2008—2017年北京市小麦区域试验品种产量性状分析

采用近10年北京市小麦区域试验高水肥组试验数据,分析了参试品种的产量及主要农艺性状表现和变化趋势,以及参试品种性状间的相关关系。结果表明,随着品种育成年份的延后,抽穗期和成熟期呈提前趋势,株高呈降低趋势,穗粒数、千粒重和生育期天数呈减少趋势,籽粒灌浆时间、单位面积有效穗数和产量呈增加趋势。相关分析表明,产量三要素中穗粒数与千粒重呈正相关,有效穗数与穗粒数、千粒重均呈负相关,说明有效穗数和穗粒数之间、有效穗数和千粒重之间均为相互制约的关系。产量与其构成三要素间均呈正相关,相关系数由高到低依次为千粒重、穗粒数、有效穗数,说明在产量构成三要素中,千粒重对产量的贡献最大,其次是穗粒数,有效穗数的贡献最小。因此,北京地区在选育小麦高产品种时应重点考虑千粒重对产量的影响,适当增加穗粒数,同时注意协调有效穗数和穗粒数的矛盾。

小麦AFLP片段序列多态性分析和AFLP-SCAR标记的研究

为了解相同长度的AFLP片段中DNA序列的多态性,对70条小麦AFLP片段进行回收、克隆以及测序分析,比较了不同品种间相同长度的AFLP片段、一条AFLP片段的不同单克隆以及品种间非多态性AFLP片段的DNA序列。对70个片段构成的98对同长片段进行DNA序列比对,结果表明：（1）只有3对片段的序列100%相同,其他95对片段之间DNA序列差异为1%-70%;（2）不同小麦品种间同长的AFLP片段中普遍存在DNA序列完全不同、部分不同和具有SNP的现象;（3）一条回收的AFLP带纹的不同单克隆之间也存在DNA序列完全不同、部分不同和具有SNP的现象;（4）品种间有些非多态性AFLP片段的DNA序列也存在多态性。揭示了小麦三套基因组间AFLP等位基因的多态性,以及不同AFLP位点同长片段的DNA序列多态性,对AFLP标记的使用提出了一些不同看法,并提出了利用AFLP片段的序列多态性设计SCAR引物的方法。

小麦区试品系DUS测试的分子标记

为了确定测试小麦(Triticum aestivumL.)区试品系特异性、一致性、稳定性(DUS)的分子标记,采用156个来自我国不同麦区的品种对SSR、EST-SSR和AFLP-SCAR标记的1334对引物进行筛选,根据在染色体上分布均匀、多态性信息指数较高、带型清晰、不同等位变异的带型易于区分及PCR产物稳定的原则,筛选出105对小麦品种DUS测试的分子标记引物,包括63对SSR引物、21对EST-SSR引物和21对AFLP-SCAR引物,可以检测122个位点的754个等位变异,平均每条染色体上被检测位点5.8个,平均每个位点包含7.2个等位变异。根据DUS测试的需求、引物的染色体分布、PIC值大小和带型特点,将105对引物分为21对核心引物、29对一级备用引物和55对二级备用引物。核心引物分辨力较高,可以完成约80%品系的特异性检测,约95%品系的种子纯度检测和约60%品系的一致性、稳定性检测;备用引物用于确定品系DNA位点纯合率和相似品种(系)之间的遗传相似系数,以判断DNA指纹相同或相似的品种(系)之间的相似性和特异性,评价核心标记中具有非纯位点的品系的DNA位点纯合度,同时完成核心引物未能完成的少数品系的种子纯度检测。通过在2006—2007、2007—2008、2008—2009年度对464个冬小麦区试品系DUS测试中的应用,证明105对引物具有很好的代表性和实用性,可以完成90%以上参试品系的DUS检测。

以DNA位点纯合率评价小麦品种的一致性和稳定性

为了解小麦杂交组合高世代株系和我国小麦品种的DNA位点纯合率,及其评价小麦品种一致性和稳定性的可行性,采用172对SSR、99对EST-SSR和76对AFLP-SCAR引物,检测了10个F4代株系、10个F5代株系和511个品种的DNA位点纯合率。结果表明,F4代和F5代株系的DNA位点纯合率分别为82.1%～94.5%和95.7%～99.4%。根据F5代500个单株的DNA纯合位点比率,推测出F6代株系的DNA位点纯合率为98%～100%。在511个品种中,有10%的品种其DNA位点纯合率低于95%。通过比较证明,DNA位点纯合率越高品种的一致性和稳定性越好。对2006—2009连续3个年度国家冬小麦区域试验品种的检测证明,DNA位点纯合率高于95%的大多数品种和DNA位点纯合率为90%～95%的少数品种具备一致性和稳定性;DNA位点纯合率低于90%的品种不具备一致性和稳定性。说明可以将DNA位点纯合率作为评价小麦品种一致性和稳定性的辅助标准。并提出了以20个个体为样本、检测50个DNA位点的小麦品种DNA位点纯合率检测方法以及检测方法中需注意的细节。

小麦小穗不同粒位粒重形成的生理特性差异

为探明小麦小穗上不同粒位籽粒粒重形成的生理机制,明确限制小穗上位弱势粒充实的主要原因,本试验选用大穗型小麦品种泰农18(TN18)和多穗型小麦品种山农20(SN20)为材料,调查检测了灌浆过程中小穗上不同粒位籽粒内源激素、可溶性糖、全氮含量的动态变化以及籽粒与籽粒柄连接处横面的组织结构与不同粒位籽粒粒重的关系。花后籽粒灌浆过程中灌浆速率与籽粒内GA和IAA含量呈极显著或显著相关,小穗基部籽粒中较高的GA和IAA含量可使蔗糖向淀粉转化开始早,籽粒分化快,灌浆速率高,是小穗基部籽粒粒重高的生理机制;扫描电镜图显示小麦籽粒灌浆初期小穗基部籽粒柄维管束横面面积明显大于上位籽粒,微观空隙小且排列较整齐,有利于同化物和生理活性物质的运输,是小穗基部籽粒粒重增长快、灌浆速率高的解剖学基础.

利用分子标记筛查小麦相似品种(系)

在每年的小麦区域试验中均发现一些参试品系高度相像或与审定品种高度相像,为此需建立从大量品种中筛查相似品种的方法。本文比较了547个国家冬小麦区域试验品系及134个国审品种的分子标记遗传相似系数(GS)和主要农艺性状及表型,发现绝大多数相似品种(系)间的GS大于0.90,依此确立了用分子标记筛查相似品种的方法体系,解决了无法从大量品种中查找相似品种(系)的问题。

醇溶蛋白法和SSR标记法检测小麦种子纯度的比较

为了比较SSR标记法和醇溶蛋白法检测小麦种子纯度的准确度,以参加冬小麦区域试验的8个品系为试材,利用SSR标记法和醇溶蛋白法分别检测8个品系中的杂株,以田间表型鉴定结果为对照。结果表明,在800个单株(每个品系取100个单株)中,醇溶蛋白法和SSR标记法分别检出44和55个杂株,田间表型鉴定出49个杂株。这49个杂株中,有41株同时被SSR标记法和醇溶蛋白法鉴定出来,另有8株仅被SSR标记法鉴定出来。证明SSR标记法检测小麦种子纯度较醇溶蛋白法更加准确。

二系杂交小麦混播制种技术研究与利用

二系杂交小麦技术体系是我国原创的利用不育系实现杂交小麦产业化应用的重要成果,其高效制种技术是杂交小麦产业化发展的核心关键技术,选育高配合力和异交性状优良的不育系与恢复系能够有效提高制种异交结实率和产量.本研究通过2016~2020年间二系杂交小麦相关制种试验,对制种过程中的影响因素和效果进行研究,发现恢复系花粉传播距离、花药大小、花药外露率、花粉量和不育系的开颖角度、柱头外露率等异交生物学性状与异交结实性能有显著相关性;父本花期比母本晚2~3 d能够实现时空协同和生理协同的有效配制.按照父本比例5%对父母本进行混播制种比行比制种产量显著提高28.2%.2019~2021年度,在南阳地区进行规模化混播制种生产效果突出,BS1453/JS1规模化制种产量达到5273.4 kg/hm^(2),为二系杂交小麦推广应用和产业化提供了理论与技术支撑.

小麦穗部组织EST-SSR标记引物开发及其在小麦遗传多样性分析中的应用

为了筛选光温敏雄性不育系（PTGMS）小麦穗部的EST—SSR分子标记，探讨其EST—SSR标记用于小麦品种遗传差异研究的可行性，用SSRSCAN软件对PTGMS小麦穗部的3264条EST序列进行SSR位点查找，结果得到108条含有SSR标记的序列。设计64对引物并进行PCR扩增及非变性聚丙烯酰胺凝胶（PAGE）电泳。结果显示，64对引物中有41对能在42个小麦品种中扩出PCR条带，有多态性条带的为36对，具有较高的扩增效率。聚类分析结果显示，42个小麦品种的遗传相似系数在0．64～0．87之间，3个PT—GMS小麦品种具有较高的遗传相似系数。

小麦光温敏雄性不育系BS366育性的遗传分析

采用植物数量性状主基因＋多基因混合遗传模型对光温敏雄性不育小麦套袋自交结实率的遗传模型进行判别和遗传参数估计。结果表明：小麦光温敏雄性不育系BS366的自交结实率受2对主基因控制，主基因遗传率比较高，达到了63．66％～85.23％，不同组合和世代间具有一定差异；多基因遗传率0．49％～18．45％，说明小麦光温敏雄性不育性受主基因控制，环境因素影响相对较小，环境方差占总方差的14．29％～26．85％，因此在转育新不育系时可以对不育性进行早代选择。

小麦新品种京花12号产量构成因素的相关分析与通径分析

为探讨京花12号的产量构成因素对产量的影响及相互关系,以2014—2017年北京市小麦预备试验、区域试验和生产试验的数据资料为依据,对京花12号的产量与产量构成因素进行相关分析和通径分析。结果表明:京花12号平均穗数659.58×104穗·hm^-2,穗粒数26.78粒,千粒重41.78 g;产量三要素与产量的相关程度为穗数>千粒重>穗粒数;偏相关分析表明,穗数、穗粒数、千粒重与产量间呈显著或极显著正相关,各产量构成因素间相互制约;回归分析表明,穗数(X 1)、穗粒数(X 2)、千粒重(X 3)与产量(Y)间的线性回归关系极显著,京花12号产量形成的65.315%是由产量构成三要素直接贡献的;通径分析表明,穗数对京花12号的产量贡献最大,穗粒数次之,千粒重相对较小。根据分析结果得到京花12号的高产栽培策略,即在合理增加穗数的基础上,主攻穗粒数、同时兼顾稳定穗粒重来提高产量。

北部冬麦区冬小麦区试品种(系)的稳定性和适应性分析

为客观准确地评价区域试验中北部冬麦区冬小麦新品种(系)的丰产性和稳产性,以2014-2015年度国家北部冬麦区水地组冬小麦品种(系)区域试验产量数据为资料,应用AMMI模型对小区产量的基因型、环境和基因型与环境(G×E)互作进行了研究。结果表明,稳定性最好的为农大3486、京农12-79,较好的有科遗4174、长6794、中麦93,较差的为航麦109、晋太102、众信7198;试点以天津武清、山西榆次、新疆阿拉尔、河北遵化、山西屯玉分辨力较高,河北固安、河北滦县、北京顺义、北京昌平分辨力较低。在对区域试验中品种(系)稳定性和试点的分辨力进行判定时,综合使用双标图和稳定性参数两种方法,既直观又准确。