小麦miRNA靶基因的体外实验验证

miRNA是一类内源非编码单链小RNA,广泛存在于动植物中,主要通过切割靶基因或者抑制靶基因表达参与细胞分化、生长和发育等多种生物学调控。目前缺少一种快速简便验证miRNA靶基因的方法。本研究基于前期筛选到的小麦特有的miRNA——Tae-miR9666a,合成其前体及前体突变体,并连接到表达载体上,构建含有GFP(绿色荧光蛋白)标记的靶基因过表达载体,共转化烟草,通过观察GFP的荧光亮度判断靶基因的切割情况,以此来验证miRNA与靶基因的相互作用。结果发现,共转miRNA前体的烟草叶片的荧光亮度较低,表明靶基因被miRNA切割,其后的GFP无法正常表达;共转miRNA前体突变体的烟草叶片的荧光亮度与单转靶基因的相当,表明miRNA前体突变体未切割靶基因,导致GFP正常表达。本实验有效证明了miRNA的靶基因切割情况,也表明利用烟草验证miRNA与靶基因相互作用是可行的。

小麦四个抗白粉病基因的KASP标记检测

为提高Pm13的检测效率,了解Pm21、PmV、Pm12和Pm13共4个小麦抗白粉病基因在山东小麦育种中的利用情况,本研究通过测序和引物设计成功转化了Pm13的KASP标记,并采用4个基因的KASP标记对2022—2023年山东省小麦高产区试组和强筋区试组的140份参试品系和2份区试对照品种进行检测,结果显示140份材料均不含上述4个基因,表明它们在山东小麦育种中应用较少。本研究可为利用KASP标记开展小麦抗白粉病基因的分子标记辅助选择提供参考,促进其育种应用。

全粉SDS沉淀值评价小麦育种高代材料品质的研究

对147个小麦高代育种材料的全粉SDS沉淀值及其与面团揉混特性参数和Zeleny沉淀值的相关性进行分析,结果表明:SDS沉淀值与形成时间和峰值宽度均为正相关,相关系数分别为0.75和0.46,与衰落角为负相关,相关系数为-0.62;SDS沉淀值与Zeleny沉淀值为显著的正相关,相关系数达0.77。这说明全粉SDS沉淀值能够在一定程度上反映面团的耐揉性和弹性,且与Zeleny沉淀值反映的蛋白质特性在很大程度上是一致的。因此,全粉SDS沉淀值可以作为面粉品质快速评价的指标,特别是在种子量较少的小麦育种筛选世代。

基于90K芯片SNP标记的小麦遗传图谱构建及抗纹枯病QTL定位

为挖掘定位小麦抗纹枯病QTL,以莱州953×山农辐63的F_(2∶3)为作图群体,用Illumina Wheat 90K芯片检测F_2单株的基因型,并用QTL IciMapping 4.1软件绘制该群体的遗传连锁图谱;在自然发病条件下,鉴定分离群体的抗、感表型,利用QTL IciMapping 4.1进行抗纹枯病QTL定位分析。结果表明,构建的小麦遗传连锁图谱包含21个连锁群,覆盖了小麦的21条染色体,图谱总长度5 528.12 cM,平均图距5.25 cM;共检测到6个分布于小麦1A、1B、2A、3A、7A和7D染色体上的加性QTL位点,单个QTL的贡献率为3.24%～10.37%。该结果可为小麦抗纹枯病QTL精细定位与相关基因克隆奠定基础,也为小麦抗纹枯病分子标记辅助选择育种提供了理论依据。

94份小麦育种亲本的功能基因分子检测

为了掌握小麦育种亲本重要性状功能基因的等位基因变异情况,利用42个功能基因KASP标记对94份育种亲本进行了分子检测。结果表明,1B/1R易位系占比30%;Rht-D1是主要的矮秆基因,占比80%;与产量相关的TaCwi-A1-1、GW2-6B、TaSus1-7B优异等位变异占比均大于85%,TaGS2-B1、TaGS5-A1、TaGW2-6A、TEF-7A在30%左右,TaGASR7-A1和TaMoc-A1小于10%;与品质相关的Glu-A1、Lox-B1、Pinb-D1优异等位变异占比70%左右,而Zds-D1高达99%,Glu-D1、Zds-A1、TaPds-B1在25%左右;与抗性相关的Lr46优异等位变异占比93%,1-feh-w3为66%,Vp1B1和Lr14a在50%左右,TaSdr-B1为21%,Lr68为15%,而Fhb1、Sbm1、Lr34、Sr2、Pm21在5%以下;光周期、春化和开花期相关基因的优异等位变异占比均较高。本研究明确了优异等位变异占比均较低的功能基因,为下一步育种亲本的有效利用奠定了基础,也为利用KASP标记开展分子标记辅助选择提供了参考。

黄淮麦区砂姜黑土强筋小麦品种面食制作品质研究

以现代农业产业技术体系重点项目"黄淮麦区砂姜黑土强筋小麦产业化技术研究"筛选出的13个强筋小麦品种为材料,研究其面包、面条制作品质及相关品质特性。结果表明,半数以上品种的面包制作品质较好,和面时间超过3.0 min的品种其面包内部结构纹理均匀细腻、色泽亮乳白色、口感好;面条制作品质的色泽、表观、光滑性和食味均较好,品种间差异主要表现在适口性和粘弹性;品种济麦20、西农979、郑麦7698、济南17和郑麦9023等具有优良的面包制作品质;郑麦366、济麦20和西农979等的面条制作品质优良,鲜面片24 h内的色泽变化较小,淀粉糊化的峰值粘度较高,干面条和煮后面条的品质均较好。

小麦远缘杂交现状、抗病基因转移及利用研究进展

小麦近缘植物中含有丰富的抗病、抗逆和抗虫等基因,是小麦育种的优异基因源。通过远缘杂交可以将近缘植物优异基因转移给小麦,创制包括双二倍体或部分双二倍体、附加系、代换系和易位系等在内的小麦-近缘植物异染色体系。这些含小麦近缘植物血缘的异染色体系是研究物种染色体行为与进化、基因定位与作图的重要素材,也是拓宽小麦的遗传基础、抵御小麦重要病虫害、增加小麦产量和提升小麦品质的重要物质基础。为了更加清晰地了解小麦远缘杂交概况及小麦近缘植物抗病基因向小麦的转移,也为今后小麦远缘杂交研究和种质资源的开发利用提供参考,文中对小麦族物种分类、小麦远缘杂交的定义与意义、小麦族山羊草属、黑麦属、偃麦草属、簇毛麦属、冰草属、大麦属、披碱草属、赖草属、新麦草属以及旱麦草属物种与小麦远缘杂交现状和异染色体系创制情况进行了概括,并对来源于小麦近缘植物被正式命名的17个抗条锈病基因、35个抗叶锈病基因、30个抗秆锈病基因、41个抗白粉病基因、3个抗赤霉病基因、1个抗麦瘟病基因、1个抗叶枯病基因、1个抗颖枯病基因、4个抗褐斑病基因、2个抗眼斑病基因、1个抗梭条花叶病基因、2个抗线条花叶病基因和2个抗禾谷类黄矮病基因向小麦的转移情况及其所在染色体的位置信息进行了归纳。小麦-黑麦1RS·1BL易位系、1RS·1AL易位系和小麦-偏凸山羊草2NS/2AS易位系等抗病优良种质的育成与利用在世界小麦育种史上做出了突出贡献,然而,这仅仅得益于对少数抗病基因的利用。与目前已经被命名的基因数量相比,被利用到小麦育种中的抗病基因相对较少。文中分析了当前已命名抗病基因利用情况比例偏低的原因,并对今后如何利用这些抗病基因提出了建议。同时,还列举了已克隆的源自小麦近缘植物的抗病基因,并对克隆这些基因的方法以及今后可能的研究热点进行了分析,认为加强无遗传累赘的小麦-近缘植物易位系的创制与应用仍可能是今后小麦育种材料创新与新品种培育的一个重要发力点。

部分CIMMYT小麦种质的耐盐性鉴定与评价

为了筛选耐盐小麦新种质,以耐盐小麦品种青麦6号为对照,分别在小麦苗期以相对盐害指数、芽期以根系盐害易感指数和相对苗长为鉴定和评价指标,对选自国际玉米小麦改良中心(CIMMYT)的417份小麦材料进行耐盐性筛选与鉴定。结果显示,有39份小麦种质的耐盐性优于对照,经相关分析和主成分分析发现,总根长SSI值可作为根系耐盐指标用于耐盐性综合评价;结合总根长SSI值、盐害指数和相对苗长的隶属函数综合值进行聚类分析发现,cm58、cm163、cm439和cm440四份小麦种质的耐盐性优于对照青麦6号,是研究小麦耐盐性和培育耐盐小麦新品种的优异材料。

小麦光合器官对不同穗位和粒位粒重及蛋白质含量的影响

为探明小麦叶片与非叶光合器官对不同穗位和粒位籽粒发育的影响,以济麦22为试验材料,开花期设置剪叶、包穗、包茎等7种处理,分析了不同处理下不同穗位和粒位粒数、粒重和蛋白质含量的差异。结果表明,小麦穗对穗上部和下部弱势粒数影响显著,与叶片共同作用对穗上部强势粒数及穗中部和下部粒数,以及与茎和叶片共同作用对穗上部粒数、穗中部和下部弱势粒数均影响显著;穗对不同穗位强势粒重和穗上部弱势粒重影响显著,旗叶对穗中部和下部强势粒重、穗上部和中部强势粒重及穗下部粒重影响显著;包穗、剪旗叶和剪倒二叶处理显著提高穗上部强势粒及穗中部和下部籽粒蛋白质含量;剪倒三叶和剪倒四叶+剪倒五叶处理显著提高穗下部强势粒蛋白质含量;同一穗位的强势粒蛋白质含量大于弱势粒,不同穗位籽粒的平均蛋白质含量表现为穗下部>穗中部>穗上部;同一穗位的弱势粒蛋白质含量变异系数大于强势粒,穗上部的籽粒蛋白质含量变异系数大于穗中部和下部。因此,建议小麦育种中应注重穗光合选择,适当增加小穗排数,减少高穗位粒数,可能是提高小麦产量潜力和改善品质的重要途径。

小麦-近缘物种染色体系耐盐性鉴定及分子标记筛选

为挖掘小麦-近缘物种耐盐种质,对215份小麦-近缘物种染色体系进行了耐盐性筛选与鉴定。结果表明,小麦-高大山羊草6S^l附加系和小麦-纤毛披碱草1Y^c附加系的萌发期耐盐性显著优于普通小麦中国春(CS),但仅后者的幼苗期耐盐性显著优于CS,说明纤毛披碱草1Y^c染色体上可能含有耐盐基因。为了获得1Y^c染色体特异标记,以小麦-纤毛披碱草1Y^c附加系及CS为材料,筛选染色体第一同源群PLUG引物,结果显示,TNAC1007、TNAC1028和TNAC1034为耐盐小麦-纤毛披碱草1Y^c附加系的特异引物,扩增条带大小分别为500bp、700bp和500bp。利用上述3对引物对一套小麦-纤毛披碱草附加系进行扩增,结果发现,上述3个多态性PLUG片段为纤毛披碱草1Y^c和1S^c染色体共有的分子标记,可用于辅助筛选与鉴定小麦-纤毛披碱草1Y^c或1S^c染色体重组体。

小麦四个多效抗病基因的分子检测

锈病和白粉病是小麦的主要病害,目前小麦中已发现的多效抗病基因有四个,包括Lr34/Yr18/Pm38/Sr57、Lr27/Yr30/Sr2、Lr46/Yr29/Pm39/Sr58和Lr67/Yr46/Pm46/Sr55,这些基因在我国的利用程度不高。为了明确这4个多效抗病基因用于育种的情况,本研究对来自世界各国的367个小麦品种(系)进行了分子标记检测。在所有检测的材料中,有174份材料至少携带1个多效抗病基因,其中携带Lr34的有23份,携带Sr2的有12份,携带Lr46的有138份,携带Lr67的仅有对照品种;有8份材料携带2个基因,分别是郑麦9023、西农1376、德抗961、Pavon76、TX03A0148、lasen、MV LAURA和Mason/Jagger;仅有Aca 801携带3个基因。

小麦响应逆境胁迫的蛋白质组学研究进展

小麦生长发育过程中会受到多种逆境胁迫的影响,在胁迫条件下,小麦可通过改变自身的蛋白质表达水平对各种胁迫作出响应。蛋白质组学研究能够全面揭示小麦响应胁迫时其细胞内蛋白质的动态变化规律,鉴定差异表达的蛋白质,并发现胁迫响应相关的标志物,是小麦抗逆生物学研究的重要组成部分。本文简要综述了蛋白质组学技术在小麦响应非生物(低温、高温、干旱、盐碱)和生物(病原菌)胁迫上的最新进展,并对其应用前景进行了展望,以期为深入研究小麦响应逆境胁迫的分子机制提供参考信息。

山东省12个主栽小麦品种(系)抗叶锈性分析

本研究旨在明确山东省12个小麦主栽品种(系)抗叶锈性及抗叶锈基因,为小麦品种推广与合理布局、叶锈病防治及抗病育种提供依据。利用2015年采自山东省的5个小麦叶锈菌流行小种的混合小种对这些材料进行苗期抗性鉴定,然后选用15个小麦叶锈菌生理小种对这些品种(系)进行苗期基因推导,并利用与24个小麦抗叶锈基因紧密连锁(或共分离)的30个分子标记对其进行抗叶锈基因分子检测。结果显示,山东省12个主栽小麦品种(系)苗期对该省2015年的5个小麦叶锈菌混合流行小种均表现高度感病。通过基因推导与分子检测发现,济南17含有Lr16,矮抗58和山农20含有Lr26,其余济麦系列、烟农系列、良星系列等9个品种(系)均未检测到所供试标记片段。此外,本研究还对山东省3个非主栽品种进行了检测,结果发现,中麦175含有抗叶锈基因Lr1和Lr37,含有成株抗性基因;皖麦38只检测到Lr26,济麦20未检测到所供试标记片段。综合以上结果,山东省主栽小麦品种(系)所含抗叶锈基因丰富度较低,尤其不含有对我国小麦叶锈菌流行小种有效的抗锈基因,应该引起高度重视,今后育种工作应注重引入其他抗叶锈基因,提高抗叶锈性。

小麦春季抗寒性研究进展

近年来气候异常现象频繁发生,春季低温冻害已成为影响小麦生产的限制因素之一。关于小麦春季抗寒性已开展大量研究,并取得一定进展。本文根据国内外相关研究报道分别从小麦对倒春寒敏感期的鉴定、响应倒春寒的生理生化、倒春寒对小麦产量及其构成因素的影响、小麦春季抗寒性分子生物学研究等方面进行概述,并据此探讨了此领域研究中存在的问题及今后可能的研究思路。

小麦-近缘物种染色体系的高分子量麦谷蛋白亚基组成及白粉病抗性

为了挖掘小麦近缘物种的高分子量麦谷蛋白新亚基和抗白粉病基因新类型,以小麦品种中国春和Alcedo(来自德国)为对照,对133份小麦-近缘物种染色体系进行了高分子量麦谷蛋白亚基(HMW-GS)分析和白粉病抗性调查。HMW-GS分析发现,25份材料与对照小麦的HMW-GS类型不同,其中,含外源染色体HMW-GS的有16份;亲本部分HMW-GS发生沉默的有2份;含外源染色体HMW-GS且亲本的部分HMW-GS发生沉默的有7份。在含外源HMW-GS的材料中,73.9%的HMW-GS来自于小麦近缘物种第1同源染色体,17.4%的HMW-GS来自第2、3和5同源染色体。白粉病抗性调查显示,尾状山羊草E#1、两芒山羊草2Mbi#1、沙融山羊草4Ssh#8、高大山羊草6Sl#3和簇毛麦5V#3S染色体上可能含有抗小麦白粉病新基因,值得进一步向小麦转育。本研究发现的新HMW-GS和潜在抗小麦白粉病新基因为利用这些资源进行小麦抗病育种与品质改良打下了坚实的基础。

小麦几个多效抗病基因的利用现状及展望

小麦是中国最重要的粮食作物之一,对全球粮食安全有重要意义。锈病和白粉病是小麦的毁灭性病害。小麦多效抗病基因在成株期同时对上述病害具有持久抗性,将其用于小麦抗病育种有积极作用。目前,已发现4个小麦多效抗病基因,这些基因主要来源于国外春麦品种,但单个基因的抗病效应较小,聚合多基因可以提高抗病效果。已有研究显示,同时含有2个以上多效抗病基因的小麦品种(品系)仍较少,据此,本文对几个小麦多效抗病基因的利用现状进行综述,并对其成因进行分析,以期为今后多效抗病基因资源的利用提供参考。

耐盐小麦种质筛选、鉴定与评价

为筛选、鉴定和评价耐盐小麦种质,本研究以耐盐小麦品种青麦6号、德抗961以及普通小麦品种济麦22、济麦23为材料,进行7个盐浓度梯度筛选,结果表明,2. 0%盐浓度可以作为小麦芽期耐盐性筛选浓度。利用该盐浓度对1 526份小麦品种(系)进行筛选,发现其相对盐害指数从0. 19~1. 00不等,随着盐害指数升高,供试材料数呈抛物线式上升;其中盐害指数低于0. 5、0. 4、0. 3的材料分别有60、19、3份。以青麦6号和德抗961为对照,对盐害指数低于0. 3的济麦21、济麦262以及济麦22、济麦23等品种进行室内苗期耐盐性鉴定和盐碱地条件下的农艺及产量性状测定,结果显示:济麦262的苗期耐盐性优于其它5个小麦品种;低盐(0. 1%)胁迫对济麦22的农艺性状影响较小;盐胁迫对小麦旗叶的影响大于对株高的影响;济麦22、青麦6号和济麦262的产量较高。

小麦富硒研究进展

目前,硒元素营养失衡已严重影响人类健康,中国约7亿人口生活在低硒地区,而小麦作为人们的主要食物,其籽粒中硒元素含量普遍较低。通过土壤施用和叶面喷施硒肥等途径来增加小麦籽粒内部硒元素累积量,进而改善人体硒营养水平被认为是经济有效的手段,这也引起了国内外学者的广泛关注。本文概述了小麦对硒的吸收、转运和分布特点,提高小麦籽粒硒含量的途径、影响因素,富硒小麦的加工工艺及产业发展中存在的问题,并对今后富硒小麦产业的研发做出了展望。

缺铁胁迫对小麦苗期叶绿素含量的影响及SPAD值的GWAS分析

小麦叶绿素含量与产量密切相关,而SPAD值与叶绿素含量呈显著正相关。本文以保存的189份山东省小麦种质资源为研究对象,测定缺铁胁迫下小麦苗期叶片的SPAD值,并进行全基因组关联分析(GWAS)。结果表明,正常培养条件下,SPAD值均值为39.18,变幅为28.33~48.19;缺铁胁迫条件下,SPAD值均值为3.56,变幅为0.07~12.87;胁迫指数均值为-90.89,变幅为-99.83^-68.06,品种间存在极显著差异。利用可变类平均法进行系统聚类,欧式距离为10时,可划分为5大类群。根据不同类群缺铁胁迫SPAD值和胁迫指数的变化特点,供试小麦材料可分为铁耐受型、中间型和敏感型。全基因组关联分析结果显示,在正常处理下,检测到与SPAD值显著关联的SNPs位点23个,分布于1A、2A、2D、3A、3B、4A、4B、4D、5A、5D、6A、6B、6D和7B等染色体上,其中在3B染色体上检测到4个显著的SNPs位点,可能存在与叶绿素含量相关的基因。对于铁耐受型小麦材料的利用,有助于小麦产量和适应性相关性状的遗传改良;对关联SNPs位点的深入研究,有利于深入了解铁与小麦叶绿素合成和调控的遗传机制。

利用智能温室鉴定小麦灌浆期耐热性

灌浆期高温胁迫会对小麦产量和品质造成严重影响。建立有效的小麦耐热鉴定技术,对耐热小麦新品种培育、耐热种质资源筛选以及小麦耐热机理研究具有重要意义。本研究以21个黄淮麦区小麦品种(系)为材料,通过在智能温室设置高温胁迫处理并比较不同耐热指标,确定利用智能温室鉴定小麦灌浆期耐热性的方法。结果表明,35℃是利用智能温室鉴定小麦灌浆期耐热性较为适宜的高温胁迫温度;主穗粒重最能客观反映小麦品种(系)受高温胁迫影响的程度,是判定智能温室小麦品种(系)灌浆期耐热性的主要指标。利用智能温室对小麦进行耐热性鉴定,不受周围环境及气候因素影响,可以精准控制温度、光照、湿度等因素,对小麦耐热性划分更加精准可靠。根据该技术判定小麦品种郑麦7698、安农0711、淮麦33、烟农19和济麦23具有较好的灌浆期耐热性。