Research on the Agronomic,Quality Traits and the Corresponding Background Genes Distribution of Wheat Germplasm Ningchun 4 and Its Parents

[Objective] The aim of this study was to observe the agronomic,yield and quality traits of Ningchun 4 and its parents under the same environmental conditions,as well as to carry out molecular detection on the background genes distribution of the corresponding traits.[Method]Ningchun 4 and its parents Sonora 64,Hongtu,Abbondanza,Quality were used as materials to detect the agronomic and quality traits,as well as to analyze the genetic variation laws by molecular determination method.[Result]Ningchun 4 had inherited the advantages of bigger spike,red and hard grain from Sonora 64 and higher 1 000-grain weight from Hongtu.However,it had also inherited the disadvantages of late-maturing from Sonora 64 and lower tillering ability from Hongtu;the grain quality of Ningchun 4 was slightly lower than the Sonora 64;Ningchun 4 had high quality subunit of 5＋10,which had good dough rheological properties.[Conclusion]Ningchun 4 had inherited the long photoperiod characteristics and no-resistant to slow-leaf rusting and stripe rust characteristics from Hongtu and low PPO activity,high yellow pigments content from parents.

宁春4号优选系改良的遗传机制研究

近年来,育种家在长期种植的宁春4号的群体里,使用“五圃法”提纯复壮了宁春4号,获得了宁春4号优选系(YX),其产量、品质及适应性均明显优于原始宁春4号。本研究利用55K芯片分析了原始宁春4号和YX系的遗传相似度,通过比较二者光合作用、转录组和代谢组,揭示YX系农艺性状改良的代谢及基因表达调节差异。全基因组55K芯片遗传分析发现,YX系和原始宁春4号在全基因组范围内仅有1170个SNP位点,两者的遗传相似度为97.79%,充分证明经过农民长期种植和五圃法提纯复壮后,YX系并未发生较大的遗传变异。表型分析表明,YX系的光合作用在分蘖期和抽穗期均高于原始宁春4号。代谢分析结果表明,与原始宁春4号相比,YX系叶中代谢水平增强的7种代谢物均是糖类化合物,在YX系根中也有11种糖类化合物水平被增强。光合碳同化速率增强及糖类物质水平提高可能是YX系产量超越原始宁春4号的主要生理原因。转录组分析结果表明,YX系根和叶中有大量编码生长调节因子的基因上调表达,说明YX系可能通过上调某些生长调节因子提高产量和适应性。

宁春4号小麦品质及相关性分析

以2016年至2022年间,宁夏银川市、石嘴山市、吴忠市和中卫市的144个宁春4号小麦样品为研究对象,对其质量和品质开展调查,并采用多重线性回归分析对参数间的相互关系进行分析。结果表明:宁夏地区种植的宁春4号小麦平均品质主要表现为中筋品质,中强筋比例低,可满足面条和硬式馒头小麦品质要求;同时,在宁夏不同年份间和不同区域种植的宁春4号,质量等级和品质特性存在差异。分别构建稳定时间、能量和吸水量与品质指标之间的相关性预测模型,研究结果表明:粗蛋白质含量、湿面筋含量、面筋指数和能量与面团稳定时间显著正相关,相关系数依次为0.373、0.315、0.347和0.746;粗蛋白质含量、最大拉伸阻力和延伸性与能量显著正相关,相关系数依次为0.129、0.987和0.229;湿面筋含量和沉淀值与吸水量显著正相关,相关系数依次为0.727和0.524。

小麦种质资源宁春4号的研究和利用

小麦品种宁春4号不仅是中国的一个优良春小麦品种,也是一个优异的种质资源。它含有来自美洲、欧洲、亚洲、澳洲优良小麦品种的遗传物质,含有Rht2等基因,具有1、17+18、5+10优质HMW-GS组合,以及Glu-A3b、Glu-B3f优质LMW-GS组合,属于非1BL/1RS易位系小麦品种。与其他宁夏春小麦品种相比,宁春4号在不同生育期功能叶片的叶绿素含量、缓降期内的平均叶绿素含量均最高;光饱和点最小;从孕穗期至开花期旗叶光合速率日平均值、最高值最大。宁春4号与部分小麦近缘属种杂交表现出较高的可杂交性,利用其做亲本与其他小麦杂交已选育出一批优良品种。由于长期坚持对宁春4号小麦品种提纯复壮,使其在生产上28年不衰退。宁春4号是一种兼性类型的小麦品种,现已筛选出冬性宁春4号,品质有较大的改善。

宁春4号与河东乌麦杂交F_2品质性状及其分子标记分析

在明确宁春4号与河东乌麦各自品质性状的基础上,以宁春4号与河东乌麦杂交F_2 331个单株为材料,进行品质性状及其分子标记分析,以期为宁夏回族自治区小麦品质性状改良发掘可利用的育种中间材料和QTL。结果表明,籽粒含水量、硬度、沉降值、蛋白质含量、面筋含量在F_2均出现较大分离,籽粒蛋白质含量、面筋含量、硬度、沉降值的群体平均值分别为14.71%、32.03%、50.98%、34.77 mL,均超过高亲亲本(依次为12.72%、24.06%、48.64%、17.96 mL),超高亲比例分别达82.94%、90.48%、66.27%、99.60%;含水量的群体平均值(10.72%)介于高亲亲本(10.75%)与低亲亲本(10.01%)之间,超中亲比例达77.78%,超高亲比例达46.63%。蛋白质含量分别与面筋含量和沉降值、含水量与硬度、面筋含量与沉降值均呈极显著正相关。类群Ⅱ、Ⅲ的蛋白质含量、面筋含量和沉降值均较高,为优质类群。利用分子标记检测到携带Bx17、Psy-A1基因的单株分别为233、294株,同时携带Bx17和Psy-A1基因的单株为206株;利用新开发的5个SSR标记共发掘出8个品质性状QTL位点,涉及5A、1B、5B、7B、5D等5条染色体,加性效应为-2.93～1.86,表型贡献率为3%～5%,LOD值最大为9.40,其中,1B和5D染色体存在品质性状QTL富集区。

小麦宁春4号及其亲本农艺性状·品质性状及相关背景基因的研究

[目的]研究在同一环境条件下宁春4号及其亲本的农艺、产量及品质性状表现,并对其相关性状的背景基因分布进行分子检测。[方法]以宁春4号及其亲本索诺拉64、宏图、阿勃碧玉麦为材料,对其农艺性状、品质性状进行测定,并用分子检测法对其遗传变异规律进行分析。[结果]宁春4号遗传了索诺拉64大穗,红粒,硬质和宏图千粒重高等优点,同时也遗传了索诺拉64晚熟、宏图分蘖力低等缺点;宁春4号籽粒品质略低于索诺拉64;宁春4号具有5+10的优质亚基,具有良好的面团流变学特性;宁春4号遗传了宏图长光周期特性和不抗慢叶锈和条锈特性及双亲低PPO活性、高黄色素含量。[结论]该研究结果为小麦种质资源的遗传分析奠定了基础。

春小麦品种宁春4号特性再研究

宁春4号是1981年通过审定的小麦品种,至今仍被用作西北春麦区的主推品种.通过查询历史档案资料和搜集近年宁夏区域试验资料,运用统计学方法进行分析.结果表明:宁春4号丰产性突出,产量随着时间的推移不断刷新,并且均比同时期区试品种的环境指数高,变异系数和回归系数小,稳产性能高.同时,宁春4号产量三因素间协调性好,个体和群体缓冲力强,籽粒含有1、17+18、5+10优质亚基组合,高分子量麦谷蛋白亚基品质总和为10.因此,宁春4号具备稳产性好、适应性广、籽粒品质优良的特点.

“五圃”法对宁春4号小麦品种种性保持和提高效果研究

通过对宁夏永宁县小麦育繁所多年(1973—2010年)业务档案中宁春4号提纯复壮试验的统计汇总,结果表明:经过"五圃"提纯复壮后的宁春4号,在产量(包括产量三要素)、品质、抗性及农艺性状等方面都得到了优化和提高,说明"五圃"法对小麦种性的保持和提高具有显著的效果,这一方法可以推广应用到其他小麦品种种性保持和提高上.

紫粒春小麦宁春46号的品质研究

对宁夏引黄灌区春小麦品种宁春4号和宁春46号进行了品质特性对比研究。结果表明:宁春46号湿面筋含量低于宁春4号,但是其籽粒蛋白质含量、沉降值、粉质参数均优于宁春4号;拉伸参数中最大抗延阻力高于宁春4号,延伸性和拉伸面积低于宁春4号;宁春46号面包制作特性比宁春4号差,但是面条、馒头制作特性优于后者。

2个小麦品种的遗传性状分析及分子标记筛选

为了明确宁春4号与河东乌麦各自的遗传性状,从农艺性状、品质性状、抗病性、分子标记等方面对2个品种进行鉴定。结果表明:相较于河东乌麦(Ⅰ和Ⅱ),宁春4号株高最低(86.70 cm),穗下茎长和穗长均最长(分别为36.60 cm、10.95 cm),穗粒质量和千粒质量最高(分别为1.95 g、46.61 g),小穗数、穗粒数和经济系数居中;而河东乌麦(Ⅰ和Ⅱ)较宁春4号有效穗均增多(分别为5.10个、6.60个),且表现为田间高抗白粉病、中抗条锈和叶锈病。在主要品质性状上,宁春4号籽粒饱满指数大(0.71)、含水率较高(10.23%)、面团稳定时间较长(9.45 min),其籽粒硬度、吸水率及淀粉回升终点值居中;而河东乌麦(Ⅰ和Ⅱ)蛋白质含量、面筋含量、沉降值均较高(平均值分别达16.21%、35.76%、40.27 m L),面团形成时间较长(2.38 min)。在2个品种上共筛选出具有多态性的SSR、ISSR标记分别为127个、7个;同时,12个已报道相关基因的标记得以鉴定,其中2个品种均携带有Wx-A1a/b、Wx-B1a/b、Wx-D1a/b、Dy12、Pm2、Pm4、Pm6、Sr31基因,宁春4号还携带有Psy-A1基因,河东乌麦(Ⅰ和Ⅱ)携带有Pm16、Yr2和抗赤霉病QFhs.ndsu-3BS基因。

燕麦DNA导入普通小麦变异观察及RAPD分子验证

利用花粉管通道将健壮燕麦(Avera sativaL.)的总DNA导入普通小麦宁春4号中,获得12个稳定变异的品系。农艺性状变异观测结果显示多数变异品系的叶面积、穗长、主穗粒数、主穗粒重和千粒重等性状都显著地超过了受体宁春4号小麦;对受体、供体和稳定变异的品系进行RAPD分析,在68个随机引物中有8个引物检测出DNA的多态性,并且在后代基因组中找到了受体没有而供体特有的DNA片段,从DNA分子水平上证明了燕麦DNA可以通过花粉管通道进入受体,并与其基因组DNA整合,在后代中遗传和表达。

导入燕麦DNA的小麦变异后代幼穗分化特性的初步研究

利用花粉管通道将燕麦总DNA导入宁夏主栽品种宁春4号小麦,对导入后代中筛选到的部分变异品系进行幼穗分化发育特性观察发现,小麦幼穗发育进程与植株外部营养器官的发育有一定的相关性.变异品系的幼穗分化发育过程与宁春4号小麦间存在差异.具体表现在:单棱期变异品系持续时间短于受体;二棱期和雌雄蕊分化期变异品系的持续时间长于受体;药隔期各变异品系持续时间不一致.幼穗分化的特点显示变异品系具有形成大穗多小穗的可能.方差分析表明,变异品系与受体在穗长、结实小穗数和主穗粒数上均有差异.幼穗分化及主要农艺性状的差异可能与燕麦DNA的导入有关.

宁春四号小麦及其亲本的过氧化物酶同工酶分析

宁春四号小麦的杂种优势可用在植物体内表现高度多型性的过氧化物酶同工酶谱的表型特征来解释。本项研究结果表明,该杂种优势与POD酶谱间存在一定的相关性。上述酶谱既出现了杂种新酶带,又显现了偏父或偏母以及完全互补型的酶带。这些酶谱特征可以认为是它们的结构基因在表达过程中出现的“时间差”;也可解释为它们的结构基因之间存在差异,其差异与基因的调节控制体系密切相关。