江苏省小麦品种的谷蛋白亚基组成分析

为了解江苏省小麦品种的谷蛋白亚基组成现状,为品质育种提供理论指导,选用77份来自江苏省淮南和淮北主要小麦育种单位的育成品种或高代品系,利用聚丙烯酰胺凝胶电泳法(SDS-PAGE)对Glu-1和Glu-3位点进行了鉴定。结果表明,参试品种(系)Glu-1和Glu-3位点的高分子量麦谷蛋白亚基(HMW-GS)和低分子量麦谷蛋白亚基(LMW-GS)变异丰富。共检测到12个HMW-GS等位变异,其中Glu-A1位点有3个,Glu-B1位点有5个,Glu-D1位点有4个。LMW-GS的Glu-A3和Glu-B3位点则分别检测到5个和6个等位变异。淮北小麦的HMW-GS多态性高于淮南小麦。Glu-1和Glu-3位点等位变异的分布频率差异较大,且淮北和淮南表现不同,优质亚基比例较低。Glu-1位点主要亚基类型为0(46.8%)、1(49.4%)、7+8(63.6%)和2+12(63.6%),Glu-A3位点主要亚基类型为a(23.4%)、c(57.1%)和d(15.6%),Glu-B3位点主要亚基类型为b(22.1%)、f(49.4%)和j(1B/1R易位)(16.9%)。淮北小麦的高分子量谷蛋白优质亚基及亚基组合较少,Glu-B3j分布频率高(54.5%),亚基质量有待提高;淮南小麦的优质亚基及组成亦较少,需根据中筋和弱筋小麦育种目标并结合蛋白质含量和亚基选择进行改良。

江苏红粒小麦品种改良进展

江苏淮南麦区是中国红粒小麦的主产区,可分为软红麦与硬红麦2种类型。为了促进江苏省小麦遗传改良和品种选育工作,带动该地区小麦产业的发展,以区域试验资料为基础分析了不同时期江苏红粒小麦育成品种的性状变化。自1981年以来,江苏省通过省或国家审定的红粒小麦品种有53个,随育种进程小麦品种的产量水平呈上升趋势,产量构成要素中千粒重增加最多,软红麦的品质达到国家优质弱筋小麦标准,硬红麦的质量达不到国家强筋麦指标;赤霉病抗性改良较明显,白粉病改良有较好进展。育种技术中,常规育种仍然是品种选育的主体,常规育种中形成了滚动回交、协调选择等一系列育种理论,细胞工程及分子技术已经在江苏省小麦育种中得到应用。30年来的品种培育对小麦产业发展起到了积极的推动作用。

NAA或潮霉素对小麦成熟胚愈伤组织分化的影响

以5个栽培小麦品种诱导而来的成熟胚愈伤组织为外植体,研究了在分化培养基中加入NAA对小麦成熟胚愈伤组织分化的效果以及潮霉素浓度对不同阶段成熟胚愈伤组织分化的影响。研究结果表明,在对照的分化培养基中(含5mg/L激动素)加入0.1mg/L萘乙酸(NAA,1-naphthlcetic acid)形成的分化培养基,可显著提高4个供试小麦基因型的成熟胚愈伤组织的分化率,提高幅度达到12%～32%。不同的潮霉素浓度在"花培1号"愈伤组织的诱导阶段进行抗性筛选的结果表明,即使是在潮霉素浓度达到250mg/L时,仍有24%左右的愈伤组织存活率,这些存活的愈伤组织仍可能分化形成绿点甚至分化成苗,说明在"花培1号"愈伤组织的诱导阶段进行潮霉素抗性筛选是不适合的。5个不同小麦品种分化阶段进行潮霉素筛选具有明显的效果,但不同品种之间存在一定差异,其中:宁麦13的适宜潮霉素浓度为20mg/L,花培1号和扬麦158的适宜潮霉素浓度约为30mg/L,宁麦9和宁麦16的适宜潮霉素浓度在30～40mg/L左右。因此,我们认为,在分化阶段进行潮霉素抗性筛选是理想的筛选时期,在分化培养基中添加20～40mg/L浓度的潮霉素即可完全抑制小麦成熟胚愈伤组织的分化。本研究结果将有助于改进和完善普通小麦成熟胚遗传转化体系。

宁麦9号衍生系的品质特性及与酥性饼干直径的关系

为了发掘具有优良加工品质的弱筋小麦品种(系),分析了宁麦9号及其116份衍生系的磨粉品质、蛋白质含量、溶剂保持力、吹泡仪特性和酥性饼干直径(AACC 10-50D),调查了各品质性状与酥性饼干直径的关系。结果表明,衍生系内品质性状变异较大,软质衍生系的品质性状和饼干直径显著优于硬质衍生系。吹泡仪弹性、水溶剂保持力、碳酸钠溶剂保持力、蔗糖溶剂保持力在软质衍生系或全部衍生系群体内都与饼干直径呈显著负相关,其中在软质衍生系内的相关系数分别为-0.42(P<0.05)、-0.40(P<0.05)、-0.60(P<0.001)和-0.45(P<0.05)。在参试材料中,宁麦9号具有低蛋白、低溶剂保持力、低面筋强度和出粉率高的综合弱筋优良特性,而且其饼干直径(6块饼干直径之和,下同)最大,为49.2cm;13份软质衍生品系(种)的饼干直径大于48.0cm,其中5份的饼干直径大于48.6cm。双亲弱筋品质优良,利于优质后代的选育。

氮肥用量与基追比例对弱筋小麦‘生选6号’产量和品质的影响

为给优质弱筋小麦高产优质栽培提供科学依据,以弱筋小麦新品种生选6号为试验材料,设置180、240、300 kg/hm23个施氮水平和基肥∶分蘖肥∶拔节肥为9∶1∶0、7∶1∶2、5∶1∶4等3个施氮方式,研究了施氮量和基追比例对生选6号籽粒产量和品质的影响。结果表明,产量随拔节期追肥比例的增加而增加,受氮肥用量影响不大;穗数随施氮量的增加呈下降趋势,穗粒数先增加后减少,千粒重则增加;随着拔节期追肥比例的增加,穗数、穗粒数增加,千粒重则基本不变;籽粒蛋白质含量随着施氮量及拔节期追肥比例的增加而升高;面团稳定时间随拔节期追肥比例的增加而缩短,饼干厚度与面团稳定时间呈显著负相关。在本试验条件下,实现生选6号优质与高产相结合的施氮量为180 kg/hm2,施氮方式即基肥∶分蘖肥∶拔节肥为7∶1∶2。

转Gastrodianin基因提高小麦赤霉病和纹枯病的抗性

天麻抗真菌蛋白Gastrodianin在体外可以抑制多种病原真菌的生长。为检验转Gastrodianin基因小麦对真菌病害的抗性,采用基因枪法将由ubiquitin启动子驱动的Gastrodianin基因导入小麦品种扬麦158和Alondra,获得14株纯合的转基因株系。外源基因的PCR检测、染色体荧光原位杂交、半定量RT-PCR分析结果表明,外源Gastrodianin基因在转基因小麦T5代植株中已经纯合并有不同水平的表达;赤霉病和纹枯病抗性鉴定结果显示,Gastrodianin基因的表达能抑制病原菌在转基因植株中生长,从而减轻病原菌引起的病症发展,且2种病害的减轻程度与Gastrodianin基因的表达水平正相关。

海蓬子愈伤组织的诱导及植株再生

本试验研究了培养基成分对海蓬子愈伤组织诱导、继代培养、植株分化和生根的影响。结果表明:愈伤组织诱导的最适培养基是MS+Thidiazuron(TDZ)1.0mg/L+NAA1.0mg/L+蔗糖30.0g/L+琼脂7.0g/L;继代培养的最适培养基为MS+NAA1.0mg/L+TDZ0.1mg/L+蔗糖30.0g/L+Gelrite3.0g/L,愈伤组织快速生长;愈伤组织分化的培养基为MS+NAA1.0mg/L+TDZ0.1mg/L+BA2.0mg/L+蔗糖30.0g/L+琼脂7.0g/L+NaCl8g/L,愈伤组织分化频率可达62.2%。生根培养基中添加0.5mg/L的麦芽提取物(maltextract,ME)可显著增加每株的平均根数。NaCl促进海蓬子愈伤组织的分化,麦芽提取物可促进幼苗侧根的发生,但NaCl和麦芽提取物均不利于愈伤组织的诱导。本试验建立了较高频率的海蓬子愈伤组织诱导及植株再生体系。

长江中下游小麦品种的灌浆速率及产量结构

调查长江中下游麦区9个主推小麦品种灌浆速率、生育进程及产量结构。结果表明,各品种灌浆速率整体表现为慢快慢,但灌浆进程差异较大。镇麦8号和宁麦13的快速灌浆期启动早强度大,持续时间短。镇麦8号因穗粒数较少,产量表现一般。宁麦17、扬麦16、镇麦168和郑麦9023的峰值灌浆速率高,快速灌浆期稳定且持续时间长,后期灌浆速率低,有利于避免后期高温避熟的不利气候因素。襄麦55和扬麦18在收获前期灌浆速率仍较高,千粒质量和容重的稳定性存在风险。南农06Y86平均灌浆速率和千粒质量最低,后期灌浆速率较高,穗数和穗粒数表现中等,高产稳产的难度较大。宁麦13和镇麦168结合了多穗多粒、中前期灌浆速率快且与千粒质量相协调等优良特征,产量显著高于其他品种。多穗多粒、熟相好,快速灌浆期启动早,灌浆速率和千粒质量协调,是获得高产稳产的重要指标。

盐地碱蓬SsDREB基因的克隆与表达分析研究

盐地碱蓬(Suaeda salsa L.)是典型的盐碱地指示性植物。本研究以盐地碱蓬为材料,根据其他植物中干旱应答元件结合蛋白保守区的氨基酸序列设计简并引物,通过PCR扩增到一条长180bp的cDNA片段,继而利用RACE技术克隆了一个盐地碱蓬DREB基因全长cDNA,命名为SsDREB。SsDREBcDNA全长为1493bp,5'端有34bp的非翻译区,3'端具有完整的polyA尾,包含一个编码364个氨基酸的完整的开放阅读框。通过NCBI SMART对蛋白的保守区预测表明,其具有一个典型的AP2/EREBP保守结构域。AP2域的同源性比较分析表明,SsDREB与构树BpDREB、陆地棉GhDREB2蛋白具有97%、95%的同源性,进化分析表明SsDREB蛋白和陆地棉的亲缘关系最近。实时定量PCR结果表明,SsDREB基因在盐地碱蓬根、茎、叶中均有表达,且在叶中的表达量最高,在茎中的表达量最低。对碱蓬幼苗进行高盐、干旱、低温及ABA处理,进行表达胁迫分析,表明该基因的表达受高盐和干旱诱导,而对ABA和低温处理反应不明显,表明该基因在盐地碱蓬对干旱、高盐胁迫应答中起重要作用。

施氮模式对冬小麦花后氮素同化转运及品质性状的影响

为给小麦高产优质栽培中氮肥的合理应用提供参考,以宁麦14号和宁麦9号为材料,在全生育期总施氮量均为225kg.hm-2条件下,设置基肥∶苗肥∶拔节肥为7∶1∶2和5∶2∶3两种施氮模式,研究了小麦花后氮素同化转运及籽粒品质性状的特点。结果表明,不同施氮模式下,小麦花后氮素的同化转运趋势基本一致,花后15d的茎鞘和叶片氮含量最高,随后迅速向籽粒转运,叶片是氮同化转运最主要的器官。与7∶1∶2施氮模式相比,5∶2∶3的施氮模式提高了花后茎鞘、叶片和籽粒的氮含量,以及旗叶硝酸还原酶(NR)活性,但施氮模式间籽粒产量、蛋白质含量、淀粉糊化参数、面筋强度和饼干加工品质差异不显著。与宁麦9号相比,宁麦14号有较高的氮同化转运能力,其花后各时期的茎鞘、叶片和籽粒的氮含量,以及旗叶NR活性均高于宁麦9号。宁麦14号的淀粉糊化参数和面筋强度显著高于宁麦9号,但饼干直径显著低于宁麦9号。说明在本研究条件下,小麦淀粉品质、面筋强度和饼干加工品质均显著受品种影响,而施氮模式及其与品种的互作对产量和品质性状均无显著影响。

转TaPIMP1基因小麦纹枯病抗性的基因表达

为了阐明TaPIMP1基因在小麦抗纹枯病反应中所起的作用,以转TaPIMP1基因小麦及其受体亲本为材料,采用半定量RT-PCR方法研究该基因的表达特性及其对水杨酸(SA)、茉莉酸甲酯(MeJA)、乙烯(ET)和纹枯病病菌诱导的应答,分析了受体亲本和转基因植株中PR1、PR2、PR5和PR10的表达异同。结果表明,小麦内源TaPIMP1基因在根、叶、穗、花和籽粒中均能表达,随着植株的生长发育表达量逐渐降低;水杨酸、茉莉酸甲酯、乙烯和纹枯病病菌均能诱导TaPIMP1基因表达上调;转基因植株中PR1和PR5表达比受体亲本明显增强。推测纹枯病病菌侵染小麦植株后,诱导水杨酸累积,使TaPIMP1基因表达上调,从而激活了PR1和PR5的大量表达,产生对纹枯病病菌的抵御能力;转基因植株中由于导入了组成型表达的TaPIMP1基因,使PR1和PR5的表达更强烈和持久,因而与受体亲本相比,纹枯病抗性更强。

小麦株高和茎秆不同部位砷镉磷含量与籽粒砷镉磷含量的关系

以12个小麦品种为供试材料,利用盆栽试验研究了小麦穗下节间长、株高和茎秆不同部位砷、镉、磷含量在不同品种间的差异以及它们与小麦籽粒砷、镉、磷含量之间的关系。结果显示,小麦株高、穗下节间长以及茎秆不同部位砷、镉、磷含量存在明显的品种差异。皮尔森相关性分析结果显示,小麦籽粒砷含量与颖壳和穗轴部位砷含量显著正相关,相关系数分别为0.659(P<0.01)和0.433(P<0.05)。籽粒镉和磷含量与株高和穗下节间长呈显著负相关,其相关系数:镉分别为-0.264(P<0.05)和-0.345(P<0.01),磷分别为-0.583(P<0.01)和-0.437(P<0.01)。籽粒磷含量分别与颖壳、穗轴和节间磷含量呈显著正相关,相关系数分别为0.526(P<0.01)、0.430(P<0.05)和0.532(P<0.01)。籽粒砷和镉含量与颖壳和穗轴中磷含量均存在显著相关性。这些结果表明,颖壳和穗轴部位砷含量大小可以用来表征籽粒砷含量,选育植株较高的小麦品种有利于降低籽粒镉的积累。