基于全基因组的河北省小麦品种遗传多样性分析

丰富的遗传变异对于提高作物的环境适应性和遗传改良进度至关重要。小麦是重要的粮食作物,河北省作为我国第三大小麦产区,在保障国家粮食安全中占有重要地位。建国以来,河北省审定了大量小麦品种,然而有关其遗传基础的研究却相对缺乏。本研究以1949年至2012年的169份河北省小麦品种为材料,利用覆盖小麦全基因组的SSR标记分析了供试小麦品种的遗传多样性。结果表明,供试河北省小麦品种的3个染色体组中,以B染色体组具有最高的遗传多样性,A组最低;7个同源群中,以第5、4群具有最高的多样性水平,而第7群最低;在21条染色体上的遗传多样性变化较大,以4A、2D具有较高的多样性水平,1A染色体最低。从品种的更新换代角度看,自1949年以来,尽管品种的等位基因频率在下降,河北省小麦品种的多样性水平基本呈现上升趋势。在此基础上,根据遗传相似系数,供试品种可聚为5大类,聚类结果既反映出河北省小麦品种多样性水平的复杂多样,也反映出品种的地域性分布特征。

美国玉米自交系对4种病原茎腐病的抗性鉴定及遗传多样性分析

对外引玉米种质进行抗病鉴定是对其充分利用并选育抗病品种的基础和前提。本研究于2017-2018年连续2年采用人工接种技术评价了149个美国自交系对分别由禾谷镰孢(Fusarium graminearum)、拟轮枝镰孢(Fusarium verticillioides)、层出镰孢(Fusarium proliferatum)和芒孢腐霉(Pythium aristosporum)4种病原菌引起的茎腐病的抗性表现,并选择30个抗性较好的与6个骨干自交系进行遗传多样性分析。结果表明,149个美国自交系中,对禾谷镰孢、拟轮枝镰孢、层出镰孢和芒孢腐霉表现中抗及以上抗性的自交系分别有62个、44个、41个和54个,其中对4种茎腐病全部表现高抗的自交系有23个,全部表现中抗及以上抗性的自交系有32个,对3种镰孢菌茎腐病全部表现高抗的自交系有27个;所有供试材料中,88个自交系对4种茎腐病的抗性表现一致,61个自交系对4种茎腐病的抗性存在差异;共筛选出20条多态性引物,每个引物可检测出5~11个等位基因,平均等位变异数为7.7个,聚类分析将36个材料划分为6个类群,其中2FACC、J8608、黄早四分别被单独聚为一类,剩余自交系被划分为3个类群,分别包含自交系个数为26、5和2,第Ⅰ类群又分为3个亚群。本研究结果明确了外引美国自交系对不同病原菌引起的玉米茎腐病的抗性差异,为抗病育种中抗源的选择提供参考。

黄淮海夏玉米区玉米籽粒带菌检测分析

【目的】明确黄淮海夏玉米区玉米籽粒带菌量,为玉米安全生产、储藏加工以及检疫提供参考依据。【方法】分别于玉米乳熟期及完熟期,采集黄淮海夏玉米区4个省(河北、河南、山东、安徽)90个市/县的玉米果穗,每个市/县采集表面未发生病症且果穗饱满的玉米穗4个,共采集720个样本。对所有样本进行籽粒外部及内部带菌量及带菌种类的检测,外部检测采用洗涤检测法,通过统计菌落总数与稀释倍数,计算籽粒表面的孢子负荷量及分离到的各菌属的分离比例;内部检测采用PDA平板法,对籽粒外部检测过的10个籽粒消毒后置于PDA平板上进行培养,统计每个籽粒带菌情况,计算籽粒带菌率及各菌属的分离频率。并且对籽粒内部分离频率较大的菌群进行形态学和分子鉴定。【结果】供试样本带菌量较大,乳熟期籽粒孢子负荷量在0—1 886个/粒,均值为439个/粒,籽粒带菌率在0—65.0%,均值为23.6%;完熟期籽粒孢子负荷量在18—2 658个/粒,均值为942个/粒,籽粒带菌率在10.0%—100.0%,均值为59.6%。完熟期带菌量大于乳熟期,但部分地区乳熟期带菌量仍较大。不同地区玉米籽粒带菌量存在差异,河南省的玉米籽粒带菌量较大,安徽省带菌量最少,河北省与山东省居中且差异不明显。玉米籽粒内部以及外部均携带的真菌类群有镰孢菌(Fusarium spp.)、青霉菌(Penicillium spp.)、曲霉菌(Aspergillus spp.)、链格孢菌(Alternaria spp.)、木霉菌(Trichoderma spp.)、根霉菌(Rhizopus spp.)、蠕孢菌(Hel-minthosporium spp.)、毛霉菌(Mucor spp.)。乳熟期籽粒外部和内部镰孢菌的分离比例分别为59.1%和36.1%,说明玉米在乳熟期时即有大量镰孢菌侵入;籽粒外部青霉菌和曲霉菌的分离比例分别为8.9%与0.7%,籽粒内部的分离频率分别为6.0%与1.9%,说明乳熟期青霉菌与曲霉菌也已经开始侵染玉米果穗。完熟期籽粒外部与内部镰孢菌的分离比例分别为71.9%和58.5%,籽粒外部青霉菌和曲霉菌的分离比例分别为17.0%和0.9%,籽粒内部分离频率分别为9.3%和2.6%,说明镰孢菌、青霉菌、曲霉菌为本研究黄淮海夏玉米区玉米籽粒携带的主要真菌。形态与分子鉴定结果显示,镰孢菌属中轮枝镰孢(F.verticillioides)的分离频率为29.7%,层出镰孢(F.proliferatum)的分离频率为25.9%,禾谷镰孢(F.graminearum)的分离频率为1.3%,表明轮枝镰孢为优势菌;青霉菌主要分离到绳状青霉(P.funiculosum)和草酸青霉(P.oxalicum),分离频率分别为5.0%和3.6%;曲霉菌主要为黄曲霉(A.flavus)和黑曲霉(A.niger),分离频率分别为1.4%和1.2%。【结论】表面无症状的玉米籽粒在乳熟期及完熟期均携带大量病原菌,且完熟期带菌量大于乳熟期;镰孢菌在黄淮海夏玉米区的分离频率最大,轮枝镰孢为当地玉米籽粒携带的优势真菌。

外引玉米种质抗粗缩病配合力分析

我国抗粗缩病的玉米种质遗传基础较狭窄,为拓宽我国玉米种质,从国外引进并选育抗粗缩病的材料对玉米抗病育种具有重要意义。对从阿根廷引进的12份玉米自交系及群体于2013,2014年进行粗缩病抗性鉴定,并且采用NCⅡ试验设计与4个国内骨干自交系组配48个杂交组合,对其进行粗缩病抗性鉴定以及抗性配合力分析,试验分2期播种。结果表明:播期对玉米粗缩病发病影响较大;自交系CA1106、CA1108、CA1107,群体CA1104、CA1103对粗缩病抗性较好,48个组合中昌7-2×CA1107抗性较好;12份新引材料一般配合力差异极显著,CA1107、CA1104具有较高的抗粗缩性一般配合力,可作为抗性亲本,利用潜力大;组合配合力差异达极显著水平,郑58×CA1106、PH6WC×CA1101、昌7-2×CA1102、PH6WC×CA1107、郑58×CA1303、PH4CV×CA1102组合具有较高的特殊配合力;遗传参数分析表明,玉米粗缩病在遗传过程中主要以加性效应为主,同时存在一定的非加性效应,性状表现受环境影响较大。12份外引材料中自交系CA1107以及群体CA1104对玉米粗缩病抗性最好,且一般配合力较高,可以在抗病育种中加以利用。

2016年黄淮海地区主栽品种抗病监测与现状分析

为明确黄淮海地区玉米主栽品种对病害的抗性,对河北、河南、山东三省的主栽品种进行病害监测,并结合品种审定抗病鉴定结果对主栽品种主要病害综合分析。结果表明,2016年3个试验站未发现主栽品种发生严重病害。同一病害在黄淮海不同地区表现不同,不同省份主栽品种主要病害发生种类以及严重程度亦存在差异,其中,穗腐病山东省发生最重,河北省次之,河南省发生较轻;鞘腐病河南省发生较其他两省重;南方锈病山东省发生较其他两省重。同一主栽品种在不同地区病害表现也不同。