穗发芽率和发芽指数及STS标记Vp1B3在小麦抗穗发芽基因型鉴定中的应用

为了筛选抗穗发芽品种(系)并了解其抗性机制,应用整穗发芽法和发芽指数鉴定了33份小麦新品系的穗发芽抗性,以红粒品种京冬8号和京9428作为抗穗发芽对照,以白粒品种京411和中优9507作为感穗发芽对照,并结合共显性STS标记Vp1B3对其基因型进行检测。结果表明,穗发芽率(SGR)低于抗性对照京冬8号和京9428平均值(12.7%)的品系有7份,其中2份为白粒,5份为红粒。只有一份红粒品系CA0489的发芽指数(GI)低于抗性对照平均值(13.2%)。应用STS标记Vp1B3共扩增出849 bp、569 bp和652 bp三种片段,分别属于抗穗发芽基因型Vp1Bb和Vp1Bc及感穗发芽基因型Vp1Ba,其频率分别为3%、18%和79%。红粒抗穗发芽品系CA0489属于Vp1Bb基因型和红色种皮休眠型,CA0481属于Vp1Bc抗穗发芽基因型,另外三份红粒抗穗发芽品系的抗性机理还需要进一步研究;白粒抗穗发芽品系CA0509和CA0459的抗性为非Vp1B3类型,其抗性可能与穗部性状和颖壳抑制物有关。

穗发芽抗性STS标记Vp1B3在中国小麦微核心种质中的检测

小麦在临近收获前发生穗发芽,不仅劣化小麦加工品质,而且降低小麦产量。提高小麦穗发芽抗性水平是小麦育种工作的重要目标之一。本实验以258份中国小麦微核心种质为试材,利用已报道的小麦穗发芽抗性标记Vp1B3对其进行多态性检测,以了解该抗性标记在中国小麦微核心种质中的分布规律,寻找新的等位变异类型,并结合部分品种的发芽指数,分析不同等位变异类型与穗发芽抗性之间的关系。结果表明:检测的258份供试材料中,a带型(13.9%)、c带型(41.1%)和e带型(34.5%)等3种带型为主要扩增带型,占总变异类型的89.5%;b、d、f带型为本研究所发现的新的等位变异类型,占总变异类型的2.4%。此外,杂合带型以及无扩增产物的分别占总变异类型的3.5%和4.6%。对选取的部分穗发芽抗性不同的材料进行统计分析,结果显示,c带型品种的发芽指数(GI,47.9%)明显高于a带型(GI,22.6%)和e带型(GI,24.3%)的品种,但c带型的品种中也存在GI值较低的高抗穗发芽品种,而a带型和e带型的品种中同时也出现了GI值较高的感穗发芽品种,说明小麦穗发芽的遗传机制比较复杂,其抗性不仅仅受Vp1B3基因控制,而是多种因素共同作用的结果。

穗发芽抗性相关分子标记Tamyb10D和Vp1B3在红白粒小麦中的有效性验证

为了筛选出有效的穗发芽抗性相关分子标记,利用240份小麦品种(系)4年的整穗发芽率数据对Tamyb10D和Vp1B3标记的有效性进行了验证。结果表明,(1)红粒比白粒抗穗发芽;(2)在不区分红白粒的情况下,两标记可用,Tamyb10D标记相对更好;(3)在区分红白粒的情况下,Tamyb10D标记仅在红粒中可用,而Vp1B3标记不可用;(4)Tamyb10-D1b和Vp-1Bc基因型在红粒中的出现频率高于白粒,特别是前者差异大(红粒、白粒分别为64.79%和1.78%)。由此推断,在不考虑子粒颜色时,两标记与穗发芽抗性的相关性主要是由其与红色子粒的相关性决定的,而非其自身作用。综上所述,Tamyb10D标记可用于红粒抗穗发芽种质筛选,Vp1B3标记不可用于红粒和白粒抗穗发芽种质筛选。

四个小麦抗穗发芽分子抗性标记有效性的验证与评价

成熟期穗发芽是一种世界性灾害,严重影响小麦品质和产量。本试验利用已报道的4个与穗发芽抗性相关的标记,即STS标记MST101、STMS标记wmc104、QTL位点Xgwm155与Vp1B3,结合穗发芽率分析,对95份中国小麦地方品种和历史品种的穗发芽抗性进行筛选,旨在从中筛选出抗穗发芽品种,并对这4个分子标记的有效性进行比较,筛选出可用于种质资源筛选和分子标记辅助育种的高效分子标记。结果表明,Vp1B3和Xgwm155与穗发芽抗性相关,而MST101和wmc104与穗发芽抗性无关。比较而言,Vp1B3更能有效地用于筛选穗发芽抗性品种,但将Vp1B3和Xgwm155结合起来筛选抗穗发芽小麦品种,会提高选择效率。

红粒春小麦穗发芽抗性鉴定及相关分子标记的有效性验证

为了筛选出能鉴定红粒小麦穗发芽抗性的分子标记及抗穗发芽的种质材料,检测了67份红粒春小麦品种(系)的发芽指数,并利用4个与穗发芽抗性相关的标记(Vp1B3、Xgwm155、Xwmc468和Xg-wm397)对这67份品种(系)进行了PCR扩增,分析了扩增片段与发芽指数的关系。结果表明,在67个红粒春小麦品种(系)中,12份材料的发芽指数小于0.001,42份材料的发芽指数介于0.001～0.005,13份材料的发芽指数大于0.005。在4个分子标记中,STMS标记Xwmc468与穗发芽相关,而另外三个标记即STS标记Vp1B3、STMS标记Xgwm397及SSR标记Xgwm155与穗发芽抗性不相关。在发芽指数小于0.001的12份材料中有8份材料经标记Xwmc468鉴定为抗穗发芽基因型。

小麦新品系抗穗发芽特性研究

为了筛选抗穗发芽品系,利用Vp-1基因的STS标记Vp1B3检测了来自河南省新乡市的新麦系列小麦新品系112个,并于收获期进行了室内整穗发芽试验,结果表明,112个小麦品系中Vp-1Ba(感穗发芽)、Vp-1Bb(抗穗发芽)和Vp-1Bc(抗穗发芽)基因型的频率分别为60.71%,0.89%和38.39%,以Vp-1Ba基因型为主。Vp-1Ba基因型品系穗发芽率(24.42%)极显著高于Vp-1Bc基因型品系(16.55%)。同一亲本组合选育出的品系的穗发芽率有很大差异,但Vp-1基因类型基本一致。同一Vp-1类型品系间的穗发芽率有很大差异,故在使用Vp1B3标记时需要与整穗发芽法结合使用。

白粒小麦品种(系)穗发芽抗性机制分析

为了解小麦穗发芽抗性机制,应用与抗穗发芽有关的功能标记Vp1B3、Vp1-b2和Dorm-1并结合整穗发芽、籽粒发芽、籽粒+芒、籽粒+穗轴、籽粒+颖壳和籽粒+芒+穗轴+颖壳共6种发芽试验处理,分析了11个小麦品种(系)的穗发芽抗性机制。结果表明,红粒抗穗发芽对照京9428和京冬8号的抗性受粒色、Vp-1Bc、颖壳或颖壳抑制物控制;9个白粒品种(系)穗发芽抗性均不同程度的受芒和颖壳或它们的抑制物控制;强抗穗发芽品系CA0431的抗性与Vp1B3、Dorm-1和粒色无关,而与其他遗传因素有关;强抗穗发芽品系山东046432属于由Vp-1Bc和Dorm-1控制的基因型;中抗穗发芽品种矮抗58的抗性与穗轴有关;Vp-1Bb基因对CA9550-2的穗发芽作用有待进一步证实;芒和颖壳或它们的抑制物对白粒中感穗发芽品系CA9640、CA0459、CA0493和白粒高感穗发芽品系山东928802和CA0306的穗发芽均有一定的抑制作用,但Vp-1Bb基因型与山东928802和Vp-1Bc基因型与CA0306的穗发芽并无相关。

小麦抗穗发芽品种资源的筛选

[目的]利用已报道的抗穗发芽共显性STS标记Vp1B3,筛选适宜黄淮麦区和长江中下游麦区种植的抗穗发芽白粒小麦品种。[方法]对57份黄淮麦区和长江中下游麦区的主要品种(系)及地方品种于2007年测定种子萌发指数(GI),并用标记Vp1B3对选取的品种做PCR扩增。[结果]标记Vp1B3扩增出抗性条带845、569 bp和感穗发芽条带652 bp 3种类型的片段,其频率分别为7.0%、26.3%和66.7%,且3种基因型品种之间的GI值差异均达到极显著水平。[结论]验证了标记Vp1B3能对不同品种的穗发芽抗性进行有效筛选;筛选出2份GI值<20%的白粒抗穗发芽小麦品种,丰产3号和万县白麦子,可作为穗发芽抗性育种中的有用资源。

利用STS标记检测我国小麦推广品种的抗穗发芽基因型

利用已开发的与穗发芽抗性相关的STS标记Vp1A3和Vp1B3,对我国46份代表性小麦品种进行穗发芽抗性基因的综合筛选。结果表明:用Vp1A3共检测出13种Vp-1A等位基因,分别是Vp-1Aam、Vp-1Aan、Vp-1Aao、Vp-1Abm、Vp-1Abn、Vp-1Agm、Vp-1Agn、Vp-1Ahm、Vp-1Aho、Vp-1Aim、Vp-1Ain、Vp-1Aio、Vp-1Ajm,各占总数的17.4%,8.7%,2.2%,4.3%,4.3%,6.5%,2.2%,2.2%,2.2%,15.2%,28.3%,4.3%,2.2%;用Vp1B3共检测出3种Vp-1B的等位基因,分别为Vp-1Bc、Vp-1Ba、Vp-1Bb,各占总数的71.7%,17.4%,4.3%。通过Vp1A3和Vp1B3的综合筛选,在46份材料中共选出5份抗穗发芽基因型材料,分别是绵阳31、豫麦35、凤麦24、CA0489和山东928802,其Vp-1基因的单倍型分别为:Vp-1Agm和Vp-1Bc,Vp-1Agm和Vp-1Bc,Vp-1Agm和Vp-1Bc,Vp-1Aam和Vp-1Bb,Vp-1Abm和Vp-1Bb。利用Vp1A3和Vp1B3对小麦的穗发芽抗性基因进行综合筛选,提高了选择效率。

新疆小麦品种穗发芽Vp-1基因等位变异的分布

为了给新疆小麦抗穗发芽育种提供理论依据和品种资源,利用Vp-1基因的功能标记Vp1 B3检测了252份新疆小麦品种。结果表明,新疆小麦品种中Vp-1 Ba(感穗发芽)、Vp-1 Bb(抗穗发芽)和Vp-1 Bc(抗穗发芽)基因型的频率分别为54.8%、3.2%和42.0%,以Vp-1 Ba基因型为主。其中,冬小麦中抗、感穗发芽基因型的频率分别为39.2%和60.8%,以感穗发芽基因型为主;而春小麦中抗、感穗发芽基因型的频率分别为55.3%和44.7%,抗穗发芽基因型频率较高。农家品种、引进品种和育成品种中Vp-1 Ba、Vp-1 Bb和Vp-1 Bc基因型的分布频率存在明显差异,依次为80.4%、0.0%和19.6%,39.5%、2.6%和57.9%,54.6%、4.6%和40.8%,农家品种和育成品种都以感穗发芽基因型为主。本研究结果还表明,STS标记Vp1 B3检测方法简单、稳定性好,将其与整穗发芽法和发芽指数法结合使用,有助于提高选择效率。

107份小麦历史品种抗穗发芽基因型的检测

为了在历史小麦品种中鉴定出抗穗发芽的种质材料,利用与小麦抗穗发芽相关的分子标记Vp1A3和Vp1B3对107份我国小麦历史品种的穗发芽抗性进行综合筛选。结果表明,属于抗穗发芽单倍型Vp-1Agm的材料有3份,分别是郑州742、陕农17、内乡5号;属于抗穗发芽单倍型Vp-1Bb的材料有10份,分别是跃进5号、泰山1号、济南12、泾阳60、复壮30、丰抗15、济农2号、北京8号、济南矮6号、京130;属于抗穗发芽单倍型Vp-1Bc的材料有48份。在具有发芽指数的77份材料中,平均发芽指数小于10%的抗穗发芽基因型材料有5份,分别为安选2号、烟农15、郑州683、郑州742、克群。该研究结果为小麦抗穗发芽育种中抗性亲本的选择提供了基因水平的依据,拓宽了小麦抗穗发芽育种亲本的选择范围。