82%。

不同水分条件下小麦持绿相关性状与产量的关系

雨养和灌溉2种水分条件下,观测小麦旱选10号/鲁麦14DH群体花后不同时期旗叶的功能绿叶面积(GLAD)和主茎绿叶数(GLNMS),并利用非线性回归分析计算小麦旗叶最大衰老速率(MRS)、衰老起始时间(Ts)、达到最大衰老速率的时间(TMRS)、衰老终止时间(To)、最大衰老速率时GLAD的百分比(PGMS)、花后0d到旗叶保持3/4绿叶面积的天数(75%G)、花后0d到旗叶保持1/4绿叶面积的天数(25%G)和75%G与25%G之间的天数(50%G);成熟后测定单株产量(YPP)和千粒质量(TKW),然后进行性状间的相关分析。结果表明,2种水分条件下,DAA22(花后22d),DAA25(花后25d),DAA28(花后28d)和DAA31(花后31d)的旗叶GLAD均与DAA20(花后20d),DAA22和DAA30(花后30d)的GLNMS呈显著或极显著正相关,与MRS呈极显著负相关,与Ts,To,PGMS,TMRS,75%G,50%G和25%G呈显著或极显著正相关。GLNMS在开花后的不同时期与Ts,To,TMRS,75%G和25%G呈显著或极显著正相关,与50%G和PGMS的相关性不显著;DAA20,DAA25和DAA30的GLNMS与MRS呈显著或极显著负相关。干旱胁迫条件下,DAA16(花后16d),DAA19(花后19d),DAA22,DAA25,DAA28的GLAD以及灌溉条件下DAA16,DAA19,DAA22的GLAD均与千粒质量呈显著或极显著正相关,表明灌浆中期的GLAD对千粒质量影响较大。2种水分条件下,单株产量和千粒质量与50%G和Ts呈显著或极显著正相关,与MRS呈显著或极显著负相关,表明Ts与MRS是影响小麦产量的2个最主要的特征性状。育种实践中应该选育衰老起始晚、功能绿叶面积大、衰老缓慢即最大衰老速率较小的品种。

小麦叶片气孔性状与产量和抗旱性的关系

以小麦旱选10号/鲁麦14DH群体为试材,对干旱胁迫和正常灌溉条件下花后10d和20d旗叶中部气孔密度、气孔大小、气孔导度、光合速率、蒸腾速率与产量和抗旱系数的关系进行相关和通径分析.结果表明:在两种水分条件下,花后10d气孔密度、气孔大小、气孔导度、光合速率、蒸腾速率与产量和抗旱系数的相关性大多不显著;但花后20d与千粒重呈极显著正相关,与穗粒数、单株产量和抗旱系数的相关性仍大多不显著.气孔导度、光合速率和蒸腾速率是影响单株产量和抗旱系数的主要因素,不仅对单株产量和抗旱系数的直接作用较大,间接作用也较大;气孔密度与气孔大小对单株产量和抗旱系数的直接作用和间接作用均较小.在两种水分条件下,花后10d和20d,气孔密度与气孔长度之间,气孔长度与气孔宽度、气孔导度、光合速率和蒸腾速率之间的相关性均显著或极显著,但气孔密度、气孔长度与气孔导度、光合速率和蒸腾速率间的相关性在不同水分条件和不同生育阶段存在差异,表明水分条件、生长发育阶段对这些性状之间的相关性影响较大.通过育种手段以叶片气孔密度和气孔大小为选择目标,来改善小麦气孔导度、光合速率和蒸腾速率,进而提高产量并不总是一种有效手段.