山东省近年来审定小麦品种农艺和品质性状演变分析

【目的】研究近年来山东省审定小麦品种的农艺性状和品质指标的演变情况,为小麦育种和生产提供借鉴。【方法】统计1999年至2010年山东省审定的55个小麦品种的18项农艺和品质指标,并对其演变情况和相关性进行了分析。【结果】山东省近年审定品种产量水平呈显著上升趋势,平均每年提高61.65 kg.hm-2,但产量三要素中单位面积穗数和穗粒数变化不明显,只有粒重呈显著上升的趋势,尽管相关系数非常低。生育期平均每年缩短0.57 d,株高、最大分蘖数呈下降趋势,成穗率逐年上升。高产品种单位面积穗数较多,成穗率显著较高,提高成穗率、增加单位面积穗数可能是进一步提高产量潜力的关键。山东省近年审定品种蛋白质和湿面筋含量指标相对较高,但Zeleny沉降值和稳定时间等指标相对较低,指标间不协调。籽粒容重、湿面筋含量和吸水率等指标呈逐年上升的趋势,蛋白质含量、形成时间和稳定时间呈下降的趋势。优质品种粒重显著较低,这也是提高其产量潜力的重点改良性状。总体来看,产量及农艺性状与品质指标负相关,但二者之间在一定范围内还是可以协调的,山东省小麦高产优质育种仍有相当大的空间,育种实践也证明了这一点。【结论】山东省近年来育成小麦品种产量水平稳步提高,中多穗品种更适合山东气候和生产条件,单位面积穗数接近600 m-2、穗粒数40粒、粒重40 mg以上。山东省近年来审定品种总体品质状况较差,而且各项品质指标非常不协调,小麦品质遗传改良研究急需加强。

山东省旱地小麦主要农艺和产量性状与气象因子的相关性分析

分析了山东省近8年小麦生育期内气象三因素变化及旬气象因子与旱地小麦主要农艺和产量性状的相关性。结果表明:2003～2010年小麦生育期内降水量减少和日照时数增加的趋势较为明显,积温呈降低的趋势,但变化不明显。生育期内84个气象因子中有25个因子与旱地小麦主要农艺或产量性状呈显著或极显著相关,其中旬降水量有6个因子,旬日照时数有9个因子,旬平均气温有10个因子。因此,在今后旱地小麦品种选育过程中,应结合日照和气温等气象因子变化特点进行选择,从而提高选育成功率。

1211份山东省小麦育种材料产量及相关性状分析

为探索山东省小麦近年来产量及其相关性状的改良情况,为小麦育种和生产提供参考,以济麦22为对照,对2010—2015年度山东省参加小麦高肥区域试验的1 211份品系的产量、产量构成因素及其相关性状进行分析。结果表明,济麦22生育期呈显著下降趋势,株高显著增加,容重下降,成穗数呈增加趋势,穗粒数和千粒重下降,但产量平均每年升高95 kg/hm^(2)。供试材料的生育期总体呈缩短趋势,株高缓慢下降,容重与济麦22差距逐渐缩小。供试材料总体呈减产趋势,其中增产幅度超过3%的材料仅14.86%,提高产量的育种难度加大。从产量三因素看,通过增加穗粒数来提高产量的风险非常大,千粒重的改良也因其较高的遗传力较难实现,而成穗数遗传多样性相对丰富,因此,在增强抗倒伏性的基础上增加成穗数,目前可能更容易实现。LS系列与烟农系列材料增产效果较好,主要原因也是成穗数较高。

山东小麦品种更替过程中光合特性的演变

【目的】探讨山东小麦品种更替过程中光合性能的演变规律,为今后小麦育种提供指导。【方法】选用山东省建国以来8次品种更替过程中的8个主要推广品种,在大田试验条件下测定了生育后期旗叶的叶绿素含量、光合参数和叶绿素荧光参数,成熟时生物学产量、籽粒产量和收获指数(Harvest index,HI)。【结果】山东小麦品种更替过程中,籽粒产量和HI呈正相关性,但生物学产量并没有显著增加。旗叶叶绿素含量、净光合速率(net photosynthetic rate,Pn)、气孔导度(stomatal conductance,Gs)、羧化效率(carboxylation efficiency,CE)、光系统Ⅱ(photosystemⅡ,PSⅡ)实际光化学效率(photochemical efficiency,ΦPSⅡ)和呼吸速率(respiratory rate,R)在开花期到花后10 d达到最大值,然后开始下降,1980年以后选育的品种下降的速率低于1980年以前的品种;生育后期小麦旗叶Pn的下降是由非气孔因素引起的,Pn的初期下降并不是由叶绿素含量的变化直接引起,在此过程中,光合暗反应的羧化酶起了重要作用;灌浆中后期Pn的进一步降低与叶绿素含量、ΦPSⅡ、非光化学淬灭(non-photochemical quenching,NPQ)等密切相关。品种更替过程中,叶绿素含量、Pn、Gs、CE、ΦPSⅡ等指标呈升高的趋势,叶片功能期延长,光合性能得到明显改善,这可能是籽粒产量提高的重要生理基础。但品种更替中呼吸速率呈升高的趋势,影响了同化产物的积累,不利于籽粒产量的提高。【结论】山东小麦品种更替过程中,叶片的光合能力提高,高光合持续期延长,HI和光能利用效率增加,综合性能的改善是品种更替过程中产量不断提高的生理基础。山东小麦品种HI仍有进一步改良的空间,但不能完全依赖株高的降低,必须综合考虑光能利用的各个环节,小麦高光效育种才有可能取得较大的突破。

小麦加工品质相关贮藏蛋白、基因及其遗传改良研究进展

随着小麦以及相关近缘种属基因组测序的完成,各类分子生物学技术应用于小麦品质相关蛋白基因的研究越来越多,新蛋白和新基因的发现为小麦品质遗传改良提供了更大的研究空间。本文简要概述了传统贮藏蛋白的研究现状,着重介绍了目前新发现的与小麦加工品质相关的贮藏蛋白和基因的研究进展,从遗传改良的角度上提出目前存在的问题及发展方向,以期为我国小麦品质研究提供有价值的理论参考,促进品质研究更好的应用于小麦育种的实践。

面条、面包优质兼用小麦研究进展

小麦是我国重要的口粮作物,面条、面包优质兼用小麦更适合我国国情,淀粉理化特性改良是当前选育优质兼用小麦品种的关键。本文综述了选育优质兼用小麦的重要性、可行性以及淀粉理化特性对面条、面包品质的影响及其调控,以期为小麦品质遗传改良提供参考。兼用优质小麦蛋白和面团特性接近优质面包小麦,淀粉理化特性明显优于优质面包小麦,与优质面条小麦相近,具体表现为直链淀粉含量较低,支链淀粉短链比例较高,中链比例较低,小淀粉粒比例较高,中型淀粉粒比例较低,淀粉糊化和膨胀特性好。淀粉理化特性主要源于品种差异,受一系列淀粉合成酶的调控,并受环境因素的巨大影响,因此应进一步加强遗传育种和栽培研究。

1E^e染色体对小麦农艺和品质性状的影响研究

二倍体长穗偃麦草含有抗条锈病、抗赤霉病和耐盐碱等优异基因,是小麦遗传改良的重要基因源之一。为明确1E^e染色体片段对小麦农艺和品质性状的影响,利用1E^e(1A)代换系和中国春为试验材料,多年多点鉴定,农艺性状分析结果表明,1E^e取代1A染色体,不仅降低了旗叶长度和旗叶宽度等农艺性状,而且降低了粒长、粒宽、穗粒数、小穗数和千粒重等产量相关性状,但显著增加了穗长。品质相关性状分析结果表明,1E^e染色体可以显著增加面团最大峰值高度和8分钟带宽,但对蛋白质含量、SDS沉降值、湿面筋含量、面筋指数和峰值高度时间等5个指标上没有显著影响。另外,本研究开发了17个1E^e染色体特异分子标记。总之,1E^e染色体可提高小麦品质,但对产量相关性状有不利影响,本研究开发的分子标记对于进一步打破连锁累赘,创制小麦-长穗偃麦草Glu-Ee1短片段易位系具有重要意义。

优质强筋小麦济麦44面包相关品质的配粉效应研究

为深入挖掘优质强筋小麦济麦44的品质利用潜力,将济麦44和中强筋小麦济麦23的面粉按重量比0∶100、10∶90、20∶80、30∶70、40∶60、50∶50、60∶40、70∶30、80∶20、90∶10、100∶0进行混配,研究其面粉、面团和面包相关品质。结果表明:所有混合粉的蛋白质含量均在14.0%以上;湿面筋含量随济麦44比例的增大而降低,比例低于70%时湿面筋含量均高于30.0%;干面筋值的变化相对比较稳定;面筋指数在比例40%~50%时均大于86.0%,而当比例达90%时则降至79.78%;所有混合粉的吸水率均高于60.0%;稳定时间和粉质质量指数均随济麦44比例的升高而增大,比例为60%时粉质质量指数已达145mm,比例为70%时稳定时间已达15.6min。面包相关品质随济麦44比例增大而呈现不同程度的改善,比例为50%时面包芯色泽评分显著增高;比例为60%时,面包芯质地和面包芯纹理结构的评分均明显增高;比例为70%时,面包出炉高度显著增大、面包体积达最大、外观评分显著增高。综上,济麦44比例为60%~70%时,面粉品质特性、面团流变学特性和面包品质均明显改善,因此与济麦23进行混合配粉时,济麦44的比例控制在60%~70%为宜。

小麦淀粉理化特性遗传改良研究进展

近年来小麦淀粉理化特性遗传改良取得了显著进展,育成一系列高、低直链淀粉含量和糯性小麦,所用方法主要是常规杂交选育,化学诱变和转基因技术也得到广泛应用。但小麦淀粉理化特性遗传改良仍然存在诸多限制,最主要的是种质资源匮乏,另外淀粉检测技术也在很大程度上限制了淀粉特性的改良。

小麦新品种济麦262抗旱性研究

济麦262是新近育成的旱地小麦新品种,目前正在山东省大面积推广应用。本研究旨在明确其拔节期根系和地上部物质积累特性,揭示抗旱节水机理,为培育抗旱节水新品种提供理论指导和评价指标。于2017—2018年,在山东省农业科学院作物研究所济南试验基地,以济麦262及其亲本烟农19和临麦2号为试验材料,于管栽条件下进行雨养和充分浇水两个处理,比较3个品种拔节期根系特性、地上部生物量积累及其对供水的响应特征。结果表明,两种水分条件下3个品种拔节期根系总长度、总表面积和根尖总数在0～30、30～60、>90、60～90 cm土层范围内呈降低趋势;干旱胁迫降低了3个品种多数土层根系量及总根系量。充分浇水条件下,临麦2号和济麦262拔节期根系总长度、总表面积和根尖总数显著大于烟农19;而雨养条件下,济麦262则高于两个亲本,且深层(>90 cm)根系量也更大。此外,与两个亲本相比,济麦262拔节期地上部生物量对水分敏感性低,抗旱系数较高。雨养条件下拔节期根系总表面积与抗旱系数相关性较高,可作为评价品种抗旱性强弱的重要指标。

高产优质兼顾的强筋小麦品种选育方法与实践

自20世纪80年代以来,我国培育了一系列优质强筋小麦新品种。在当前小麦较高产量水平下,如何培育品质和产量协同提高的强筋小麦新品种,是育种者面临的新挑战。笔者在前人研究的基础上,以“目标明确、背景清晰、优优组合”的亲本选配原则、“抓住抗冻抗倒主要矛盾、平衡其他次要矛盾、汰劣选优”的选择方法,成功育成了济麦44等一批高产优质兼顾的强筋小麦新品种(系)。本文详细论述了这些选育方法,以期为全国高产优质小麦育种提供参考。

高大山羊草Pm13染色体片段对小麦农艺和产量性状的影响

含有高大山羊草 Pm13染色体片段的小麦种质R1B对白粉病菌表现高抗。为明确 Pm13对白粉病的抗性遗传特点及高大山羊草染色体片段对小麦农艺和产量性状的影响,利用R1B与高感小麦品种济麦22杂交获得的F_(2∶5)RIL群体进行自然诱发鉴定和分子标记分析。结果表明,发病后,RIL群体的抗、感病株系符合1∶1分离比(χ~2=3.261,χ■=3.841),说明白粉病抗性是由一对基因控制。经分子标记分析,RIL群体白粉病抗性由 Pm13控制,且符合孟德尔单基因遗传规律。RIL群体中抗白粉病组和感白粉病组间,抽穗期、开花期、株高、穗长、每穗可育小穗数、每穗不育小穗数、穗粒数、千粒重、粒长、粒宽、粒周长、长宽比等12个性状均无显著差异(P>0.05),说明高大山羊草染色体片段对这些性状没有明显不利影响。鉴于 Pm13抗性遗传稳定,应加大其利用力度,培育更多含有该基因的抗白粉病品种,发挥其在生产上的应用价值。

药隔期低温对小麦生长发育的影响

选用6个冬小麦品种为材料,采用人工气候室盆栽和药隔期低温胁迫的方法,研究药隔期低温对冬小麦生长发育和穗部结实率的影响。结果显示,药隔期-2℃低温胁迫24 h和48 h对小麦的生长状态、结实率及千粒重均有不同程度的影响,低温胁迫24 h大部分品种结实率降低不明显,胁迫48 h降低幅度明显增大,表明-2℃低温胁迫时间越长,小麦受害越重。根据结实率的变化判定,6个品种的耐倒春寒能力表现为济麦22、临麦4号﹥烟农19﹥鲁原502、济南17和周麦18。

优质强筋小麦济麦229选育实践与思考

济麦229是山东省农业科学院作物研究所继济南17、济麦20之后新近育成的优质强筋小麦品种,同时达到国家一等强筋小麦标准(GB/T17892—1999)和郑州商品交易所期货用的一等强筋小麦标准,是订单生产非常理想的品种。本文对济麦229的选育实践如育种目标确立、亲本选配、选育技术和方法、特征特性、产量表现、品质性状、特别是选育体会进行总结分析,期望对优质强筋小麦品种选育提供借鉴。

黑小麦新品种济紫麦1号的选育与体会

济紫麦1号是山东省农业科学院作物研究所以周黑麦1号为母本、济麦22为父本,通过人工杂交,采用系谱法选育而成的高产特色黑小麦新品种。该品种籽粒蛋白质含量(干基)14.8%,湿面筋含量34.26%,吸水率62.7%,面团稳定时间6.3min,花色苷含量0.2662mg/kg;2017—2019年试验,平均产量为7905.75kg/hm^2。本文对济紫麦1号的亲本选配、杂种后代选育、品种特征特性、产量表现、品质性状,特别是选育体会进行总结分析,期望对特色小麦品种选育提供借鉴。

行距配置对夏玉米群体结构的影响

为探索不同行距配置对夏玉米群体结构的影响,试验设置两个行距配置(R1:60 cm+60 cm;R2:70cm+50 cm),研究不同行距配置对玉米不同层次冠层光分布、叶面积指数、干物质量以及产量的影响。结果表明,R2模式提高了冠层透光率,显著增加了中层的光能截获率,比R1模式高出35.56%;R1、R2的叶面积指数无明显变化,但R2模式显著促进了穗部干物质积累;R2模式的产量显著高于R1模式,千粒重的增加是增产的主要原因。

叶片衰老抑制基因PSAG12-IPT在小麦遗传改良中的应用

为了解叶片衰老抑制基因PSAG12-IPT在小麦遗传改良中的作用,利用共表达PSAG12和IPT的转基因小麦材料(TIPT-XN1376)与推广小麦品种陕麦159、周麦18、远丰175、西农979和郑麦9023杂交,并对其后代进行分子标记辅助选择和叶绿素含量测定,研究PSAG12-IPT基因在小麦中的遗传特点及其与衰老和叶片叶绿素含量的关系。结果表明,150个转基因株系中,携带PSAG12-IPT植株与不携带PSAG12-IPT植株的分离比为110∶40,χ^2检验表明,符合3∶1的分离特点,说明PSAG12-IPT基因以单基因形式在子代中稳定遗传。携带PSAG12-IPT的F 2株系平均叶绿素含量(55.4 mg·g^-1)比不携带PSAG12-IPT的F2株系(51.7 mg·g^-1)提高7%,说明PSAG12-IPT基因能够降低植株叶片叶绿素的降解速率,使叶片维持较长持绿时间,延缓叶片衰老。

基于SNP标记的小麦籽粒性状全基因组关联分析

【目的】籽粒性状是影响小麦产量的重要因素,通过对小麦籽粒性状进行全基因组关联分析,发掘控制小麦籽粒性状显著位点,为小麦籽粒性状的遗传改良研究提供理论参考。【方法】以在新疆种植的121份小麦为材料,利用小麦50K SNP芯片,对粒长、粒宽、籽粒长宽比、籽粒面积、籽粒周长和千粒重6个性状进行基于混合线性模型MLM(Q+K)的全基因组关联分析。【结果】在不同环境间6个籽粒性状均表现出广泛的表型变异,其中千粒重变异系数最大为13.91%—17.79%,各籽粒性状遗传力为0.85—0.90。多态性信息含量PIC值为0.09—0.38,最小等位基因频率MAF值为0.05—0.50。群体结构分析表明,试验所用自然群体可分为4个亚群。GWAS结果表明,共检测到592个与6个性状显著关联位点(P<0.001),其中,涉及6个性状的29个SNP在2个及以上的环境中被重复检测到,分布于1A(5)、1B(2)、1D、2A(5)、3B、5A、5D、6B(4)、6D、7B和7D(7)染色体上,解释9.3%—22.7%的表型变异。检测到6个与粒长稳定的关联位点,分布在1A、2A和7D染色体上,解释9.9%—22.7%的表型变异;检测到2个与粒宽稳定的关联位点,分布在3B和5D染色体上,解释9.6%—12.2%的表型变异;检测到6个与籽粒长宽比稳定的关联位点,分布在2A(2)、5A、7B和7D(2)染色体上,解释10.1%—19.4%的表型变异;检测到3个与籽粒面积稳定的关联位点,分布在1A、1B和1D染色体上,解释9.9%—18.2%的表型变异;检测到6个与籽粒周长稳定的关联位点,分布在1A(2)、2A、6D和7D(2)染色体上,解释9.3%—22.6%的表型变异;检测到6个与千粒重稳定的关联位点,分布在1B、2A和6B染色体上,解释9.7%—12.9%的表型变异。挖掘到5个控制小麦籽粒性状一因多效显著关联位点,分布在1A、2A(2)和7D(2)染色体上,解释9.9%—22.7%的表型变异。【结论】本研究材料遗传多样性丰富,在自然群体中共发现29个与6个籽粒性状在2个及以上环境中稳定显著的关联位点。

小麦抽穗和开花期相关QTL定位与分析

抽穗期和开花期是衡量小麦发育快慢及稳定性的两个重要时期,发掘相关基因位点并应用于育种选择,可为小麦稳产性改良提供指导。本研究以人工合成六倍体小麦(Turtur)和Triticum spelta L.衍生系(Bubo)为亲本杂交构建的包含186个家系的重组自交系(recom;binant inbred line,RIL)群体(F6)为材料,于2014-2017年连续种植于山东省农业科学院作物研究所济南试验基地,结合已构建的包含5301个标记、长度为2464 c M的高密度遗传连锁图谱对抽穗期和开花期QTL进行定位,结果表明,在1B(3)、2B、4B(2)、5A、5B和7B染色体上共检测到9个抽穗期相关QTL,可解释4.55%~13.40%的表型变异;在1D、2A、3D、4B、5A、6B和7B染色体上共定位到7个开花期相关QTL,可解释3.48%~16.93%的表型变异。其中,7B染色体上4409103~1233594标记区间内控制抽穗期的QTL连续两年被检测到;4B和7B染色体上控制开花期的QTL分别连续2年和3年被检测到。这将为下一步分子标记辅助育种和品种稳产性改良提供理论依据。

小麦幼苗根系相关性状QTL定位与分析

根系是小麦正常生命活动所必需的营养器官,水分、无机盐等营养物质都需要通过根系吸收,并向上输送到各个部位,为小麦的生长发育提供必要的养分。由于根系位于地下部,相对于其他性状而言,研究较为困难和滞后。为了进一步挖掘影响根系形态的相关基因(QTL),本研究以遗传背景差异较大的品种菏麦13与临麦2号为亲本构建的重组自交系(RIL)群体为材料,通过SNP芯片,构建了一张包含1003个SNP标记、涵盖21条染色体、全长2358.54cM的图谱;同时,结合调查的RIL群体苗期根表面积、根体积、总根长等性状,共定位到13个根系相关的QTLs,分别位于1D(2)、3A、3B(3)、4B(2)、5A、5B(2)、6B、7B染色体上,可解释5.11%~20.12%的表型变异。为后续精细定位和分子辅助选择育种提供理论支持。