高产多抗广适小麦品种周麦27号的配套栽培技术与推广应用

周麦27号是周口市农业科学院以高产育种为目标,采取“稳定千粒重和成穗数、改良提高穗粒数、选择秆质质量增强抗倒性”的策略,综合运用分子辅助选择、抗病抗逆鉴定、品质平行测定和就地夏繁代替快速育种等多项技术,培育出的高产多抗广适中早熟小麦品种。2011年通过国审。自审定以来根据其特征特性,研究了其配套栽培技术,并创新其繁育推广模式,使周麦27号在黄淮南片麦区得到了较大面积的推广应用,累计推广面积7 000多万亩,新增加小麦产量25亿kg,社会经济效益显著。

黄淮主推小麦品种主要农艺性状配合力及遗传效应分析

为明确黄淮麦区主要推广小麦品种的主要农艺性状遗传规律,通过不完全双列杂交试验研究了济麦22、周麦22、矮抗58、西农979等8个小麦新品种9个主要农艺性状(株高、有效穗数、单株生物学产量、穗长、有效小穗数、穗粒数、千粒重、单穗重、单株粒重)的遗传力和配合力。结果表明,矮抗58、西农979和郑麦366株高的一般配合力较低,济麦22和矮抗58有效穗数的一般配合力较高,烟农19和郑麦366穗粒数的一般配合力较高,周麦22和济麦22千粒重的一般配合力较高,周麦22和烟农19的单株粒重、单株生物学产量和单穗重的一般配合力较高,新麦26和周麦22主茎穗长的一般配合力较高。周麦22/烟农19、济麦22/西农979、济麦22/郑麦366、矮抗58/烟农19四个组合的9个主要农艺性状的特殊配合力效应值均为正向效应。9个主要农艺性状的狭义遗传力差别较大,变化范围为2.83%~97.39%,其中,株高的狭义遗传力最高,达97.39%,其次为主茎穗长(72.07%)、千粒重(40.64%),这三者在杂交育种时以低世代选择效果较好;株高和单株生物学产量受加性效应(24.4、6.8)和显性效应(6.1、14.67)共同作用,株高以加性效应为主,单株生物学产量以显性效应为主;有效小穗数、千粒重和主茎穗长受加性效应(0.22、3.09、0.27)控制,穗粒数和单株粒重受显性效应(8.88、6.29)控制。

小麦新品种周麦23号的遗传构成分析及其特异引物筛选

【目的】探讨亲本对黄淮麦区小麦新品种周麦23号的遗传贡献和周麦23号的遗传构成并筛选出其特异引物,用于检测周麦23号的品种真实性。【方法】利用覆盖小麦21条染色体的340个SSR标记对周麦23号及其亲本周麦13号、新麦9号进行简单重复序列(SSR)标记分析,解析亲本的遗传物质在周麦23号中传递频率和遗传贡献率。同时可以筛选到若干个周麦23号不同于任一亲本的引物,利用周麦23号的姊妹系、衍生品种对这些特异标记进行二次筛选,最终选择1-2个周麦23号的特异引物,并利用黄淮麦区的主推品种周麦22号、济麦22、矮抗58、郑麦366等14份材料对最终筛选的特异引物进行验证。【结果】双亲周麦13号和新麦9号对周麦23号的遗传贡献差异较大,周麦13号对周麦23号的遗传贡献率为63.04%,远高于新麦9号对周麦23号的遗传贡献率(36.96%)。双亲遗传物质在周麦23号的选育过程中发生了偏分离现象。在不同基因组和染色体水平上,亲本对周麦23号的遗传贡献率变化较大,母本周麦13号对周麦23号的遗传贡献率范围分别在23.1%(1B)—100%(4A、6A、3B、4B、6B、4D);父本新麦9号对周麦23号的遗传贡献率范围在0(4A、6A、3B、4B、6B、4D)—76.9%(1B)。从147个多态性标记中鉴定出周麦23号的7个特异位点,即Xwmc344、Xbarc84、Xwmc326、Xwmc468、Xwmc479、Xgwm428和Xcwm65。通过二次筛选得到1个周麦23号的特异引物Xcwm65,可用于鉴定周麦23号与黄淮麦区小麦品种的特异性,同时可以用于区分周麦23号的部分姊妹系(除A4、A5和A6以外)及其大部分衍生品种(除B7、B8和B12以外)。【结论】明确了2个亲本对周麦23号的遗传贡献率,掌握了周麦23号的遗传构成并绘制了基因型图,同时筛选出1个周麦23号的特异引物Xcwm65,可用于鉴定周麦23号的真实性。

小麦品种周麦22号的分子遗传基础及其特异引物筛选

国审小麦品种周麦22号具有高产、稳产、多抗和广适等突出优点,是目前全国种植面积居于前列的品种,也是优异的育种亲本材料。为研究周麦22号的分子遗传学基础以及筛选周麦22的特异引物,利用覆盖小麦全基因组的340个SSR标记对周麦22号及其亲本周麦12号、温麦6号、周麦13号进行SSR标记分析。结果表明,温麦6号对周麦22号的遗传贡献最大(37.35%),其次是周麦13号(36.14%),周麦12号贡献最小(26.51%);周麦22号和其3个亲本间的遗传相似系数的聚类结果与系谱分析不一致,表明在选育过程中亲本遗传物质的传递发生了偏分离;在不同基因组水平上,3个亲本对周麦22号的遗传贡献率差异较明显,在A、B、D三个染色体组上对周麦22号的遗传贡献各有侧重;从340个SSR标记中筛选出28个周麦22号的特异标记,并通过与周麦22号的姊妹系、相似品种、衍生品种及黄淮麦区主推的小麦品种相比较,进一步筛选出1个周麦22号的特异引物Xgwm577,建立了一种能够准确、快速、简便、稳定检测周麦22号品种真实性的检测手段,为周麦22号进一步的遗传改良和推广应用提供了理论参考。

小麦紫色花药和紫色叶鞘性状的基因定位

小麦是我国重要的粮食作物,在绝大部分小麦品种的植株上一般不表现出特殊颜色,但是在一些小麦品种植株的若干部分存在色素积累,如一些品种种皮、花药、叶鞘、外颖呈现紫色或者紫黑色。本研究针对小麦的紫色花药和紫色叶鞘这两个性状,用紫粒小麦山农066559和白粒小麦SN1391作为亲本材料,进行紫花药基因和紫叶鞘基因的分子定位研究。利用Joinmap4.0软件进行连锁分析,分子标记xgpw2206和xwmc170把紫色花药基因定位在2A上,遗传距离分别为7.1 cm和2.8 cm;分子标记xwmc402和xgwm68把紫叶鞘基因定位在7B上,遗传距离分别为4.9 cm和4.4 cm。本研究结果在遗传学和育种学上有一定意义,为下一步深入开展小麦紫色性状基因克隆及辅助育种奠定基础。

中国四大冬小麦主产区品种农艺性状的综合性分析

以2017—2018年我国长江中下游冬麦区、黄淮冬麦区南片和北片、北部冬麦区水地组生产试验的46份新品种为研究对象,对13个主要农艺性状进行综合性分析和评价。结果表明,四大麦区的变异系数从大到小依次是稳定时间、最高蘖、湿面筋、穗数、穗粒数、基本苗、全生育期、千粒重、粗蛋白、产量、株高、吸水率、容重。表明除千粒重和稳定时间外,其余11个性状差异均达显著或极显著。产量与穗数呈极显著正相关,与千粒重呈显著正相关,与穗粒数呈极显著负相关;容重、粗蛋白、湿面筋、吸水率、稳定时间均与产量呈正相关。农艺性状的前3个主成分反映了72.770%的原始数据信息,第1主成分累计贡献率达51.056%,综合为产量因子,第2主成分、第3主成分分别综合为吸水因子和稳定因子。在欧氏距离5.1处,46个新品种被分为4个类群,各个类群都表现出不同的品种属性,可根据育种目标选择不同类群的品种(系)配制组合,以便提高育种效率。

河南省周口小麦遗传育种现状及发展趋势

为了给小麦遗传育种工作提供理论和经验借鉴,总结了周口市农业科学院小麦育种团队2010年以来的科研成果及育种经验:(1)育成了11个小麦新品种(系),其中3个通过国家审定,3个通过河南省审定,4个正在参加国家和省级试验。育成的新品种(系)平均产量8 073.0 kg/hm2,较对照周麦18号增产6.80%,最高产量潜力12 000 kg/hm2;平均株高75.4 cm,抗倒性较好,抗寒,抗条锈、叶锈病和白粉病,感纹枯病和赤霉病,落黄好;63.6%的新品种(系)携带高分子麦谷蛋白亚基1、7+8,平均蛋白质含量15.46%,湿面筋含量32.4%,沉降值47.2 m L,稳定时间10.0 min,多酚氧化酶(PPO)活性降低,周麦系列品种的品质得以明显改善。(2)采取常规育种+有限回交+分子标记+品质和抗病性鉴定+就地加代技术,把高产矮秆周麦育种材料与国内外优异的人工合成六倍体小麦、7Ag·7DL易位系、7OE优质亚基、对条锈病和白粉病表现慢病性的小麦材料进行杂交组配,创制出在产量、品质、抗性等方面有所突破的优异种质资源10份。并针对周麦系列品种目前存在的遗传基础狭窄、感纹枯和赤霉病、资源高效利用研究薄弱等问题,提出周麦系列育种工作重点应在创制新种质的基础上,通过完善常规育种+分子标记+品质测定+就地加代技术+DH技术+抗病性鉴定等育种体系,选育出高产、稳产、广适、抗倒、抗寒、抗病、耐旱、优质、适合机械化收获的小麦新品种,为中原经济区建设和国家粮食安全提供品种支撑。

普通小麦抗倒伏相关性状的全基因组关联分析

解析小麦抗倒伏遗传机制,发掘抗倒伏位点,选育抗倒伏品种,对于保障我国粮食生产安全具有重要意义。周8425B是我国黄淮麦区重要的小麦骨干亲本,农艺性状优良,其衍生品种具有较好的抗倒伏特性。本研究对周8425B及其衍生品种等62份材料的8个抗倒伏相关性状进行评价,并结合50K SNP芯片数据进行全基因组关联分析(GWAS,genome-wide association analysis)。共计检测到226个显著关联SNP标记,分布于21条染色体的42个位点上,分别解释7.0%~18.8%的表型变异。其中,14个位点与已报道的位点一致,其他28个位点为新的位点。另外,还鉴定到3个候选基因(TraesCS5B01G555800、TraesCS3A01G496400和TraesCS6B01G225400),分别编码E3-泛素蛋白连接酶、纤维素合酶和细胞分裂蛋白酶。本研究对于小麦品种抗倒伏性状改良具有参考价值。

不同小麦品种粒重与籽粒灌浆特性探究

籽粒灌浆特性对小麦产量有重要影响。本研究以7个小麦新品种为材料,探究不同品种的产量构成因素和籽粒灌浆规律,通过Logistic方程对籽粒灌浆过程进行拟合,继而分析灌浆参数与千粒重的相关性。结果表明:单位面积(公顷)穗数对产量的贡献存在一定的局限性,穗粒数、千粒重均与产量极显著正相关。最大灌浆速率Vmax、平均灌浆速率Vmean与千粒重显著正相关;快增期灌浆速率V2、缓增期灌浆速率V3及平均灌浆速率Vmean均与最大灌浆速率Vmax极显著正相关,与千粒重显著正相关。渐增期、快增期和缓增期3个阶段的粒干重积累量(K1、K2、K3)与千粒重极显著正相关。灌浆时间各参数T、T1、T2、T3与千粒重均无显著相关。快增期灌浆速率V2、缓增期灌浆速率V3和快增期持续时间T2、缓增期持续时间T3均显著负相关。生产上,可以选择灌浆速率快的品种和配套栽培技术,提高快增期的灌浆速率,实现千粒重和产量增加的目标。

周8425B衍生小麦品种抗旱特性及其遗传增益解析

利用现代品种衍生群体探究干旱条件下遗传增益,对于小麦抗旱育种具有重要意义。本研究以黄淮冬麦区南片骨干亲本周8425B及其衍生品种为试验材料,通过两年两点的两种灌溉水平处理,对抗旱相关性状进行分析。结果表明,其抗旱相关性状均受基因型、环境、水分处理及其互作效应的显著影响。干旱条件下,周8425B衍生品种的产量和抗旱指数年遗传增益为-0.22%和-0.56%,花后7d旗叶可溶性糖和脯氨酸含量年均降低0.58%和1.63%,均达显著水平,抗旱能力减弱的主要表现为花后7d旗叶可溶性糖和脯氨酸含量显著降低。产量和抗旱指数密切相关,单位面积穗数可作为品种抗旱性强弱的重要指标。本研究对于小麦抗旱育种具有显著应用价值。

Fhb1基因改良‘周麦’品种赤霉病抗性研究

为加快‘周麦’品种赤霉病抗性改良,利用当地主栽‘周麦’品种(系)‘周麦22号’、‘周麦32号’、‘周11550’为母本,‘宁麦9号’、‘生选6号’、‘扬麦21号’等长江中下游地区抗赤霉病材料为父本配制一系列杂交组合,经过选择获得621份F3~F6后代材料。在田间选用来源于江苏和河南两地不同的赤霉病菌株,通过单花滴注法接种小穗进行赤霉病抗性鉴定,同时利用抗赤霉病主效基因Fhb1紧密连锁的诊断性标记His-InDel对后代材料进行分子检测。结果表明,江苏的赤霉病菌株接种后代材料田间鉴定为高抗和中抗的占总数的23.9%,而河南的赤霉病菌株感染后代材料田间鉴定为高抗和中抗占比为35.1%,说明后代材料的赤霉病抗性比感病亲本有明显的改良,而且材料对江苏的赤霉菌菌株的抗性比河南的赤霉菌菌株的抗性低。分子检测结果显示,携带Fhb1和不携带Fhb1的材料之间赤霉病抗性差异极显著。这表明利用Fhb1基因分子标记辅助选择技术可用于改良‘周麦’品种的赤霉病抗性。

我国主产区小麦品种重要性状分子标记分析

明确我国主产区小麦生育期、粒重和面粉颜色相关基因的分布,有助于小麦高产稳产和品质性状的改良。利用已报道的春化(vernalization,Vrn)、光周期(photoperiod,Ppd)、粒重、黄色素含量(yellow pigment content,YPC)和多酚氧化酶(polyphenol oxidase,PPO)相关分子标记,对102份小麦品种(系)进行检测,以分析不同等位基因在品种中的分布并为品种改良提供指导。结果表明,所选材料在VRN-A1和VRN-B3位点均为隐性等位基因,在VRN-B1位点仅有2个品种携带显性等位基因;VRN-D1位点有32.4%的品种(系)携带显性等位基因,该位点可能是影响我国主产区小麦冬春性的主要位点。除邯6172外,其它品种(系)均携带光周期不敏感型等位基因Ppd-D1a。分别有65.7%和39.2%的品种(系)携带高粒重等位基因TaCwi-A1a和TaGS-D1a,且24.5%的品种(系)同时携带这两个高粒重等位基因,说明粒重在两个位点仍有较大改良空间。高YPC等位基因Psy-A1a(69.6%)分布频率显著高于低YPC等位基因Psy-A1b(30.4%)。分别有54.9%和39.2%的品种(系)携带高PPO活性等位基因Ppo-A1a和Ppo-D1b,有10.8%的品种(系)同时携带这两个高PPO活性等位基因。综上所述,我国主产区小麦生育期、粒重和面粉颜色等性状仍有较大改良空间,应加强光周期敏感型新品种的选育。

小麦品种周麦28号优良特性及栽培技术

周麦28号是河南省周口市农业科学院以周麦18/周麦22为母本、周21-68为父本配制三交组合选育出的高产、稳产、多抗、广适的半冬性小麦新品种。该品种产量三要素较协调,丰产潜力大,稳产性较好,适应性广;抗倒春寒,耐后期高温、耐旱,成熟落黄好,条锈病和叶锈病免疫,中感纹枯病.

不同播种密度对周麦18号小麦生长发育及产量的影响

试验设置了16个播种密度水平,研究其对周麦18号生长发育特性、产量和产量构成三因素的影响。结果表明,低密度条件下(150万~210万株/hm^2),周麦18号幼苗期生长发育较高密度(420万~600万株/hm^2)慢2~3 d,主要表现在返青晚、起身拔节较慢、株高降低3~8 cm;高密度条件下,周麦18号抽穗扬花偏晚1~2 d、成熟期推迟3~4 d、株高增加3~8 cm。通过对产量和产量构成三因素进行相关性分析,结果发现,成穗数、穗粒数、千粒重与产量均无显著的相关性,表明周麦18号的产量水平相对稳定,不随任一单因素的改变而发生显著变化。周麦18号的最佳播种密度为300万~420万株/hm^2,播种密度范围较大。通过二次多项式回归分析,建立了产量模型:Y=-44.85-0.73X12+4.81X22+2.81X32+1.72X1X2-7.67X2X3,预测出产量最大值为9 627 kg/hm^2。

密度和播期对冬小麦新品种周麦32号产量构成和品质性状的影响

为探寻冬小麦新品种周麦32号高产优质配套栽培技术,本试验采用二因素裂区设计,分析播期和密度对周麦32号产量构成和品质性状的影响。结果显示,播期延迟主要造成周麦32号前期营养生长时期缩短,而中后期生殖生长时期则相对稳定;播期对有效穗数影响不显著,对穗粒数、千粒重和产量及品质指标白度、沉降值、面筋指数影响显著。种植密度对产量、有效穗数、穗粒数和千粒重及白度和SDS影响均显著。综合分析表明,播期10月20日,密度285万株/hm^2为周麦32号的最佳栽培方式。

基于灰色关联度法的黄淮南片小麦新品种综合评判

为科学合理评价小麦新品种(系)品质情况,全面了解新品种的综合表现,本研究采用灰色关联度法分析2019-2020年度国家黄淮南片区试16个新品种的综合表现。结果表明,关联度排序与产量排序有部分差异,关联度较高的品种有漯河68、涡麦169和周麦37号,综合表现与实际相符。7个性状对产量影响的大小依次为:容重、千粒重、株高、全生育期、穗粒数、穗数、成穗率。灰色关联度法一定程度上补充了单一产量评价的不足,但受到权重赋值比例及品种适应性的制约,尚有优化空间,在未来的品种筛选及实际应用时,应结合实际进行评价指标优化和性状指标细化。

宽窄行种植对周麦27生长及产量的影响

以周麦27为材料,探讨了宽窄行种植对周麦27生长及产量的影响。2年试验结果表明:宽窄行,即13cm×20cm种植对周麦27生育期和千粒重的影响不大,但能增加周麦27的群体,显著增加亩穗数和产量;基本苗为21万/667m^2时,亩穗数最大,2年平均产量比对照增加8.9%。

国审小麦品种周麦27号超高产栽培技术

周麦27号是河南省周口市农业科学院以周麦16为母本、矮抗58为父本进行杂交，综合运用常规育种与分子标记、生理育种、就地多次加代和品质平行筛选等技术，经过6年定向选育而成的超高产、多抗、广适半冬性小麦新品种。2008年申请国家植物新品种权保护（公告号：CNA006416E），2011年通过国家品种审定委员会审定（国审麦2011003），2012—2013年为河南省重点推广新品种。为了充分发挥国审周麦27号的高产潜力，在农业部全国农业技术推广服务中心和河南省科技厅的领导支持下，2012—2013年度周口市农业科学院、河南天存种业科技有限公司、河南省春晓种业科技有限公司联合在河南省鹤壁市淇滨区钜桥镇王寨村针对国审周麦27号设立了133hm^2高产创建试验基地。

国审强筋小麦新品种周麦33号的选育

周麦33号是由周口市农业科学院以郑麦366为母本、矮抗58为父本配制杂交组合,综合应用多种育种技术选育的强筋小麦新品种,2018年7月获得植物新品种权证书(品种权号:CNA20140790.4),2020年4月通过国家农作物品种审定委员会审定(审定编号:国审麦20200092)。该品种具有优质强筋、矮秆抗倒、高产稳产和适应性广的特点,对其选育过程及特征特性、产量表现、栽培技术要点等进行了总结。

5个周麦品种的产量构成及其籽粒灌浆特性研究

以河南省周口市农业科学院自主选育的5个主推小麦品种为供试材料,对其产量构成、籽粒灌浆特性进行了研究。结果表明:品种间产量及产量三要素存在差异。每667m^2平均产量为538.6kg,其中最高是周麦27号达到586.0kg,最低周麦18号为502.7kg;产量三要素的平均亩穗数37.4万,变异系数14.76%,最高达到40.6万;穗粒数平均为36.1粒,变异系数17.14%,最高为43.1粒;平均千粒重46.5g,最高达到48.7g,变异系数4.91%。灌浆速率测定表明渐增期、快增期持续时间和最大灌浆速率达到时间存在显著差异,但平均灌浆持续时间差异不显著;平均灌浆速率和最大灌浆速率品种间差异显著,周麦16号均最大分别为1.67mg/grain·d、3.29mg/grain·d,周麦23号均最小分别为1.42mg/grain·d、2.46mg/grain·d;快增期、缓增期灌浆速率品种间也存在显著差异,且二者在不同品种间表现趋势相同,渐增期除周麦23号外,其他4个品种间差异不显著。