小麦远缘杂交种质资源创新

小麦近缘种是改良小麦的一个重要基因库,具有许多栽培小麦所不具备的优良特性。我们通过远缘杂交、染色体工程的方法创制了一大批不同类型的材料,经基因组原位杂交GISH、多色FISH和特异分子标记鉴定,抗条锈病、白粉病、叶锈病鉴定,品质、营养性状以及产量性状鉴定,共选育出10类可为育种家利用的抗病、优质、富含微量营养元素、氮高效、丰产性状优良的远缘杂交新种质和新不育系种质;开发了414对黑麦基因组专化的EST引物,31个黑麦染色体(臂)专化的EST分子标记,可应用于分子标记辅助育种,或追踪检测小麦背景中的黑麦染色体或染色体片段;进行了抗病新基因的遗传分析和分子标记定位工作。利用新种质,选育出了一批表现突出的抗病、营养高效的小麦-黑麦、小麦-冰草远缘杂交新品系。

利用电离辐照创造小麦-冰草异源多粒新种质的初步研究

为了将冰草的多粒基因转入小麦,以具有多粒特性的小麦-冰草二体附加系4844-12为材料与小麦品种藁城8901杂交,对其杂种F1进行60Co-γ辐照处理。采用冰草P基因组特异SSR和SCAR标记对M2236个单株进行鉴定,进而对部分含P染色质阳性植株进行基因组原位杂交(GISH)检测,初步分析发现有3株为小麦-冰草异源易位(渐渗)系;进一步的穗粒数分析表明,该3株材料具有多粒特性,可能成为小麦丰产育种的创新种质。

小麦-冰草多粒新种质的抗白粉病和高分子量麦谷蛋白亚基组成分析

穗粒数是决定小麦产量的三因素之一,因此通过远缘杂交创造多粒新种质,对于拓宽小麦育种的遗传基础和促进育种水平的持续提高具有重要意义。本研究以通过多年多点鉴定证明具有多粒特性(粒数/穗>80)的31份普通小麦-冰草(Agropyron cristatum,2n=4x=28,PPPP)衍生后代为材料,通过田间接种白粉病生理小种E09进行抗病性鉴定、采用SDS-PAGE方法进行高分子量麦谷蛋白亚基(HMW-GS)组成分析以及株高、有效分蘖等农艺性状调查,发现26份材料表现抗白粉病,12份材料具有优质高分子量麦谷蛋白亚基组合,亚基组成为(2*,7+8,5+10)或(1,7+8,5+10)。其中,8份材料的穗粒数大于80粒、株高小于75 cm、抗白粉病且具有优质高分子量麦谷蛋白亚基组合,这为未来培育兼具高产、优质、抗白粉病小麦新品种提供了重要的物质基础。此外,对多粒、抗白粉病和优质亚基的可能来源进行了讨论。

小麦-冰草新种质普冰2011姊妹系的育种效应分析

远缘杂交是小麦改良的重要途径之一,但在获得稳定创新种质的过程中,通常会衍生出众多的姊妹系,对这些姊妹系进行系统的农艺性状考察和重要性状的基因型分析是进一步利用的基础。本研究对小麦-冰草（Agropyron cristatum,PPPP）远缘杂交过程中获得的205个普冰2011姊妹系进行了综合农艺性状评价和重要性状的基因型分析。结果表明,205个普冰2011姊妹系田间表现相近,其遗传相似系数范围为0.985~0.999,在15个单一性状上的变异系数范围为0.54%~20.21%;205个姊妹系成株期均抗白粉病,其中204个姊妹系成株期抗条锈病,2个姊妹系苗期抗条锈病;112个姊妹系含有优质亚基5＋10,其中4个同时含有优质亚基2＊和5＋10;普冰2011-2的春化基因组成为（vrn-A1、vrn-B1、Vrn-D1和vrn-B3）,其余204个姊妹系为（vrn-A1、vrn-B1、vrn-D1和vrn-B3）,205个姊妹系均含有光周期基因Ppd-D1a,为光不敏感型材料。通过进一步分析,从7个高产姊妹系中筛选出3个高产、稳产、抗倒伏的姊妹系可直接用于新品种选育,另外7个姊妹系在丰产性、品质和抗病性等个别性状上表现突出,可作为育种亲本加以利用。

普冰3228籽粒主要矿质元素含量的遗传分析

为了探讨小麦-冰草新种质普冰3228籽粒主要矿质元素含量的遗传特点,对普冰3228、京4839及其F_(2:3)群体籽粒Ca、Mg、Zn含量进行测定,并对普冰3228籽粒Ca、Mg、Zn含量进行遗传分析。结果表明,普冰3228、京4839及其F_(2:3)群体籽粒Ca、Mg、Zn含量均存在一定的差异,F_(2:3)群体籽粒Ca、Mg、Zn含量分别为81.76~999.55、337.24~1 380.86、5.21~148.11 mg/kg,其中Zn含量变异最大。3种元素含量具有相似的遗传特点,其最适遗传模型均为2对主基因+多基因模型,且主基因均具有加性-显性-上位性效应。控制Ca含量主基因的加性、显性、加性×加性、加性×显性、显性×加性效应值均为正值,而其显性×显性效应值为负值;控制Mg含量主基因的加性、显性、加性×加性、显性×加性效应值均为正值,而其加性×显性、显性×显性效应值均为负值;对于Zn含量,其主基因的加性、显性、加性×加性、加性×显性效应值均为正值,而显性×加性、显性×显性效应值均为负值。3种元素含量的主基因遗传率表现差异较大,其中Zn含量的主基因遗传率最高,其次是Mg含量,Ca含量最低。