小麦根系构型及抗旱性研究进展

小麦是全球最重要的粮食作物之一,干旱是影响其生长发育最重要的非生物胁迫因子。根系作为作物获取水分和养分的重要器官,直接决定了作物对土壤水分的利用效率。近年来,越来越多的研究表明,根系构型在植物干旱胁迫响应中发挥了重要功能。本文综述了目前根系构型在调控小麦抗旱性方面的研究进展。首先概述了根向性生长,特别是根向重力性生长对植物根系结构的塑造作用,重点总结了目前挖掘到参与根系向重力性生长的相关基因及其分子调控机制,并阐述了根向性生长调控的根系构型是如何介导小麦对干旱胁迫的适应。除了根向性生长,根系的发育过程也参与了对植物根系构型的调控,并决定植物对干旱胁迫的适应能力,因此,本文进一步综述了在干旱胁迫条件下小麦如何通过调控根系发育来改变根系形态,包括增加根长、调控侧根数量和根毛密度等,来增强小麦对土壤水分的吸收和对干旱环境的适应;同时,系统总结了干旱胁迫条件下参与调控作物(尤其是小麦)根系发育的相关基因。此外,根系作为植物地下部分,其构型的解析一直是本领域研究难点,阻碍了对根系结构与植物耐旱性关系的进一步解析,因此,本文也归纳了目前可用于小麦根系二维结构和三维结构表型分析的技术。这些技术可测量和分析小麦根系的长度、密度、生长方向和形态等参数,为深入理解根系构型与小麦抗旱性关系提供技术支撑。最后,展望了改良根系结构在小麦抗旱育种中的应用前景,并对如何挖掘更多潜在的小麦根系构型调控基因,及解析相关基因的调控机理进行了讨论。综上所述,小麦根系结构与小麦抗旱性关系密切,随着测序和分析技术的不断发展,以及小麦根系结构调控机制研究的不断深入,为未来培育抗旱小麦新品种提供了新的手段和策略。

小麦温光发育及相关基因研究进展

春化作用和光周期现象是影响小麦抽穗、成花转变的重要因素,与小麦的适应性密切相关。温光发育特性是决定小麦适应性的重要生态因素,其影响小麦种植区域分布、引种以及栽培措施的选择。小麦温光发育受4个春化主效基因 Vrn-1、 Vrn-2、 Vrn-3和 Vrn-4及3个光周期基因 Ppd-D1、 Ppd-B1和 Ppd-A1的调控。丰富的春化、光周期基因等位变异,可提高小麦的遗传多样性和广泛适应性。本文综述了近年来小麦温光发育与分子基础研究进展,主要包括小麦春化发育特性、光周期发育与温光互作效应、春化和光周期基因的分子机理以及等位变异类型与地理分布,并分析了小麦冬春性与温光互作分子机理研究中存在的问题,以期为小麦温光发育的分子研究、品种遗传改良和引种提供理论依据。

“十四五”时期积极应对我国粮食安全的对策研究

粮食安全是维系社会稳定发展、加速经济结构转型升级和全面建成小康社会的有力保障。“十三五”时期我国农业发展成就巨大,粮食生产能力持续增强,储备水平明显提升,但粮食安全问题也日益突出。随着国际粮食贸易环境和多边关系不确定性增加,新冠肺炎疫情全球蔓延,我国粮食安全、农业持续稳定发展也面临国内外诸多挑战。“十四五”期间从强化国民粮食安全教育、严格把关主要农作物品种审定相关工作、加强耕地保护和基础设施建设、培养爱农高素质人才队伍、推进农业经营新模式探索、健全农业相关金融服务体系和加大农业生产政策支持力度等方面出发,加快从品种、生产、储备等方面建设中国特色粮食安全战略保障体系。

哈萨克斯坦小麦产业发展与挑战

我国小麦产需平衡有余,但专用优质小麦供给不足。小麦生产成本与日俱增,加之品质劣势,进口需求激增。小麦是哈萨克斯坦最主要的农作物,独立初期,由于技术落后、体制与政策等没有理顺,致使其农业陷入衰退期,小麦产业也进入困难期。经过哈国多年的调整和努力,小麦的种植、消费和出口逐渐恢复。长期以来,哈萨克斯坦小麦生产一直处于广种薄收、粗放经营和靠天吃饭的状态,播种面积大,产量增长较快,但单产水平却比较低。通过对哈国的农业环境、小麦产业发展、小麦育种栽培技术和品质分析,认识哈国小麦产业发展的特点和问题,提出中哈国两国小麦合作的前景。

50份哈萨克斯坦小麦高分子量谷蛋白亚基解析

为发掘优良的小麦种质资源,利用SDS-PAGE技术分析了50份哈萨克斯坦小麦种质高分子量谷蛋白亚基组成及其品质得分。结果表明,50份供试材料中共检测到8种亚基类型,其中在Glu-A1位点有2种亚基类型(Null,1),Glu-B1位点有2种亚基类型(7+8,7+9),在Glu-D1位点有4种亚基类型(5+10,2+10,2+12,4+12)。利用PCR分子标记对所得到的高分子量谷蛋白亚基进行验证,结果一致。在50份哈萨克斯坦小麦中,优质亚基1、7+8、5+10的出现频率较高,分别为34%、22%、56%。亚基组合Null/7+9/5+10在所有亚基组合类型中出现频率最高,为28%,品质得分为7分,而组合1/7+8/5+10出现频率仅为8%,品质得分为10分;供试材料品质得分大多为7、8分,平均为7.10分。出现频率较高的优质亚基可以作为改善现有品种亚基组成状况的亲本材料。

20%PEG胁迫下评价引进哈萨克斯坦不同春小麦种质苗期的抗旱性

【目的】研究引进哈萨克斯坦不同春小麦种质的萌发和生理特性,为选育适宜我国西北旱区春小麦品种提供亲本材料。【方法】采用20%聚乙二醇(polyethylene glycol,PEG)高渗溶液模拟干旱胁迫条件,比较分析28份小麦种质(其中引进哈萨克斯坦春小麦种质25份)苗期的根长、苗长、根鲜/干重、苗鲜/干重、发芽率、发芽势及发芽指数的变化,利用隶属函数、主成分分析综合评价不同春小麦种质苗期抗旱性。【结果】与对照相比,干旱胁迫显著降低种质苗期的根长、苗长、根鲜重、苗鲜/干重、发芽势和发芽率(P<0.05),降低幅度为18.29%~52.17%;显著增加根干重(P<0.05),平均增加了66.67%。各性状间存在不同程度的相关性,大多数性状抗旱系数间存在显著或极显著相关。9个小麦苗期抗旱相关指标可转换为4个(苗鲜/干重、苗长和发芽率)独立的综合指标可作为哈萨克斯坦春小麦苗期耐旱性评价的主效指标。28份供试材料的加权抗旱指数进行聚类分析,5份为抗旱性强种质,17份为抗旱性种质,6份为抗旱性弱种质。【结论】25份引进哈萨克斯坦春小麦种质中有5份种质,苗期具有较强的萌发特性和抗旱能力,适宜在我国西北旱区春小麦育种中提供抗旱亲本材料。