野生二粒小麦和普通小麦及其渐渗系全麦与脱麸面粉蛋白分析

为了解野生二粒小麦籽粒蛋白特性对普通小麦全麦面粉和脱麸面粉的改良价值,以高产弱筋小麦品种川农16(CN16)为母本,分别与籽粒蛋白含量存在显著差异的四倍体野生二粒小麦D1和D97进行远缘杂交,按高产性状定向选择并连续自交获得稳定高世代渐渗系共61份,本研究对61份渐渗系、7份野生二粒小麦和6份普通小麦进行了全麦和脱麸面粉粗蛋白质含量及其各蛋白组分含量分析、比较。结果显示,野生二粒小麦的籽粒粗蛋白(GPC)及其清蛋白、球蛋白、醇溶蛋白、谷蛋白含量均较普通小麦具有更丰富的遗传多样性,各蛋白组分含量均显著高于普通小麦。61份渐渗系中,分别有54.10%和52.46%的材料全麦面粉和脱麸面粉的粗蛋白含量显著高于母本CN16,全麦和脱麸面粉蛋白质含量最高达17.77%和17.62%,较CN16分别提高了5.05和5.33个百分点;全麦和脱麸面粉的清蛋白、球蛋白、醇溶蛋白、谷蛋白分别有18.03%和32.79%、50.82%和62.30%、67.21%和77.05%、37.70%和81.97%的株系高于母本CN16。全麦和脱麸面粉的粗蛋白含量与醇溶蛋白和谷蛋白含量间、贮藏蛋白的各组分间、可溶性与不可溶性谷蛋白含量间均呈显著正相关(P<0.01)。因此,通过远缘杂交能有效地将野生二粒小麦高蛋白含量特性转移到普通小麦中,并能提高普通小麦的所有贮藏蛋白组分含量,对丰富小麦蛋白含量的遗传多样性具有重要意义。

西北条锈菌源区冬小麦育种抗条锈病基因的利用现状与策略

【目的】了解中国小麦条锈病西北重要越夏菌源区甘肃陇东和陇南近20年育成小麦品种(系)中抗条锈病基因的利用情况,为陇南小麦条锈病遗传多样性控制,持久抗病品种的培育和可持续绿色健康生态农业奠定基础。【方法】于2019—2020年和2020—2021年种植季对117份冬小麦品种(系)甘肃清水县和四川郫都区进行成株期抗条锈病鉴定,2021年分别用条锈菌CYR33和CYR34对117份品种(系)进行苗期抗条锈病鉴定,并利用分子标记对15个抗条锈病基因进行检测。【结果】田间成株期对条锈菌主要流行致病性混合小种抗病的品种(系)占29.1%,其中,25.6%为陇南区域品种(系),3.4%为陇东区域品种(系),另有25.6%陇南区域感病品种(系)表现慢病性(严重度<20%)。有70.1%品种(系)苗期对CYR33表现抗病,其中,57.3%为陇南区域品种(系),12.8%为陇东区域品种(系);仅6.0%品种(系)苗期对CYR34具有抗病性,为陇南区域的兰天131等7个品种(系)。苗期和成株期抗病品种(系)以2010年后育成的兰天、中梁、天选、兰航选系列品种为主。分子标记检测结合系谱分析,发现抗条锈病基因Yr9、Yr10、Yr17、Yr18、Yr26、Yr28、Yr29、Yr30、Yr41、Yr46、YrZH22和YrZH84在所有检测品种(系)中的频率分别为49.6%、1.7%、12.8%、7.7%、12.8%、20.5%、10.3%、34.2%、2.6%、16.2%、15.4%和27.4%,且多以基因聚合体形式存在于品种(系)中,62.4%品种(系)中聚合了2—5个抗条锈病基因,YrZH84、YrZH22和Yr17中的一个或多个基因与其他抗条锈病基因聚合后,品种(系)的条锈病抗性明显高于其他基因组合。此外,在陇南菌源区,以种植小麦为主的山旱地区域(条锈菌越夏区)所推广的品种(系)中,含有Yr10、Yr17、Yr18、Yr28、Yr29、Yr30、Yr41和Yr46的频率较高,越冬区(川水地)推广品种(系)中主要有Yr26、Yr30、YrZH22和YrZH84,越夏区和越冬区品种(系)的抗性遗传背景差异明显,且越夏区品种(系)含有的抗病基因类型多样性高于越冬区。【结论】在越夏菌源区甘肃陇南、陇东的品种(系)中,抗条锈病基因分布频率、抗病基因类型及数量均有明显提高,避免了品种抗病遗传背景单一化问题,实现了品种(系)中的抗病基因较为复杂多样,部分品种的抗病性保持时间长,表明陇南地区利用小麦品种遗传多样性控制条锈病策略的实施已初显成效。

普通小麦种子活力综合评价方法研究

分析不同小麦品种种子活力的相关指标,建立可靠的小麦种子活力综合评价模型,有助于选育高活力小麦品种。将104份小麦材料自然老化6个月后,进行标准发芽试验8 d,测定发芽势(X1)、发芽率(X2)、发芽指数(X3)、苗高(X4)、苗鲜重(X5)、根鲜重(X6)、根表面积(X7)、根平均直径(X8)、总根长(X9)和根系总体积(X10);采用多样性统计、相关性分析、聚类分析、主成分分析和隶属函数法对小麦种子活力进行综合评价。结果表明种子活力多数指标间呈显著相关性,存在信息重叠。利用隶属函数值法计算种子活力的综合评价值(D值),将104份材料分为高活力、较高活力、中活力和低活力4个等级,其中高活力材料4份。通过逐步回归方程建立了小麦种子活力综合评价方法的数学评价模型:VP=﹣0.171﹣0.025 X1﹣0.074 X2+0.012 X4+1.923 X5+1.650 X6+0.004 X7+0.236 X8+0.048 X10(R2=0.999)。利用建立的最优回归方程预测供试材料的活力,预测值(VP)与D值达到0.001水平的极显著正相关。结果表明在筛选高活力品种时可以忽视发芽指数和总根长,重视发芽势、发芽率、苗高、苗鲜重、根鲜重、根表面积、根平均直径和根系总体积,并且这种综合评价方式更加精准有效。

野生二粒小麦主要农艺特性融入普通小麦的全基因组关联分析

野生二粒小麦(Triticum turgidum ssp.dicoccoides)是普通小麦的四倍体祖先种,具有广泛的基因型变异,是改良普通小麦的重要种质资源。本研究对不同年份和地点四个环境下的161份野生二粒小麦渗入系材料的株高、分蘖数、小穗数、抽穗期、开花期和千粒重进行表型鉴定,并利用覆盖全基因组的13,116个DArT标记对各农艺性状进行全基因组关联分析,以期发掘性状显著关联标记及相关候选基因。本研究共检测到147个与6个农艺性状相关的稳定标记。其中,一些关联标记与抽穗期和开花期同时相关,并且在2B染色体上聚集成簇。在野生二粒小麦渗入系群体中共推定了21个与农艺性状相关的候选基因,其中位于7A染色体与千粒重显著相关的候选基因与细胞周期蛋白有关。这些标记和候选基因可为克隆优异农艺性状相关基因提供重要信息,从而为野生二粒小麦在普通小麦背景中的遗传改良综合利用提供依据与指导。

儿茶素对糯小麦淀粉和普通小麦淀粉特性影响的对比研究

探究儿茶素对糯小麦淀粉和普通小麦淀粉特性的影响,验证通过儿茶素与糯小麦淀粉结合制备更优特性淀粉的可行性。通过添加儿茶素使其分别与糯小麦淀粉和普通小麦淀粉相互作用,测定4种小麦淀粉的冻融稳定性、溶解度与膨润力、质构特性、流变学特性、相对结晶度、短程有序性、热特性和体外消化特性。结果表明:添加儿茶素后,糯小麦淀粉和普通小麦淀粉的溶解度分别升高27.32%、72.73%,膨润力分别下降14.52%、7.89%,凝胶硬度分别降低21.02%、52.13%,析水率分别降低88.21%、25.81%,相对结晶度分别降低13.95%、10.65%,快消化淀粉含量分别降低23.08%、15.02%;DSC结果显示儿茶素与小麦淀粉形成稳定的复合物。对比两种淀粉,糯小麦淀粉不易发生回生而易被消化,加入儿茶素后两种小麦淀粉的整体品质都得到提高,其中在冻融稳定性及消化特性方面对糯小麦淀粉的改善程度更优于普通小麦淀粉。

密度和行距对直立株型小麦产量、群体冠层特征和抗倒伏性的影响

为了给直立株型小麦的栽培措施调控提供理论依据,本研究以2个小麦直立株型品系‘SN1319’和‘SN1425’为试验材料,设置T1(330×104株/hm^(2)基本苗)和T2(420×104株/hm^(2)基本苗)2个高密度播量,H1、H2和H3(分别为1.10 m播幅6行,8行和10行)3个行距组合,研究种植方式对小麦产量、冠层特征和倒伏特性的影响。结果表明,‘SN1319’和‘SN1425’分别在T2H2和T2H3处理下获得最高产量,比对照‘济麦22’增产9.83%和10.10%;高密度条件改善了小麦冠层形态特征,增加叶面积指数(LAI)和消光系数(EC),提高了小麦冠层光截获能力;但是使群体透光性(LT)下降,倒伏指数(LI)上升。品系、行距对冠层结构、光截获能力以及倒伏特性也具有显著影响。试验表明420×104株/hm^(2)基本苗、适当缩小行距可作为直立株型小麦合理的栽培措施。直立株型小麦作为一种新的类型,能够选育高产甚至超高产小麦品系,在实践中具有应用价值。

绿聚能复合肥与普通复合肥在小麦上的应用效果研究

为提高海陵区小麦产量,本试验以农麦88作为供试小麦品种,研究新型肥料绿聚能复合肥与普通复合肥在小麦上的应用效果差异。结果表明,与施用普通复合肥处理相比,施用绿聚能复合肥处理小麦苗情、植株性状、经济性状、产量与效益明显较好。田间观察表现为施用绿聚能复合肥的小麦穗型整齐,小穗少;而施用普通复合肥的小麦穗型不整齐,小穗占比高。

普通小麦与华山新麦草、簇毛麦杂交后代染色体形态观察

对普通小麦(Tritcium aestivum)与华山新麦草(Psathyrostachys huashanica)杂交后代H9802-6、普通小麦与簇毛麦(Haynaldia villosa)杂交后代V9910-15-4花粉的减数分裂进行了细胞学观察。结果表明:H9802-6出现了异代换系和异附加系,因此该材料还不是很稳定;V9910-15-4后代个体中染色体数目、染色体构型多样复杂,染色体联会过程中出现了环状联会、顶端联会、单价体不联会等异常情况,其杂交后代的稳定及利用较困难。

糯小麦及非糯普通小麦若干农艺和品质性状的比较研究

以糯小麦品系“安农糯1”和普通小麦品种(系)为试材,研究其农艺、品质性状和粘度仪参数间的差别。结果表明,与供试的普通小麦品种(系)相比较,“安农糯1”在株高、穗长和千粒重等农艺性状上均不理想,需要通过杂交和回交等方式进一步改良;蛋白质含量、灰分、湿面筋含量等变化不大。但“安农糯1”籽粒硬度的值较低,表现为软质,直链淀粉含量表现极低的值,糊化温度、高峰粘度、低谷粘度、稀懈值、最后粘度、反弹值、峰值时间和搅拌值等8个粘度仪参数均表现较低或极低的值。还讨论了糯小麦的改良和利用问题。

普通小麦、斯卑尔脱小麦、密穗小麦和轮回选择后代材料ISSR分子标记遗传差异研究

首次采用ISSR(Inter SimpleSequenceRepeat)分子标记 ,对我国北方冬麦区普通小麦 (14份 )、斯卑尔脱小麦 (10份 )、密穗小麦 (11份 )和一批以外源小麦为主要血缘的优良轮回选择后代 (12份 )共 4 7份材料进行了遗传差异研究 ,以探讨拓宽杂交小麦育种亲本遗传基础的途径 ,并分析利用ISSR分子标记构建小麦杂种优势群的可行性。所用 11个ISSR引物在 4 7份材料中共扩增出 2 38条带 ,其中 2 0 8条具有多态性 ,占总数的 87.4 %。每个引物可以扩增出 11～ 38条多态性带 ,平均为 18.8条。比较分析发现 ,不同类型材料群体内的ISSR多态性都很高 ,其中以普通小麦最高 (80 .3% ) ,轮回选择后代次之 (78.7% ) ,斯卑尔脱小麦 (75 .0 % )和密穗小麦 (74 .9% )相对较小。遗传距离(GD)计算结果表明 ,不同类型材料群体间的平均遗传距离在 0 .3115～ 0 .344 2之间 ,明显高于不同类型材料群体内的GD平均值 (0 .2 35 1～ 0 .2 74 3) ,特别是轮回选择后代材料与普通小麦、斯卑尔脱小麦和密穗小麦之间也具有较大的遗传差异 ,平均遗传距离分别为 0 .32 17、0 .32 5 6和 0 .3198。聚类结果显示 ,普通小麦、斯卑尔脱小麦、密穗小麦和轮回选择后代材料明显划分为 4大不同类群。斯卑尔脱小麦、密穗小麦及以外源小麦 (含国内 )

糯小麦及部分普通小麦品种主要淀粉性状的研究

以两个糯小麦和部分普通小麦品种(系)为试材,研究全麦粉的总淀粉含量、直链淀粉含量及糊化温度、高峰粘度、低谷粘度、稀懈值、最后粘度、反弹值和峰值时间等7个粘度性状。结果表明,与普通小麦相比,糯小麦的总淀粉含量变化不大,直链淀粉绝对含量和相对含量表现为极低的值,糊化温度、高峰粘度等7个粘度参数均表现为较低或极低的值。讨论了糯小麦在小麦淀粉品质及食品品质改良中的利用等问题。

普通小麦Genomic-SSR和EST-SSR分子标记遗传差异及其与系谱遗传距离的比较研究

采用Genomic SSR和EST SSR标记技术,对来自我国北方冬麦区的 18份普通小麦品种(系)的遗传多样性进行了探讨,并与系谱遗传距离进行了比较分析。研究发现,平均每个Genomic SSR检测到的等位基因数为3 34个,明显高于EST SSR的 2 31个。遗传距离(GD)计算结果显示, 18个小麦基因型之间的EST SSR平均遗传距离较小,仅为 0 3996,低于Genomic SSR的GD平均值 0 5458。尽管EST SSR揭示出的多态性明显低于Genomic SSR,但系谱分析和聚类结果均表明,与Genomic SSR相比,EST SSR标记能更准确地反映出不同小麦基因型之间的遗传和亲缘关系。据此可以认为,EST SSR是评价小麦遗传多样性的一种理想标记形式。研究还证实,一个骨干亲本与由其衍生出来的品种(系)之间的遗传差异一般较小,并对拓宽普通小麦遗传基础的策略和方法进行了讨论。

糯小麦配粉对普通小麦品质性状和鲜切面条品质的影响

为了明确糯麦配粉对小麦品质的影响,利用中国北部和黄淮冬麦区的三个小麦主栽品种京411、豫麦49和豫麦34,研究了添加10%、15%、20%、25%和30%不同比例的糯小麦面粉后其蛋白质、淀粉特性及面条品质的变化。结果表明,随着添加比例的提高,面粉蛋白质含量和沉淀值有所增加,和面时间和衰落势无显著变化。直链淀粉含量随添加量的增加而逐渐降低,高峰粘度和反弹值则均有所下降。直链淀粉含量与面条的粘弹性、光滑性和总评分呈二次曲线关系,直链淀粉含量为24%-25%时,面条的粘弹性、光滑性和总评分最好,添加15%-20%的糯小麦面粉即可达到这一效果。添加糯小麦面粉对面条色泽和表观状况无显著影响。

小麦种间杂种优势研究: Ⅰ.普通小麦与斯卑尔脱小麦及密穗小麦种间杂种产量和品质优势

以6个普通小麦为母本,5个斯卑尔脱小麦和5个密穗小麦为父本配制6×10种间NCⅡ双列杂交组合,对其杂种F1的产量及品质性状进行了研究.结果发现:小麦种间杂种在产量上具有明显的杂种优势,其中斯卑尔脱小麦与普通小麦所配的30个种间杂交组合产量杂种优势平均为109.24%(43.14%～187.96%),单株穗数及千粒重平均优势较大且与产量优势的相关分别达极显著水平和显著水平;密穗小麦与普通小麦所配的30个种间杂种的杂种优势为77.19%(-2.18%～143.42%),单株穗数和主穗粒数优势较大且与产量优势的相关均达极显著水平.种间杂种的品质指标中籽粒硬度大多降低,但农大3226所配组合均具正向优势,密穗小麦所配种间杂种籽粒蛋白质含量及湿面筋含量低于普通小麦.但是种间杂种沉淀值的杂种优势比较普遍.认为,种间杂种的品质性状在一些组合中比普通小麦有所提高.

普通小麦SSR和EST-SSR引物对冰草通用性的比较分析

选用定位于普通小麦7个部分同源群的534对SSR引物和351对EST-SSR引物分别对普通小麦品种‘Fukuho’和四倍体冰草‘Z559’的基因组DNA进行扩增,结果显示:有475对(89.0%)SSR引物和314对(89.5%)EST-SSR引物对‘Fukuho’能有效扩增,226对(42.3%)SSR和258对(73.5%)EST-SSR引物对‘Z559’能有效扩增,表明小麦EST-SSR对冰草的通用性明显高于SSR;扩增强带比率SSR和EST-SSR引物分别为76.1%、84.1%,说明小麦EST-SSR在冰草上扩增带的质量亦优于SSR。选择上述在‘Fukuho’和‘Z559’基因组DNA之间有多态性扩增且带谱清晰的SSR和EST-SSR引物各60对,对‘Fukuho’、‘中国春’、‘北京8号’和二、四、六倍体冰草‘Z804’、‘Z559’、‘Z1075’的基因组DNA再行PCR扩增,结果显示,40对(66.7%)SSR和22对(36.7%)EST-SSR引物在‘Fukuho’、‘中国春’和‘北京8号’间扩增产物表现多态性,且前者高于后者;50对(83.3%)SSR和52对(86.7%)EST-SSR引物在冰草‘Z804’、‘Z559’和‘Z1075’间扩增产物表现多态性,两者相当。通用性、多态性和扩增强带比率综合比较表明,普通小麦EST-SSR和SSR经筛选虽都能转用于冰草,但两者相比EST-SSR更优。

糯小麦与普通小麦品质性状差异比较研究

重庆市农业科学院特色作物研究所引进糯小麦种质材料与重庆本地农艺性状优良的小麦品种(系)进行连续多年的回交转育,已选育出了多个农艺性状优良、适合重庆本地种植的白粒糯小麦新品系。本文以重庆糯小麦品系渝L-3、渝L-1和普通小麦品系渝03062、R210为试验材料,研究其若干品质性状的差别。结果表明,与供试的普通小麦品系相比较,糯小麦渝L-3和渝L-1具有较低或极低的直链淀粉含量,在峰值时间、峰值粘度、最低粘度、最终粘度和回生值等5个参数上均明显低于参试的2个普通小麦品系。还讨论了糯小麦的改良和配粉研究方面的问题。

CIMMYT人工合成小麦与普通小麦杂交后代籽粒硬度puroindoline基因等位变异检测

【目的】山羊草与硬粒小麦杂交培育的人工合成小麦已广泛应用于国内外小麦品种改良,研究人工合成小麦与普通小麦杂交后代的籽粒硬度变异类型,有助于提高育种效率。【方法】以来自CIMMYT的176份人工合成小麦与普通小麦杂交后代为材料,采用单籽粒谷物硬度测试仪、特异引物的PCR扩增和改进的SDS-PAGE凝胶电泳对其SKCS硬度及其基因型进行了研究。【结果】硬质基因型均为Pina-D1b/Pinb-D1a类型,软质基因型有Pina-D1a/Pinb-D1a、Pina-D1j/Pinb-D1i、Pina-D1a/Pinb-D1i和Pina-D1c/Pinb-D1h等4种类型。其中Pina-D1j/Pinb-D1i是最常见的突变类型,占软质麦总数的49.1%。不同puroindoline类型的硬度比较表明,Pina-D1b/Pinb-D1a与其它类型间差异均达1%显著水平。在软质基因型中,Pina-D1c/Pinb-D1h和Pina-D1a/Pinb-D1i类型硬度相对较高,与Pina-D1j/Pinb-D1i和Pina-D1a/Pinb-D1a的籽粒硬度差异达5%显著水平。另外,Pina-D1a/Pinb-D1i的千粒重和粒径也显著高于其它变异类型。【结论】本试验发现了多种普通小麦中未曾发现过的puroindoline基因型,且硬度数值间存在显著差异,为人工合成小麦在品种改良中的应用和我国从CIMMYT引种提供了依据,同时也有助于puroindoline基因的多态性研究。

一个普通小麦Trx超家族新基因TaNRX的克隆与抗旱相关标记开发

抗旱相关基因的挖掘和分子标记开发对选育抗旱小麦品种有重要意义。采用同源克隆、电子克隆、RACE技术和生物信息学分析手段,获得了普通小麦硫氧还蛋白(Trx)超家族一个新基因(TaNRX)的全长cDNA序列(GenBank登录号为KC890769),包含2015 bp,其中开放阅读框1734 bp;预测编码577个氨基酸,分子量为63.79 kD,含3个Trx活性功能区,其中2个存在典型的Cys-X1-X2-Cys结构,具有催化氧化还原反应的活性。TaNRX基因被定位在小麦的5B染色体短臂上,包含4个外显子和3个内含子。比较该基因在两组极端相对发芽率品种中的序列差异,发现第1个内含子差异明显。基于差异位点开发了4个显性互补标记,并用其检测150份小麦品种(系)。检测到TaNRX基因在普通小麦中至少存在2种与抗旱相关的等位变异,分别是TaNRX-a和TaNRX-b;TaNRX-a基因型的品种(系)平均相对发芽率显著高于TaNRX-b基因型(P<0.01),说明开发的标记可被用于小麦抗旱性鉴定筛选。

中国普通小麦初选核心种质的产生

对中国普通小麦种质资源构建了初选核心种质。地方品种和选育品种分别构建。按栽培区(地理生态区)分组。地方品种按亚区分为28组,选育品种按大区分为10组。各组内在21个表型性状聚类的基础上,按平方根法取样,并依遗传多样性指数与遗传丰富度加以调整。提出在生产上或育种中起过重要作用的品种为必选材料。初步选定的材料经种植核对,淘汰错杂后,产生初选核心种质。地方品种全部供试材料11694份,初选核心种质3283份,取样比例为28.18％。选育品种全部11441份,初选核心种质1684份,取样比例为14.9％。计划经分子标记分析,最后核心种质的比例占全部种质的10％左右。根据全部材料21个性状遗传多样性指数测验,初选核心种质,除芒和壳两性状外,与全部种质的遗传差异均未达到显著水平。讨论了初选核心种质的构建方法。指出陕南鄂西山地和汾渭谷地是中国小麦地方品种遗传变异多样性的富集地。育成品种多样性程度以西南冬麦区和黄淮冬麦区为最高。

普通小麦核心种质抽样方法的比较

利用穗部、病害、农艺和品质的 1 4个性状 ,比较了 5种不同抽样方法所形成样品的性状多样性指数、性状类别分布和优良类别的频率与基础种质总体的差异。结果表明 ,来源地 -性状类别法有利于小麦核心种质遗传多样性的增加 ,来源地百分比例法较好地代表了小麦性状类别的分布 ,来源地平方根法和来源地对数比例法则较明显地增加了优良类别的频率。