黄淮海麦区部分小麦品种的抗旱性评价及相关分子标记的有效性验证

为研究黄淮海麦区小麦品种的抗旱性,对黄淮海麦区46个小麦品种萌发期的抗旱性进行鉴定,验证3个抗旱性相关分子标记的有效性,并利用分子标记检测抗旱性相关基因1-feh-w3、TaDreb-B1、TaNRX-B1的单倍型分布。结果显示,供试材料的平均相对发芽率为64.8%,变化范围为30.7%~95.4%,中等及以上抗旱性等级小麦品种占比84.8%。1-feh-w3基因的Westonia type单倍型平均相对发芽率显著高于Kauz type单倍型,但与相对发芽率相关性并不显著。TaNRX-B1基因的TaNRX-B1a单倍型平均相对发芽率显著高于TaNRX-B1b单倍型,且与相对发芽率显著相关。TaDreb-B1基因的TaDreb-B1a单倍型平均相对发芽率显著高于TaDreb-B1b单倍型,品种占比达到95.7%,在小麦抗旱性中起重要作用,与相对发芽率相关性也不显著。单倍型组合Westonia type/TaDreb-B1a/TaNRX-B1a的平均相对发芽率最高,为76.79%。筛选出抗旱性较好的小麦品种14个,分别为徐麦36、中植0914、囤麦127、洛麦26、百农418、齐民7号、丰德存麦20、丰德存麦12、丰德存麦1号、赛德麦7号、驻麦328、周麦32、国红3号和迁麦088,可以在小麦育种中作为抗旱种质加以利用。

基于虚拟仿真平台的种子学实验教学改革探索

种子学是高等农林院校农学类专业的必修核心课程之一。但是,传统的种子学实验教学由于受作物生长季节、实验场地和教学经费等条件的限制,在实验教学内容选择上具有很大的局限性,导致学生的创新能力和动手能力较弱,教学效果不佳。分析了目前种子学实验教学中存在的问题和虚拟仿真平台在种子学实验教学中的优势,探讨了基于虚拟仿真平台的种子学实验教学改革策略,以期为培养创新型和应用型现代种业人才,推动高校实验教学改革提供参考与借鉴。

粗山羊草种质遗传多样性及群体结构的ISSR分析

粗山羊草分布范围广,遗传变异丰富,被认为是改良普通小麦的重要基因源。为深入了解不同来源粗山羊草种质的遗传多样性和群体结构,该研究利用ISSR分子标记对56份粗山羊草种质进行了遗传多样性和群体结构分析。结果表明:(1)16个ISSR引物共检测170条多态性位点,每个ISSR引物多态性位点为3~18条,平均为10.63条;多态性信息(PIC)变异范围为0.17~0.85,平均为0.67。(2)粗山羊草4个群体的遗传多样性比较显示,中亚粗山羊草的群体遗传多样性水平最高(H_(e)=0.2254,I=0.3557),群体间的基因流较低(N_(m)=1.6386)。(3)聚类结果在遗传相似系数约0.67处,来源于塔吉克斯坦6份和土库曼斯坦2份粗山羊草种质材料聚成一类(Group 2);其他48份种质材料形成一大类(Group 1),其中Group 1可进一步分成3个Sub亚类,呈现出来源相同的粗山羊草种质材料倾向聚在一起。(4)群体结构分析将56份粗山羊草种质分为5个群体,其中,来源于西亚伊朗V群体种质材料遗传背景比较一致,混杂程度相对较低;进一步分析各群体Q值,发现IV群体种质材料亲缘关系的来源相对复杂,遗传多样最为丰富。该研究结果可为粗山羊草种质亲缘关系解析、种质多样性保护提供重要参考依据,为其科学利用以及进化研究奠定基础。

基于FISH和SNP标记分析百农64对其衍生品种的遗传贡献

百农64因其抗病性好、适应性广,已成为黄淮南片麦区小麦育种的重要亲本之一。本研究将荧光原位杂交(FISH)和小麦55K SNP芯片分析相结合,对百农64及其衍生品种(百农207、百农160、华育198和04中36)和相关亲本共8份小麦材料进行全基因组分析,揭示百农64对其衍生后代的遗传贡献。结果表明,在研究材料中共鉴定出48种染色体多态类型(block),A、B和D基因组分别为18、20和10种,其中1A和6B染色体多态类型最多;在百农64和百农207中鉴定出了臂间倒位perInv6B,在5份小麦材料中鉴定到了小麦-黑麦T 1RS/1BL易位。利用55K SNP芯片在供试材料的A、B和D基因组分别获得8504、9726和5093个多态性SNP标记,多态信息含量(PIC)变异范围在0.110~0.375之间,平均值为0.295;百农64特异性SNP在衍生品种的A、B和D三个基因组上的分布比例分别为54.2%、46.9%和36.5%,6A染色体比例最高(85.4%),在百农207、华育198和04中36各染色体上分布比例的平均值均超过了50.0%。整合48个细胞学和23323个SNP标记分析显示,除百农160以外,其余3个衍生后代与百农64的遗传相似系数(GS)都超过了0.700;聚类分析结果显示百农64与其4个衍生品种聚为一类,与遗传相似系数结果一致。研究表明百农64对其衍生后代遗传贡献率较高,这为小麦种质资源利用和新品种选育过程中的亲本选配提供了理论支撑。

48份粗山羊草种质资源表型性状多样性分析

粗山羊草分布范围广,遗传变异丰富,被认为是改良普通小麦的重要基因源。本研究对48份粗山羊草种质材料的表型性状进行了遗传多样性分析,结果表明,18个表型性状均表现较大遗传变异,其中最大的是旗叶长(36.38%),其次为千粒重(33.22%);14个表型性状在亚种Ae.tauschii ssp.tauschii和Ae.tauschii ssp.strangulata之间呈显著差异(p<0.05);相关性分析表明,在6个长性状(穗长、小穗长、护颖长、外稃长、内稃长、籽粒长)和6个宽性状(旗叶宽、小穗宽、护颖宽、外稃宽、内稃宽、籽粒宽)中,任何两个性状均呈显著或极显著正相关(p<0.05或p<0.01);主成分分析提取了前5个主成分,其累积贡献率为83.469%,第1和第2主成分反映小穗形态,第3主成分主要反映株型形态,第4主成分反映护颖形态,第5主成分反映籽粒形态;聚类分析将48份粗山羊草种质划分为两大类,第Ⅰ类的26份种质主要来源于西亚和南亚,倾向于“宽”的表型性状,如小穗宽、护颖宽、外稃宽、内稃宽、籽粒宽具有显著或极显著优势;第Ⅱ类22份种质主要来源于中亚,倾向于“长”的表型性状,如穗长、旗叶长、护颖长具有极显著优势。

47份外引小麦种质资源Waxy和HMW-GS分子检测与品质性状分析

为有效利用外引小麦种质资源,本研究对收集的47份外引小麦种质材料进行Waxy和HMW-GS等位基因的分子检测,并分析了其直链淀粉、支链淀粉、湿面筋等品质参数。结果表明,在Wx-A1位点存在3种类型:Wx-A1a、Wx-A1g和WxA1b,39份材料(82.98%)为Wx-A1a类型;Wx-B1位点3种类型:Wx-B1a、Wx-B1e和Wx-B1b,37份材料(78.72%)为Wx-B1a类型;Wx-D1位点2种类型:Wx-D1a和Wx-D1b,46份材料具有Wx-D1a类型;共鉴定出8种Wx-1位点等位基因组合,31份材料(65.96%)为Wx-A1a/B1a/D1a。在Glu-A1位点,含有等位基因Ax2^(*)、Null和Ax1类型的材料分别为18份、18份和11份;在Glu-D1位点,含有等位基因Dx2和Dx5类型的材料分别为23份(48.94%)和21份(44.68%),含有等位基因Dy12和Dy10类型的材料分别为22份(46.81%)和20份(42.55%),具有Dy10+Dy12类型材料2份;共鉴定出19种Glu-A1/D1等位基因组合,7份材料含有Null/Dx5+Dy12。含有Wx-A1a/B1a/D1a材料的直链淀粉含量相对较高,支链淀粉含量相对较低;含有优质等位基因Ax1或Ax2^(*)兼Dx5+Dy10材料的湿面筋含量相对较高。总体上这些外引种质资源Waxy和HMW-GS等位基因类型丰富,可为种质资源合理利用和现代普通小麦品质改良提供参考依据。

不同来源小麦面粉香气成分的比较研究

采用顶空固相微萃取(HS-SPME)与气相质谱(GC-MS)相结合方法,对5种不同来源小麦(Triticum aestivumL.)面粉的香气成分进行比较分析。结果表明,5种不同来源小麦面粉中鉴定出42种香气成分,共有香气成分13种,其相对百分含量约占各自香气总量的50%以上,可归为烃类、醇类、醛类、酸类、苯环类和杂环类等6大组分。其中,烃类和醇类组分数量和其组分相对百分含量都明显高于醛类、酸类、苯环类和杂环类,占各自香气成分相对百分含量的49.62%~78.74%。不同来源小麦之间的香气成分存在一定差异;小麦面粉中的香气成分主要以烃类、醇类组分为主。

乌拉尔图小麦PBF基因克隆及其序列分析

醇溶蛋白盒结合因子(prolamin-box binding factor,PBF)是胚乳组织特异的基因表达调控因子,主要调控籽粒蛋白基因表达效率进而影响面粉的加工品质。本研究采用同源克隆方法从2份乌拉尔图小麦(Triticum urartu Tum.)中克隆得到2个PBF基因(Gen Bank登录号分别为MF547409和MF547410)。与已报道不同来源PBF基因比对分析发现,乌拉尔图小麦PBF存在丰富变异位点,高达45个单核苷酸多态性位点(SNPs)。其推导的PBF蛋白具有典型DOF结构特征,存在22个氨基酸变异位点,尤其第22位A→S和第23位G→A变异形成特有酪氨酸激酶Ⅱ磷酸化位点(CK2-phospho-site)。该结果表明乌拉尓图小麦PBF基因具有较高遗传多样性,也暗示了氨基酸变异位点可能对其PBF蛋白的调控功能产生影响。同时,聚类分析显示乌拉尓图小麦与普通小麦的PBF蛋白聚在1个亚组,进一步证实了二者亲缘关系较近。

一粒系小麦高分子量谷蛋白亚基1Ay的多样性

通过十二烷基磺酸钠-聚丙烯酰胺凝胶电泳(SDS-PAGE)对44份一粒系小麦1Ay亚基的检测结果表明,一粒系小麦中普遍存在表达的1Ay亚基。供试的乌拉尔图小麦、野生一粒小麦和栽培一粒小麦的分布频率依次为42.86%,81.25%和100%。同时,1Ay亚基的迁移率在物种间也存在明显多态性。3种供试物种中分离出齐平于和快于1Dy12,齐平、快于和慢于1Bx7,以及齐平于1By8共6种迁移率类型。其中,乌拉尔图小麦的1Ay全部在1Dy12亚基附近,而野生一粒小麦和栽培一粒小麦则以集中在1Bx7附近为主。尽管一粒系小麦1Ay的表达与地理来源有关,但也存在变异,体现在来源地不同的同一物种的1Ay表达频率相异,又体现在来自同一地区材料的1Ay迁移率存在明显多态性。一粒系小麦具有的较丰富的1Ay亚基变异类型,为小麦育种提供了资源。

伊斯帕汗小麦NAM-B1基因序列与蛋白质含量变异的分析

野生二粒小麦(Triticum dicoccoides Krn.,AABB,2n=4x=28)NAM-B1基因的表达可以加速植株衰老,促进叶片营养向籽粒转移,提高籽粒蛋白质、铁、锌等物质含量。本研究采用同源克隆方法从6份伊斯帕汗小麦(T.ispahanicum Heslot,AABB,2n=4x=28)中克隆得到5个NAM-B1基因。它们具有典型的NAM基因核苷酸结构特点,均含有3个外显子和2个内含子。与已报道的NAM-B1基因比对分析发现,居群PI330548中的NAM-B1基因因核苷酸序列上第11位点T的插入而引起移码突变,具有无功能型基因的结构特征,其他4个则具有功能类型基因的结构特征。4个功能类型NAM-B1基因的推导氨基酸序列一致性高达99.7%,它们之间仅有5个氨基酸的变异。供试的6份伊斯帕汗小麦之间籽粒蛋白质含量(GPC)存在显著差异。与高GPC材料PI346782相比,低GPC材料PI572904的NAM-B1基因编码氨基酸序列中存在2个位点的变异,分别为NAC域内的C亚区第88位Q→R和TAR区域第364位P→R的替换。推测伊斯帕汗小麦GPC的变异与其NAM-B1基因的这些突变存在一定关系。

浅析高等院校“种子法规”课程教学改革实践

种子法规课程是一门社会性、实践性强的课程。本文针对该课程教学方法单一、实践教学环节缺位、偏重理论教学等突出问题,探讨了教学改革实践对策,旨在进一步提高教学质量。

麦麸膳食纤维对小麦粉糊化及凝胶质构特性的影响

为研究膳食纤维对淀粉糊化及凝胶质构的影响,本实验以2种不同筋力小麦粉为原料,添加麦麸膳食纤维,5个添加量处理,分析其小麦粉糊化特性、凝胶质构及其微观结构。结果表明:随麦麸膳食纤维添加量的增加,峰值粘度、低谷粘度、稀懈值、最终粘度和回生值等糊化特征参数均呈显著下降趋势,糊化时间和糊化温度的变化不明显,且没有规律性;添加膳食纤维显著降低了糊化凝胶的硬度、粘附性和咀嚼度(p<0.05),而弹性、内聚性和胶粘性未见显著变化;膳食纤维对2种不同筋力小麦粉糊化和凝胶质构特性的影响趋势基本一致;膳食纤维改变了面团和糊化凝胶体系的微观结构,可增加面团的紧致性,但会降低凝胶结构的致密性和均匀性。

响应面法优化麦麸膳食纤维提取条件

为探讨酶法和化学法结合提取麦麸中的膳食纤维,研究了酶添加量、酶解时间、碱添加量、碱解时间等因素对膳食纤维得率的影响。在单因素实验的基础上进行响应面实验设计,利用Design Expert软件对结果进行二次回归分析,确定了酶-化学法提取麦麸膳食纤维的最佳工艺条件:酶添加量1.5%,酶解时间45 min,碱添加量4%,碱解时间35 min,该条件下膳食纤维得率达87.84%,与理论预测值非常接近(相对误差约0.02%)。进一步说明利用响应面优化得到的回归方程在实践中具有一定的应用价值。

大豆二酰甘油酰基转移酶基因GmDGAT1A启动子的克隆与功能分析

二酰甘油酰基转移酶(DGAT)是催化三酰甘油生物合成的关键酶,在三酰甘油的合成和积累过程中具有重要调控作用。为了研究大豆DGAT基因表达调控的分子机制,以大豆品种科丰1号为材料,通过PCR方法对GmDGAT1A的启动子(promoter-GmDGAT1A,pGmDGATIA)进行克隆,并通过转化拟南芥和GUS组织定位研究其功能。结果表明:以大豆叶片DNA为模板,成功克隆到GmDGAT1A基因ATG上游2192 bp启动子序列。序列分析表明,pGmDGAT1A除具有启动子所必需的TATA-box和CAAT-box等基本顺式作用元件外,还含有多个响应于光、赤霉素和脱落酸等顺式作用元件。以GUS为报告基因,成功构建了植物表达载体pCAMBIA1381Z-pGmDGAT1A,并转化野生型拟南芥获得转基因植株。对转基因拟南芥植株进行PCR检测,能扩增到2192 bp目标条带,表明已获得含有pGmDGAT1A的转基因拟南芥阳性植株。GUS组织化学染色结果显示,转基因拟南芥幼苗的叶脉和根染色较深,但是主根和侧根的根尖部分未染色;成熟期转基因拟南芥植株的根、叶脉以及角果内的隔膜和珠柄染色较深,茎和发育的种子未染色,表明pGmDGAT1A驱动的GUS主要在转基因拟南芥的根、叶脉以及角果内的隔膜和珠柄中表达。综上,克隆的大豆GmDGAT1A启动子具有活性,能够驱动下游目标基因的表达,有望应用于转基因育种。

影响馒头品质的相关指标分析

为给优质馒头专用小麦的培育和馒头品质改良提供参考依据,以来源于北方冬麦区、黄淮冬麦区、西南冬麦区和长江中下游冬麦区的128个小麦品种(系)为材料,利用感官评价与质构仪测试相结合的方法,分析影响馒头品质的相关指标。结果表明,馒头感官品质中,除馒头的比容与色泽、结构、弹韧性、黏牙性和气味的相关性不显著外,其他指标间均为极显著正相关;馒头质构指标中,馒头的硬度与内聚性和咀嚼性分别呈极显著负相关和正相关;馒头质构指标中的黏附性、弹性、硬度和咀嚼性与馒头感官品质的相关指标显著相关,可以在一定程度上补充或矫正相关的感官评价分析。同时,筛选出感官品质较好的材料有中优9507、CMT-3T88和陕182等,质构指标较好的材料有扬00-126、新麦19和新春9号等,这些材料适合制作优质手工馒头;尤其是筛选出的感官品质和质构指标均较好的材料Kn3106、川麦107、新春9号和新麦19,可作为小麦优质资源加以利用。参试材料的面粉白度较低(平均值为73.83)且高白度材料较少;面粉白度高于80的小麦品种(系)仅有T21-6和武汉麦,这些材料可作为高白度小麦优质资源加以利用,有助于改良馒头的色泽品质。

基于小麦外引种质资源的抗旱性分子标记检测及实用性评价

为了有效利用外引小麦种质资源和评价小麦抗旱性相关分子标记的有效性,以48份小麦外引种质为材料,测定干旱条件下种子的相对发芽率,并利用4个小麦抗旱性相关分子标记进行抗旱基因(1-feh-w3、Dreb-B1、NRX-B1和FerA1)的分布检测。结果表明,外引种质材料的平均相对发芽率为70.0%,变异范围为34.9%~94.5%,中等及以上抗旱性等级种质材料占85.4%。外引小麦种质中4个抗旱性相关基因存在8种单倍型,Dreb-B1、FerA1基因各自的2种单倍型间平均相对发芽率差异均达到显著水平,而1-feh-w3基因的Westonia type单倍型与Kauz type单倍型,NRX-B1基因的TaNRX-B1a单倍型与TaNRX-B1b单倍型间平均相对发芽率无显著差异;TaDreb-B1a、TaFer-A1(H)单倍型与平均相对发芽率均呈显著正相关,1-feh-w3、NRX-B1基因与平均相对发芽率相关性不显著。平均相对发芽率以单倍型组合Westonia type/TaDreb-B1a/TaFer-A1(H)/TaNRX-B1a最高,达到77.35%。验证了抗旱性基因Dreb-B1分子标记的有效性,而1-feh-w3基因2种单倍型对抗旱性选择无效。

镉对杂交小麦矿质元素吸收、分布及叶绿素荧光参数的影响

为探讨镉(Cd)对杂交小麦必需矿质营养元素吸收及光合作用的影响,利用Hoagland营养液添加和不添加CdCl2·2.5H2O的培养方法,对BNS型小麦杂交F1及其父本矮05、母本BNS366中的Ca、K、Mg和Fe元素含量以及叶绿素荧光参数进行了分析。结果表明,Cd处理下,小麦茎秆的Cd含量依次为F1>矮05>BNS366,叶片和颖壳中Cd含量依次为矮05>F1>BNS366。与对照(不添加Cd)相比,Cd处理的矮05叶片与BNS366颖壳中Ca、K、Fe和Mg的相对含量均降低,除F1与矮05中Mg的相对含量变化模式相同外,F1与亲本其他被测元素的相对含量变化模式不同。对照条件下,叶绿素电子传递速率依次为F1>BNS366>矮05,F1的光化学猝灭系数显著高于矮05和BNS366;Cd处理条件下,三者间叶绿素荧光参数差异均不显著。

野生二粒小麦籽粒蛋白质含量和库容性状的遗传多样性与可利用性研究

为了从近缘物种中寻找高蛋白质含量和大库容特性的遗传种质，为高产、优质，以及二者并重型小麦新品种培育提供基因资源，本研究对110份引自以色列的野生二粒小麦籽粒蛋白质含量、千粒重、库容等性状进行了分析。结果表明，野生二粒小麦的蛋白质含量、千粒重、籽粒长度、宽度、厚度及粒积均具有较丰富的遗传多样性。其中，蛋白质含量变幅为13．17％～27．20％，平均19．89％；千粒重变幅为7．95～33．02g，平均20．20g；籽粒长度变幅为6．59～10．16mm，平均8．60mm；籽粒宽度变幅为1．21～2．77mm，平均2．11mm；籽粒厚度变幅为1．67～2．83mm，平均2．33mm；籽粒粒积变幅为16．16～71．21mm^3，平均43．78mm^3。相关分析表明，110份野生二粒小麦的蛋白质含量与千粒重整体上呈显著负相关性（r=-0．254，P〈0．01），而粒长、粒宽、粒厚、粒积各库容性状之间，以及各库容性状与千粒重之间均在0．001水平上显著正相关。但蛋白质含量与千粒重之间相关性的具体表现因材料而存在差异。比较分析发现，一些材料具有蛋白含量、千粒重和粒积均高的特性。与普通小麦相比，野生二粒小麦中蕴藏着丰富的高蛋白质含量和大库容性的特异基因资源。

117份小麦种质中5个矮秆基因的分子检测

【目的】研究我国小麦主产区部分小麦品种中矮秆基因的分布,为发掘具产量潜力且利用较少的矮秆基因提供种子依据。【方法】利用5个矮秆基因分子标记,对我国小麦主产区117份小麦种质进行检测。【结果】117份种质材料中,矮秆基因分布频率依次为Rht8(68份,58.1%)>Rht-B1b(56份,47.9%)>Rht-D1b(46份,39.3%)>Rht9(18份,15.4%)>Rht13(14份,12.0%)。部分种质中同时携带2个矮秆基因的组合占到37.8%;同时携带3个及以上基因的组合占到21.4%,其中以同时携带Rht-B1b、Rht-D1b和Rht8基因种质最多,占到12.8%。5种矮秆基因均不携带的种质有15份,占到12.8%。【结论】鉴定出14份携带Rht13矮秆基因的新种质。

小麦—中间偃麦草衍生材料农艺性状、HMW-GS及GISH鉴定

本研究分析了143个小麦—中间偃麦草种质材料的农艺性状、高分子量麦谷蛋白亚基及部分代表性材料的染色体构成,旨在为小麦育种中广泛有效地利用这些种质提供有用信息。结果表明,小麦—中间偃麦草种质主要农艺性状变异丰富,其在穗长、小穗数和分蘖数性状上明显优于主栽品种,分别有142(99.3%)、125(87.4%)和62(43.4%)个小麦—中间偃麦草材料的穗长、分蘖数和小穗数大于主栽品种的平均值。供试材料在Glu-1的3个基因位点上共检测到12个等位变异,形成15种亚基组合类型,以(2*,7+8,5+10)为主,占所有材料的25.7%;Glu-A1(1和2*)、Glu-B1(7+8)和Glu-D1(5+10)位点的优质亚基比例分别达到了68.4%、68.4%和52.0%,有102(71.3%)个材料在Glu-1的2或3个位点同时具有优质亚基;有17个材料的优质亚基组合为(2*,7+8,5+10)或(1,7+8,5+10),且在穗长、小穗数和分蘖数性状上均优于主栽品种。进一步对30个代表性材料GISH分析发现,8个为八倍体小偃麦,其他为非整倍体。研究结果表明这些材料可以作为改良普通小麦的有益基因资源。