研究发现黄瓜成株期耐热性新基因

中国农业科学院蔬菜花卉研究所葫芦科蔬菜遗传育种创新团队在黄瓜成株期耐热性候选基因挖掘方面取得重要进展,鉴定到5个参与热胁迫响应的候选基因。该研究是首次在全基因组范围内挖掘黄瓜植株响应热胁迫的候选基因,为耐热品种培育提供了基因资源。

研究发现黄瓜成株期耐热性新基因

中国农业科学院蔬菜花卉研究所葫芦科蔬菜遗传育种创新团队在黄瓜成株期耐热性候选基因挖掘方面取得重要进展。该研究从88份黄瓜核心种质中鉴定出18份极端耐热种质和28份极端热敏种质,在全基因组范围内鉴定到5个与黄瓜植株热胁迫响应相关的QTL位点,并挖掘到5个参与热胁迫响应的候选基因。

成株期抗纹枯病小麦种质的发掘

小麦纹枯病是一种危害小麦茎基部的土传真菌病害,近年来在我国长江中下游和黄淮麦区发生日趋严重,限制了小麦的高产稳产。当前生产上推广品种对纹枯病的抗性普遍较差且抗病育种进展缓慢,究其主要原因是纹枯病抗源匮乏。为发掘小麦纹枯病稳定抗源,本研究采用土表接菌法和滚动鉴定的方式,连续10年在3个环境(南京大田、六合大棚和水泥池)下,对共计384份小麦种质资源进行了成株期纹枯病抗性鉴定。结果表明,携带小麦近缘种属遗传物质的近缘种质抗性较好,国外引进种质次之,国内育成品种(系)抗性较差。鉴定出成株期对纹枯病呈稳定抗性的种质3份,分别为小黑麦09R1-29、美国引进种质Glacier和Steele;鉴定出呈稳定中抗的种质44份,包括淮麦920等育成品种(系)11份,辉县红等地方品种2份,Scout等引进种质11份,来源于黑麦、簇毛麦、偃麦草、人工合成小麦等的近缘种质20份。这些小麦成株期纹枯病新抗源可为抗纹枯病研究和抗病新品种培育提供种质资源。

云南省小麦育成品种成株期抗条锈性评价及重要抗条锈基因的分子检测

【目的】明确云南省小麦主要育成品种抗条锈性及重要抗条锈基因的分布状况,为抗病育种及品种合理布局提供依据。【方法】采用田间自然鉴定法,于2019—2022年连续3年分别在云南省小麦条锈病常年重发区昆明市嵩明县和曲靖市师宗县2个试验点对73个云南小麦育成品种及拟检测的抗条锈近等基因系进行成株期抗条锈性评价;利用分子标记检测Yr5、Yr9、Yr10、Yr15、Yr17、Yr18和Yr26等重要抗条锈基因在供试品种中的分布状况。【结果】在73个供试品种中,凤麦34田间表现高抗,占供试品种的1.4%;墨巴66、云麦34、凤麦39、云麦56、云麦68、云麦110、云麦112、滇麦7号、云麦80和云麦83等10个品种表现慢锈,占供试品种的13.7%;其余62个品种表现感病,占供试品种的84.9%。73个供试品种中均未检测到Yr5和Yr15基因,其中,42个品种(占57.5%)检测到Yr9基因,17个品种(占23.3%)检测到Yr17基因,11个品种(占15.1%)检测到Yr18基因,7个品种(占9.6%)检测到Yr26基因,5个品种(占6.8%)检测到Yr10基因。【结论】云南省小麦育成品种整体抗条锈性水平较低,对少数表现慢锈且生产上仍在利用的品种,如云麦56、云麦68、云麦110、云麦112、滇麦7号、云麦80和云麦83等,建议在生产上加大应用。云南省小麦育成品种主要携带的抗条锈基因有Yr9、Yr17、Yr18、Yr26和Yr10等,但抗性均已失效,应压缩应用或与其他有效抗病基因聚合使用,并引入当前有效的抗条锈基因Yr5和Yr15到云南小麦生产品种中。

不同生态型黄瓜品种成株期耐湿热性分析

为了解不同生态型黄瓜品种成株期的耐湿热性,作者以3个生态型共计71个黄瓜品种为试验材料,对比了不同生长条件(露地和大棚)对黄瓜生长和结瓜情况的影响。试验结果表明,湿热环境可促进黄瓜植株生长,其促进作用效果因品种而异,湿热环境下株高增速显著或极显著的黄瓜品种中,华北型、华南型、欧洲温室型品种分别占83.3%、82.4%、94.4%。湿热环境下,欧洲温室型黄瓜品种结瓜较多、耐湿热性较强,华南型黄瓜品种结瓜居中,华北型黄瓜品种结瓜较少。其中,华北型、华南型和欧洲温室型分别有21个、6个和4个品种小区采瓜数相对值<1.00,有30.6%、41.2%和38.9%的品种相对值在1.00~2.00之间。小区采瓜数相对值>4.00的品种有华北型的津优1号,欧洲温室型的绿精灵5号、全雌胡瓜。

大麦成株期抗旱优良种质资源筛选

干旱是影响青藏高原大麦生产的主要因素之一,筛选大麦成株期抗旱种质资源,可为培育抗旱大麦品种提供依据。本研究以16份大麦种质为材料,于2020年在西藏自治区林芝市设置正常灌水和干旱胁迫2个处理,测定有效穗数、单株生物量、株高、茎粗、穗长、主穗重、主穗粒数、千粒重和产量等性状指标,用抗旱系数(CD值)、综合抗旱系数(CDC值)、相关性分析、聚类分析对其进行成株期抗旱性鉴定。结果表明(1)干旱胁迫下,以上9个性状指标均受到影响,其中受影响较大的为产量、株高和单株生物量,平均值较灌水条件下分别下降了58.68 kg/hm^(2)、25.09 g和8.01 g;(2)相关性分析表明,有效穗数与单株生物量,主穗粒数和主穗重呈极显著正相关,产量与株高、千粒重呈显著正相关,茎粗与产量呈显著负相关;(3)根据CDC值进行聚类分析,将供试大麦材料依据抗旱性从强到弱分为3个抗旱等级,强抗旱3份,中度抗旱12份,敏感性材料1份。研究结果为大麦抗旱品种选育和抗旱机制研究提供了重要基础材料和理论参考。

酒用糯高粱资源成株期抗旱性鉴定及抗旱指标筛选

【目的】干旱是影响酒用糯高粱生产的主要因素之一,鉴定酒用糯高粱资源成株期的抗旱性,筛选抗旱指标,培育抗旱品种,对高粱产业的发展具有重要意义。【方法】以50份酒用糯高粱资源为材料,于2015年和2016年设置正常灌水和干旱胁迫2个处理在旱棚内进行田间试验,测定株高、穗长、茎粗、分蘖数、穗粒数、千粒重、单株粒重和产量,采用抗旱性度量值(D值)、综合抗旱系数(CDC值)、加权抗旱系数(WDC)、相关分析、频次分析、主成分分析、灰色关联度分析、隶属函数分析、聚类分析和逐步回归分析相结合的方法,对其进行成株期抗旱性鉴定及抗旱指标筛选。【结果】干旱胁迫对各指标均有极显著影响。相关分析表明,产量与分蘖数、穗粒数和单株粒重呈极显著正相关,与穗长、茎粗和千粒重呈显著正相关,与株高呈不显著的正相关。频次分析表明,各指标对干旱胁迫反应的敏感程度依次为产量、穗粒数、分蘖数、单株粒重、千粒重、茎粗、穗长和株高。主成分分析表明,5个主成分可代表酒用糯高粱抗旱性84.26%的原始数据信息量。基于D值、CDC值和WDC值的供试酒用糯高粱材料抗旱性排序相近。灰色关联度分析表明,各指标DC值与D值间的关联度大小依次为产量、分蘖数、穗粒数、单株粒重、千粒重、穗长、茎粗和株高,这与各指标DC值与WDC值的密切程度基本吻合。根据D值进行聚类分析,可将供试酒用糯高粱材料划分为5个抗旱级别,其中Ⅰ级2份、Ⅱ级16份、Ⅲ级28份、Ⅳ级2份、Ⅴ级2份。除茎粗和分蘖数外,其余指标的隶属函数值、CDC值、D值和WDC值均随抗旱级别的升高而增大。逐步回归分析表明,与D值密切相关的指标有分蘖数、穗粒数和单株粒重。【结论】干旱胁迫对酒用糯高粱资源成株期各指标均有极显著影响。确定了D值为适宜的抗旱性鉴定方法。筛选出成株期抗旱性强的酒用糯高粱材料分别为粱丰141-3和粱丰247-3,可为酒用糯高粱抗旱育种、抗旱机理及干旱调控缓解机制的研究提供基础材料。分蘖数、穗粒数和单株粒重可作为酒用糯高粱资源成株期简单、直观的抗旱性评价指标。

薏苡种质资源成株期抗旱性鉴定及抗旱指标筛选

以50份薏苡种质为材料,设置正常灌水和干旱胁迫2个处理,测定株高、茎粗、分枝数、主茎节数、分蘖数、单株粒数、单株粒重、千粒重和产量,采用抗旱性度量值(D值)、综合抗旱系数(CDC值)、加权抗旱系数(WDC)、相关分析、频次分析、主成分分析、灰色关联度分析、隶属函数分析、聚类分析和逐步回归分析相结合的方法,对其进行成株期抗旱性鉴定及抗旱指标筛选。结果表明,各指标对干旱胁迫的反应及关联程度各异。6个公因子可代表薏苡抗旱性90.80%的原始数据信息量。基于D值、CDC值和WDC值的供试薏苡种质抗旱性排序相近。供试薏苡种质产量抗旱系数(Y值)与D值、CDC值和WDC值均呈极显著正相关。筛选出成株期抗旱性强的薏苡种质有yy18-1、yy03-8和粱丰薏14-2。分蘖数、单株粒重和千粒重可作为薏苡种质资源成株期抗旱性评价的直观指标。

绿豆种质资源成株期抗旱性鉴定

作物种质资源抗旱性鉴定是获得抗旱资源和挖掘抗旱基因的前提。本研究以21份绿豆种质资源为材料,采用温室内盆栽控水旱胁迫,考察不同品种单株产量、单株荚重、单株粒数、单株地上部生物量、单株生物量、根冠比等12项指标,计算各指标在旱胁迫与对照条件下的比值,运用相关性分析、隶属函数、抗旱系数和抗旱指数方法,评价绿豆成株期抗旱性,筛选抗旱优异种质。结果表明,抗旱系数与单株地上部生物量、单株总生物量、单株荚重、单株粒数、单株有效荚数在旱胁迫与对照条件下的比值呈极显著正相关,与根冠比呈极显著负相关,从而遴选出这7项指标作为绿豆成株期抗旱性鉴定的评价指标;基于隶属函数、抗旱系数和抗旱指数三者呈极显著正相关,且3种评价抗旱分级结果一致性较高,故认为抗旱指数法适宜于大规模绿豆成株期抗旱性鉴定;筛选获得高抗种质3份、抗旱种质6份、中抗种质4份、敏感种质5份和极敏感种质3份。

苗期抗性不同的水稻品种成株期对褐飞虱的抗性

在浙江富阳评价了汕优63(含Bph1)、IR42(含bph2)、IR56(含Bph3)和TN1(感虫对照)以及新近育成的杂交稻中浙优1号、国稻6号等苗期抗性不同的水稻品种成株期对褐飞虱的抗性。结果表明,苗期中抗(5级)以上的水稻品种在成株期均表现出明显的抗性;苗期高感(9级)的水稻品种成株期亦感虫,但田间虱烧出现时间和虱烧程度有所差异。苗期高感的中浙优1号田间"虱烧"发生时间比同样高感的TN1晚5d,推测中浙优1号对褐飞虱有一定的耐受性,这是在苗期鉴定中不能体现的。因此,应重视对苗期感虫的优良水稻品种的成株期抗性鉴定。

小麦成株期抗条锈病种质筛选与评价

为了给培育持久性抗条锈病小麦品种提供抗源,利用此前温室鉴定的48份小麦抗病种质于2006～2010年利用多个小麦条锈菌流行小种在陕西杨凌进行分小种、混合小种人工接种抗条锈病鉴定,并在甘肃天水自然发病条件下进行了抗条锈病鉴定。结果表明,供试材料中26份有较好的成株期抗性;结合农艺性状和白粉病抗性的综合表现以及天水自然发病鉴定圃的抗病表现,筛选出16份具有成株期广谱抗条锈性的小麦抗源,其它部分农家种和国外引进种质虽然具有良好的成株期抗条锈性,但其农艺性状、生育期及抗白粉病等需要进一步改造。

青稞种质资源成株期抗旱性鉴定及抗旱指标筛选

干旱是影响青藏高原青稞生产的主要因素之一,鉴定青稞种质资源成株期抗旱性,筛选可靠的抗旱指标,可对抗旱青稞品种培育提供依据。本研究以238份青稞种质为材料,于2019和2020年在甘肃省张掖市设置正常灌水和干旱胁迫2个处理,测定青稞株高、单株穗数、单株生物量、单穗粒重、穗长、千粒重和产量,结果表明:采用抗旱性度量值(D值)、综合抗旱系数(CDC值)、加权抗旱系数(WDC值)分别进行成株期抗旱性综合评价。相关性分析表明,干旱胁迫对各指标的影响均达到极显著水平,产量与株高、千粒重呈极显著正相关,与单穗粒重呈显著正相关。频次分析表明,各指标对干旱胁迫的敏感程度依次为株高、产量、单株生物量、单穗粒重、单株穗数、穗长和千粒重。基于D值、CDC值及WDC值的种质排序基本一致。灰色关联度分析表明,各指标DC值与D值之间的关联度大小依次为产量、单株生物量、单穗粒重、株高、单株穗数、穗长和千粒重,这与各指标DC值与WDC值的密切程度基本一致。逐步回归分析表明,产量、株高、单株穗数、千粒重及单株生物量可作为青稞成株期抗旱鉴定的可靠指标,D值为适宜的抗旱评价方法。以D值为依据将供试青稞种质划分为5个抗旱等级,筛选出紫眼窝青稞、六棱青稞、紫青稞、ZDM8125、土葫芦紫青稞等1级抗旱种质38份。研究结果为青稞抗旱品种选育和抗旱机制研究提供了重要基础材料和理论参考。

139份大麦种质材料苗期和成株期抗白粉病鉴定评价

为给培育大麦持续性抗白粉病品种提供有价值的抗源,利用7个大麦白粉病菌优势小种,在实验室条件下分别接种139份大麦品种（系）,进行苗期抗性鉴定,同时于2009-2011年度在云南保山对参试品种（系）进行田间成株期抗性鉴定,并考查成株期抗病材料的农艺性状。结果表明,参试品种（系）在苗期对7个优势小种表现出48个不同的抗性反应谱,13个大麦品种（系）能抗所有参试的优势小种,22个大麦品种（系）能抗4~6个优势小种。25个大麦品种（系）具有成株期抗病性。大麦苗期抗性与成株期抗性并不完全一致,但苗期抗优势小种数较多的材料中,成株期表现抗性的也较多,5个苗期抗所有优势小种的大麦品种（系）均表现出成株期抗性。25个成株期抗病品种（系）中18个为二棱皮大麦,7个为多棱裸大麦,它们株高、穗长、穗粒数和千粒重的变异系数较大,二棱皮大麦株高、穗长、穗粒数和千粒重的变异系数分别为10.3%、15.0%、12.0%和20.6%,多棱裸大麦分别为18.3%、26.4%、19.5%和22.8%。

糜子育成品种成株期抗旱性鉴定与评价

在年降雨量不足40 mm的甘肃省敦煌市,采用大田干旱胁迫法对我国不同地区育成的56份糜子品种成株期抗旱性进行了鉴定。结果表明,成株期干旱胁迫对糜子主茎节数、单株有效穗数、单株草重、主穗长、千粒重、比叶重影响不显著,而对株高、单株穗重、单株粒重、小区产量、旗叶面积、叶面积指数、生育期影响达到了极显著水平,干旱胁迫处理后株高降低了14.08 cm,单株穗重、单株粒重和小区产量分别下降2.65 g、2.19 g和86.18 g,旗叶面积和叶面积指数分别减少9.36 cm2和1.21,生育期延长了11.68 d;以抗旱指数和抗旱性综合评价值D的聚类结果为依据,筛选出成株期1级抗旱品种2份:陇糜2号、陇糜10号;经灰色关联度分析,旗叶面积、千粒重、单株有效穗数、小区产量均与抗旱指数、抗旱性综合评价值D的关联度较大,可作为成株期抗旱评价指标。

黄淮麦区小麦成株期磷高效基因型的鉴定和筛选

为快速筛选磷高效基因型小麦品种,以黄淮麦区112份小麦品种(系)为材料,设置正常磷和低磷2个磷处理,通过大田池栽试验,对小麦成株期19个与产量及磷效率相关性状进行分析,并以济麦22为对照,筛选磷效率和产量均表现优异的磷高效基因型。结果表明,与正常磷处理相比,低磷条件下,小麦的8个产量相关指标(单株穗数、千粒重、株高、穗长、可育小穗数、穗粒数、单株粒重和地上部干重)和3个磷积累量指标(单株籽粒、秸秆和地上部总磷积累量)均显著下降,而3个磷利用效率指标(单株籽粒、秸秆和地上部总磷利用效率)均显著增加,说明低磷胁迫使小麦成株期的产量和磷积累量大大降低,但明显提高磷利用效率。相关性分析发现,株高、可育小穗数和单株粒重与秸秆和地上部单株含磷量、3个磷积累量指标均呈显著正相关,与2个磷利用效率指标(单株秸秆和地上部总磷利用效率)呈显著负相关(P≤0.01),可以作为磷效率的初步快评指标。正常磷处理下,筛选出17个磷高效基因型,其中,旱选H28、2010品4891和周麦28的单株粒重比济麦22分别高36.07%、31.96%和37.44%,地上部总磷利用效率比济麦22分别高出49.34%、49.42%和33.05%;低磷处理下,筛选出10份磷高效基因型,其中,河农826的单株粒重和地上部总磷利用效率分别比济麦22高37.69%和20.42%;旱选H23、旱选H28和徐麦856在正常磷和低磷处理下均被鉴定为磷高效基因型,可能具有较高的育种价值。

小麦品种成株期抗条锈性表达生育期的研究

对5个携带不同成株期抗性的小麦品种在温室和田间成株期抗病性的研究表明,Chuanyu 12在温室条件下表现感病到中度感病,而在田间表现抗病;携带慢锈性抗性的品种Weebill在温室和田间都表现中度抗病;携带Yr18和2~3个微效抗性基因的品种Chpaio, Tukuru 和 Saar,在温室和田间都表现高度抗病.在温室条件下,对在不同生育期5个抗病品种的反应型和潜育期的研究表明,反应型在分蘖期开始降低,而潜育期随着生育期的发展表现延长.虽然田间严重度和温室反应型、潜育期之间有良好的相关性,成株期抗性的鉴定仍最好在田间进行.

小麦品系P9897成株期抗条锈性遗传分析

小麦品系P9897对条锈病具有良好的成株期抗性。为给该品系的合理利用提供参考依据，在温室中对P9897和铭贤169进行苗期及成株期抗病性鉴定，在陕西杨凌（人工接种病原菌）和甘肃天水（自然诱发病原菌）2个地区对P9897和铭贤169及以P9897作为父本与铭贤169杂交获得的F1、F2和F3代进行成株期抗病性鉴定，最终对其成株期抗条锈性进行遗传分析。结果显示，P9897成株期表现高度抗病性[反应型（Infectiontype，IT）=2]，在两个试验地的严重度（Diseaseseverity，Ds）平均值为5．0％～17．5％；所有F1代表现为抗病（IT=2），F2代抗病（IT：0～6）和感病（IT：7～9）植株数符合13：3的分离比（X^2=0．79〈3．84），F3代抗病（IT：0～3）、抗感分离（IT：4～6）和感病（IT：7～9）植株数符合7：8：1的分离比（杨凌X^2=0．18〈5．99；天水X^2=0．66〈5．99）；F3代172株成株期小麦的反应型和严重度都是连续分布的。表明P9897的成株期抗条锈性是一种数量性状，由一显一隐2对基因独立控制或起重叠作用控制。

大白菜黑腐病鉴定的湿度试验及其苗期与成株期抗病性的相关分析

对北京新4号、北京新1号、北京大牛心、京翠70号、京翠60号、京秋65号6个大白菜品种进行苗期黑腐病鉴定的湿度试验及其苗期和成株期抗病性的相关性分析。结果表明:试验材料之间对黑腐病的抗性存在显著差异,其中北京新1号抗性最强。比较不同保湿处理下的病情指数,表明湿度是影响黑腐病发病的关键因素。用DPS软件对6个大白菜品种的苗期和成株期抗性的相关性进行回归分析,表明苗期人工接种(接种前不保湿,接种后保湿24h)和成株期的病情指数存在显著线性相关,说明用苗期人工接种鉴定大白菜黑腐病抗性的方法是可靠的。

小麦种质P10078的成株期条锈病抗性特征及遗传规律

为明确小麦抗病种质P10078的抗条锈病特征及抗病遗传规律,利用4个小麦条锈菌小种CYR32、CYR33、V26/CM42和Sull-7对P10078进行了苗期分小种鉴定,并分别在陕西杨凌人工接种病圃和甘肃天水自然诱发病圃连续多年对P10078与感病品种铭贤169及其杂交后代(F_1、F_2、F_(2∶3))进行成株期抗条锈病鉴定。结果发现,P10078苗期对CYR32、V26/CM42表现为感病(IT:7~8),对V26/CM42和Sull-7表现为抗病(IT:2),成株期对混合小种表现为高度抗病(IT:1,S:1%),表明P10078为包含全生育期抗病基因的成株期抗病品种;F_2抗感分离比为3∶1,F_(2∶3)抗感分离比为1∶2∶1,表明P10078成株期抗性由一对显性主效基因控制。P10078所含抗条锈基因为未知抗性基因。

小麦成株期慢叶锈性的初步筛选

在田间，用１５个具有不同毒性基因组合的叶锈菌系混合接种在３７个小麦品种（系）上，分析了品种成株期慢锈特性。并通过病害潜育期（ＬＰ）、流行速率（ＥＲ）、病程曲线下面积（ＡＵＤＰＣ）、侵染型（ＩＴ）、夏孢子堆显症率达５０％所需的有效积温（ＡＴＬＰ５０）等抗性组分的相关分析和品种的聚类分析，初步筛选出荆州２３４、荆州２３６、荆州２３９、绵阳２６号、绵优１号、绵优２号和８１８ＩＮ９８等７个具有明显慢叶锈性的品种（系）。发现在病害发生有利的环境条件下，终期病情指数（ＦＤＲ）小于０．３０和夏孢子堆显症率达５０％所需的有效积温相对值（ＲＡＴＬＰ５０）大于１．２０在很大程度上可代表品种慢叶锈抗病性，似可作为小麦品种慢叶锈选育的重要指标。