1BL/1RS易位系在我国小麦育种中的应用

采用SDS PAGE和SCAR标记对我国小麦主产区近 30年来主要推广品种和新近育成的部分品系共 179份进行了 1BL/ 1RS鉴定 ,结果表明 :我国 2 0世纪 80年代后育成的小麦品种中约 38%为 1BL/ 1RS品种 ,其中北方冬麦区和黄淮冬麦区频率较高 ,分别为 5 9%和 4 2 % ;长江中下游冬麦区和西南冬麦区频率较低 ,均为 2 0 % ;东北春麦区未发现 1BL/ 1RS品种。大多数中、强筋小麦品种不含 1BL/ 1RS。高分子量谷蛋白亚基可能对 1BL/ 1RS对小麦加工品质的负面影响有补偿作用。选育中、强筋小麦品种一般不宜采用 1BL/ 1RS品种作亲本 ,或至少其中一个亲本应是非 1BL/ 1RS品种 ,而且要有较好的HMW GS遗传背景 ;弱筋小麦品种选育也要注意 1BL/

Glu-1和Glu-3等位变异及1BL/1RS易位与面包和面条品质关系的研究

高分子量麦谷蛋白亚基(HMW-GS)和低分子量麦谷蛋白亚基(LMW-GS)组成和1BL/1RS易位是决定小麦加工品质的关键因素。将试验Ⅰ80份和试验Ⅱ78份国内外小麦品种分别在2种和4种环境条件下种植,研究了HMW-GS和LMW-GS的组成及1BL/1RS易位对面团流变学特性、面包和面条品质的影响。结果表明,Glu-B1、Glu-D1和Glu-B3位点对面团流变学特性、面包和面条品质的效应较大,而Glu-A3位点的效应较小。单个亚基对面筋强度和面包体积的贡献大小为,在Glu-A1位点,1>2*>N;在Glu-B1位点,7+8>7+9;在Glu-D1位点,5+10>4+12>2+12;在Glu-A3位点,Glu-A3d>Glu-A3c>Glu-A3a;在Glu-B3位点,Glu-B3d>Glu-B3f>Glu-B3b>Glu-B3j。单个亚基对延伸性和面条评分的贡献大小为,在Glu-A1位点,1>N;在Glu-B1位点,20>7+9>7+8;在Glu-D1位点,4+12>5+10≥2+12;在Glu-A3位点,Glu-A3c≥Glu-A3d>Glu-A3a;在Glu-B3位点,Glu-B3b≥Glu-B3f>Glu-B3d>Glu-B3j。1BL/1RS易位对面团流变学特性、面包和面条品质皆有极显著的负面影响。

用Glu-B3、Gli-B1和SEC-1b复合引物PCR检测普通小麦1BL/1RS易位系

利用低分子量 (LMW )麦谷蛋白Glu B3的STS PCR标记、醇溶蛋白Gli B1的SSR标记和黑麦碱SEC 1b的STS PCR标记的复合PCR ,对 10个普通小麦品种、中优 950 7/CA963 2的 91个DH系和 2 8个F2 个体植株 ,进行了1BL/1RS易位系的检测。结果表明 ,中优 950 7/CA963 2的 3 9个DH系和CA963 2、晋麦 45、兰考 2 4、烟农 18、京冬 8等5个品种缺失 2个小麦贮藏蛋白位点的PCR产物 ,而拥有黑麦碱的PCR产物。利用PAGE和ELISA方法 ,对上述品种 (系 )进行了黑麦碱 (secalin)蛋白的检测 ,发现这些品种 (系 )均包含secalin ,与分子标记的检测结果吻合 ,是 1BL/1RS易位系。对 2 8个F2 单株的检测表明 ,该复合标记可以检测出早代

HMW-GS和LMW-GS组成及1BL/1RS易位对春小麦品质性状的影响

分析了2 2 1份春小麦品种(系)的HMW GS、LMW GS组成和1BL 1RS易位状况,并用其中10 4份品种(系)研究了HMW GS和LMW GS等位变异及1BL 1RS易位对品质性状的影响。结果表明,1、7+9、5 +10、GluA3a和GluB3j分布较广,频率分别为5 7 .5 %、4 5 . 2 %、6 3 .8%、2 9. 0 %和4 2 . 5 %。1BL- 1RS易位系相当普遍,西北春麦区和东北春麦区频率分别为4 4 . 3%和34 2 %。HMW- GS和LMW -GS等位变异对SDS沉降值、和面时间与耐揉性的影响达1%显著水平,对籽粒蛋白质含量与不溶性谷蛋白含量的影响达5 %显著水平。按位点贡献大小,Glu- D1>Glu- B3>Glu -B1>Glu- A1>Glu -A3;不同亚基对品质性状的效应存在显著差异,主要表现在反映面筋强度的品质参数上。亚基1、2 、5 +10、Glu -A3d、Glu- B3f明显优于相应位点的其他亚基。1BL -1RS易位对和面时间有极显著的负向效应。

1BL/1RS易位对小麦加工品质的影响

分析了 138份国内小麦品种和 14份国外优质品种的 1BL 1RS易位状况和高低分子量麦谷蛋白亚基组成 ,并将其中的 78个品种连续两年在两地种植 ,研究了 1BL 1RS易位对小麦籽粒品质和面条品质的影响。结果表明 ,1BL 1RS易位品种的优质高、低分子量麦谷蛋白亚基出现频率显著低于非 1BL 1RS易位品种 ;1BL 1RS易位主要影响面团稳定时间、抗拉伸阻力、延伸性和拉伸面积等反映蛋白质质量的性状 ,使面筋质量显著降低 ,而对籽粒硬度、蛋白质含量、湿面筋含量和吸水率等主要反映蛋白质数量的性状影响较小 ,对多数淀粉性状的影响也不明显 ;1BL 1RS易位使小麦面条品质显著变劣。

小麦骨干亲本“洛夫林10号”1BL/1RS在衍生品种中的遗传分析

为了探讨小麦骨干亲本＂洛夫林10号＂1BL/1RS在衍生品种中的遗传特征,利用小麦1B染色体上的17对SSR引物,对以洛夫林10号为亲本衍生的1~3个世代的14个代表性小麦品种进行了分析。结果表明,除＂洛夫林10号＂衍生一代的＂丰抗9号＂和衍生二代的＂京411＂和＂京437＂很可能丢失了1RS外,其余的11个衍生品种极可能携带1RS,但各个品种携带的1RS在遗传构成上表现不同,说明在育种选择过程中1RS并非作为一个完整的单元遗传,而是与小麦的染色体发生了遗传重组。值得注意的是,＂洛夫林10号＂位于1BL上的Xgwm259~Xwmc728、Xwmc416~Xgwm153~Xwmc44~Xgwm259~Xwmc728和位于1RS上的Xwmc619~Xgwm413表现为区段遗传,进一步分析发现一些区段具有丰富的优异基因簇。这一结果提示,骨干亲本之所以能够在育种中发挥重要的作用,很可能是因为其具有区段遗传效应。深入探讨骨干亲本在衍生品种中的区段遗传效应对提高育种效率具有重要意义。

1BL/1RS易位对小麦产量性状和白粉病抗性的影响及其QTL分析

用PH82-2／内乡188杂交后代240个R5：6家系，按照α-lattice设计，分别种植在安阳、焦作和泰安，对产量和抗白粉病等性状进行了考察。利用SSR和蛋白标记对群体进行部分连锁作图，分析1BL／1RS易位对产量及其相关性状的遗传效应。结果表明，1BL／1RS易位系对产量、穗数／m^2和抽穗期的影响不显著；易位系的千粒重和白粉病抗性显著高于非易位系，但株高和穗粒数减少。利用复合区间作图法进行QTL分析，发现1RS携带1个降低株高的微效QTL，位于HVM20～Sec—1标记区间，可解释4．28％的表型变异；1Rs和1BL携带抗白粉病QTL，分别位于HVM20～Sec—1和Xgwm24～Xwmc320标记区间，解释4．81％和4．66％的表型变异。鉴于1BL／1RS易位对产量的正向作用不明显，其主效抗性已丧失。又对加工品质有明显的负向影响，在小麦品质育种上最好不予应用。

青海省小麦品种中Yr10和Yr15基因及其1BL/1RS易位的分子检测

利用抗条锈病基因Yr10和Yr15的SCAR和Barc8标记以及1BL/1RS易位的复合标记,对青海省育成和引进的137份小麦品种进行检测,以明确Yr10和Yr15基因以及1BL/1RS易位在青海小麦品种资源中的分布.结果显示:在137份材料中,有4份检测到Yr10基因,19份检测到Yr15基因,分别占参试材料的2.9%和13.9%,没有检测到同时携带Yr10和Yr15基因的材料;有22份材料为1BL/1RS易位,占参试材料的16.1%.研究表明,青海省大部分小麦抗锈品种及1BL/1RS易位品种为外引种品种.

宁夏引黄灌区冬小麦谷蛋白亚基组成和1BL/1RS易位分析及品质性状研究

为全面了解宁夏引黄灌区冬小麦品质概况,为冬小麦品质改良和粮食生产提供理论依据,选用冬小麦主栽品种、亲本材料和高代品系30份,用SDS-PAGE分析了其中18份材料的HMW-GS、LMW-GS组成和1BL/1RS易位系分布状况,并对23个冬小麦品种的营养与加工品质进行了研究。结果表明,2*、7+9、2+12、Glu-A3a、Glu-A3c、Glu-B3h和Glu-B3j在宁夏引黄灌区冬小麦中分布较广,1BL/1RS易位系分布相当普遍,分布频率为27.8%。参试品种的籽粒硬度、面粉PPO活性、SDS沉淀值、形成时间、稳定时间和评价值的变异范围较大,变异系数分别为25.37%、33.68%、21.42%、26.58%、43.95%和29.31%。多数冬小麦品种(系)的千粒重、出粉率和湿面筋含量低于对照宁春4号,而蛋白质含量、SDS沉淀值、吸水率和稳定时间优于宁春4号。供试品种(系)中,HMW-GS品质评分、籽粒硬度、蛋白质含量、SDS沉淀值均较高,并且不含1BL/1RS易位系的有烟优361、济麦20、鲁875067和923-9等,可用于宁夏引黄灌区冬麦品质改良。

粘类非1BL/1RS小麦雄性不育系恢复性遗传规律的研究

系统考察了粘、易、偏和二角型4种异质非1BL/1RS小麦雄性不育系的育性恢复性,结果表明: 1 供试4种异质非1BL/1RS小麦雄性不育系均属易恢复、易保持不育类型; 2 以4种异质非1BL/1RS不育系为母本与同一父本或不同父本测交,其F1平均结实率与单株间结实率的变异系数呈显著负相关; 3 4种异质非1BL/1RS小麦雄性不育系,各自不育细胞质源对杂种F1的平均结实率影响程度不同,但不育胞质间恢复度差异不显著; 4 4种异质非1BL/1RS小麦雄性不育系,虽然育性载体相同,但粘、易型的育性位点、偏型育性位点和二角型育性位点各自在同一连锁群中的位置可能不同; 5 4种异质非1BL/1RS不育系和恢复系基因除主效育性基因外,亦在不同核型中存在有不等量的育性微效基因和抑制基因,其组成形式和杂交后的结合方式是粘类不育系育性恢复度高低的主要判别.

粘、易、偏型非1BL/1RS小麦雄性不育系育性恢复性研究

以粘、易、偏型非1BL/1RS不育系ms(kots)-90-110、ms(var)-90-110和ms(ven)-90-110为母本,一些优良小麦品种(系)为父本,广泛进行测交和育性恢复性分析,结果表明:(1)粘、易、偏型非1BL/1RS不育系不同于相同细胞质背景下1BL/1RS易位型不育系,突出地表现为:不育性稳定,恢复源广泛,高恢复度恢复系在普通小麦中占较大比例,且F1育性变异幅度小,变异系数低,并可将二者视为选择优良恢复系的辅助指标(2)粘、易、偏型非1BL/1RS不育系完全克服了同质1BL/1RS不育系产生单倍体的缺点,不育系和测交F1无单倍体产生;(3)粘、易、偏型非1BL/1RS不育系持有的易恢复性特点,为常规育种的最新成果直接应用于杂种小麦组配强优势组合创造了极有利条件。

几类异质1BL/1RS小麦雄性不育系诱导孤雌生殖性的研究

系统调查了 4种异质 (即偏凸、粘果、易变和二角山羊草细胞质 ) 1 BL/1 RS小麦雄性不育系与其一系列异质同核系、同质异核系、异质异核系杂交、回交世代诱导孤雌生殖性的遗传变异规律、染色体分裂行为和对外表现特点 ,结果表明 :1 .异源细胞质与小麦 1 BL/1 RS核型专一互作 ,有着消弱同源染色体配对 ,提高中期单价体细胞频率的作用 ;2 .特定细胞质背景下 ,专一核型内细胞单价体频率高低与诱导孤雌生殖性的频率直接相关 ;3.1 BL/1 RS易位染色体中易位片段所存在系列差异以及 1 BL/1 RS易位染色体外基因型背景不同 ,诱导孤雌生殖性的频率明显不同 ;4.提高或抑制不同杂交、回交世代间孤雌生殖频率 ,不育系母本或不同基因型父本有着同等重要的作用 ,选择最佳父母本组合杂交可明显提高或降低后代群体中的孤雌生殖性频率。

1BL/1RS易位对小麦面筋品质的影响

1BL/1RS易位系在小麦高产育种中的广泛利用,对提高我国小麦品种抗病性、丰产性和稳产性起了重大作用。然而,1BL/1RS易位系的过度利用也是导致我国小麦面筋品质变劣的主要原因之一。用我国秋播麦区的主栽品种和高代品系(试验Ⅰ)、中国优质面包小麦中优9507的杂交后代中优9507×晋麦45F5代(试验Ⅱ)及澳大利亚优质面包小麦Sunstate的杂交后代Sunstate×济南16F2代(试验Ⅲ),研究了1BL/1RS易位在中国的分布及对小麦面筋品质的影响。结果表明,在251份供试品种和高代品系中,1BL/1RS易位占44 6%。1BL/1RS易位主要影响和面时间、耐揉性和弱化值等主要反映小麦面筋质量的性状,使面筋品质显著降低,而对反映面筋数量性状的蛋白质含量的影响较小。

几种鉴定小麦背景中1BL/1RS易位染色体的分子标记方法比较研究

对 5种鉴定小麦背景中 1BL/ 1RS易位染色体的生化和分子标记方法 ,包括酸性聚丙烯酰胺凝胶电泳 (A PAGE)、荧光原位杂交 (FISH)、RFLP、RAPD和特异性PCR标记 ,进行比较研究。结果表明 ,RAPD标记难以鉴定1BL/ 1RS易位染色体 ,其余均能对 1BL/ 1RS易位染色体进行有效鉴定。FISH和RFLP方法比较费时费力且花费昂贵 ,而特异性PCR标记又在一定程度上受模板DNA浓度的影响。据此认为 ,APAGE方法是一种简单、快速、经济有效的方法 。

小麦1BL/1RS易位系1RS分子标记位点稳定性分析

为检测小麦1BL/1RS易位系1RS位点的稳定性,利用1RS上11个标记位点的PCR特异引物对21个小麦1BL/1RS易位系进行了分子检测。结果表明,21个1BL/1RS易位系中,66.7%的品种1RS的11个标记位点较为稳定,扩增出标记位点特异性带,但有33.3%的品种部分标记位点出现特异性带的丢失或添加,具有不同程度的位点变异,位点变异率最高达45.5%。对于1RS上的11种PCR特异引物,引物NOR-R1和APR1.3可稳定扩增出黑麦特异带,是在小麦遗传背景中鉴别黑麦1RS较为可靠的分子标记。

1BL/1RS易位系对陕西小麦品质育种的影响

分析了91份陕西省小麦资源材料中1BL/1RS品种的频率、HMW-GS组成和加工品质性状,以了解1BL/1RS易位对陕西小麦育种的影响。结果表明,22个小麦品种(系)为1BL/1RS衍生品种,占参试材料的24.2%,其中山前麦(P redgorn ia)的衍生品种15个,占1BL/1RS易位品种的68.1%;1BL/1RS易位并末对HMW-GS组成产生直接影响,1BL/1RS易位品种中优质亚基1和17+18出现频率较高,而非1BL/1RS易位品种中优质亚基2*和7+8出现的频率较高,两者之间优质亚基14+15和5+10出现的频率无明显差别;1BL/1RS品种和非1BL/1RS品种之间品质性状(蛋白含量除外)的变异系数以及千粒重的平均值有明显差异,而籽粒硬度、蛋白质含量和沉淀值的平均值均无明显差异。提出了合理利用1BL/1RS抗源进行小麦育种的方法和途径。

1BL/1RS易位染色体在小麦育种中的应用效果分析

以来自周麦18/郑麦9023//周麦18回交组合的156个BC1F5品系(其中89个为1BL/1RS易位系,67个为非1BL/1RS易位系)为材料,研究1BL/1RS易位染色体在小麦育种中的应用效果。结果表明,在周麦18和郑麦9023遗传背景下,1BL/1RS对产量及其相关性状无显著正向作用,与SDS沉淀值呈显著负相关,与白粉病抗性无显著相关。说明来自"洛类"系统的1BL/1RS易位染色体在特定的遗传背景和生态条件下没有明显值得继续利用的价值。

中国部分冬、春小麦品种(系)1BL/1RS易位系的A-PAGE检测

为了在春小麦品质育种中合理利用种质资源,采用酸性聚丙烯酰胺凝胶电泳(A-PAGE)对来自中国部分冬、春麦区的106份小麦品种和132份品系进行1BL/1RS易位系检测。结果表明,供试材料中共有63份为1BL/1RS易位系,频率为26.5%。其中106份品种中30份为1BL/1RS易位系,占供试品种的28.3%,且不同麦区之间1BL/1RS易位品种的频率不同。东北春麦区未发现1BL/1RS品种;西北春麦区和新疆冬春麦区易位系频率较高,均为50%;北部春麦区和青藏高原冬春麦区易位系频率较低,分别为16%和25%;冬麦区1BL/1RS易位系频率也较高(44%)。132份品系中,33份品系为1BL/1RS易位系,占供试品系的25%。

冬小麦品种的HMW-GS组成和1BL/1RS易位分布及其与品质性状的关系研究

研究了我国代表性冬小麦品种(系)高分子量麦谷蛋白亚基(HMW-GS)以及1BL/1RS易位的分布和组成,探讨了其对揉面仪特性等小麦加工品质性状的影响,结果表明:在Glu-A1位点,我国小麦品种中1亚基的频率为64.0%,N亚基为32.5%,2*亚基频率低,为3.5%;在Glu-B1位点,7+9亚基占56.8%,7+8亚基为26.4%,14+15亚基为10.7%,而20,13+16,7亚基的材料极少(频率分别为3.6%,1.5%和1%);在Glu-D1位点,2+12和4+12亚基合计占63.0%,而5+10亚基的比例偏低,为37.0%。1BL/1RS易位系的比例仍然偏高,为50.8%。HMW-GS组成及1BL/1RS易位对小麦加工品质影响较大,其中5+10亚基对小麦绝大多数加工品质指标起正向作用,而1BL/1RS易位对大多数品质指标起负向作用。因此,我国小麦品种5+10亚基的频率仍然偏低,1BL/1RS易位系频率仍然偏高,可能正是目前我国小麦生产中优质品种面筋强度不够,品质稳定性差的原因所在。根据SDS-PAGE麦谷蛋白电泳结果或分子标记进行优质高、低分子量麦谷蛋白亚基选择,提高5+10等优质亚基的比例,并根据醇溶蛋白电泳结果进行1BL/1RS易位筛选,降低1BL/1RS频率,应成为今后我国优质小麦育种的重要目标和手段之一。

1BL/1RS易位对小麦贮藏蛋白组分含量和面团流变学特性的影响

利用1BL/1RS易位系后代研究1BL/1RS易位对贮藏蛋白组分含量和面团流变学特性的影响有助于指导小麦品质改良工作。选用师栾02-1/周麦16组合14份F6品系,于2012—2013年度分别种植在河南安阳和焦作,采用反相超高效液相色谱(RP-UPLC)和凝胶排阻超高效液相色谱(SE-UPLC)方法分析贮藏蛋白组分含量,并研究它们与面团流变学特性的关系。结果表明,拉伸仪延展性和最大抗延阻力、不溶性谷蛋白聚合体含量和谷蛋白、醇溶蛋白等贮藏蛋白组分含量及其比例均受1BL/1RS易位有无类别和类内品系效应的显著影响,以类内品系效应较大;拉伸仪拉伸面积、谷蛋白含量及醇溶蛋白与谷蛋白含量比值的类内品系效应显著且较大。易位系和非易位系的贮藏蛋白组分含量和面团流变学特性的相关系数达显著水平,在易位系中,不溶性谷蛋白聚合体含量和拉伸面积(r=0.92,P<0.001)、延展性(r=0.92,P<0.001)、最大抗延阻力(r=0.80,P<0.01)呈显著正相关,面团流变学特性较好的品系不溶性谷蛋白聚合体含量均较高;在非易位系中,醇溶蛋白与谷蛋白含量比值和拉伸面积(r=?0.91,P<0.001)、最大抗延阻力(r=?0.88,P<0.001)呈显著负相关,面团流变学特性较好的品系醇溶蛋白与谷蛋白含量比值均较低。上述信息对以不溶性谷蛋白聚合体含量和醇溶蛋白与谷蛋白含量比值为指标改良1BL/1RS易位系的面筋品质有重要意义。