河南省308份小麦新品系的茎基腐病抗性评价

为给河南省抗茎基腐病品种合理布局提供品种支撑,以河南省小麦茎基腐病的高致病力假禾谷镰孢菌菌株PY20-20为接种物,对参加河南省主要区域试验的308个小麦新品系进行苗期抗病鉴定。结果发现,供试品系中,95.7%的品系表现为高感(病情指数大于30.00),仅1.95%的品系表现为中抗(病情指数在10.01~20.00之间),3.25%的品系表现为中感(病情指数在20.01~30.00之间),无免疫和高抗品种,表明参加河南省小麦区域试验的新品系对小麦茎基腐病的整体抗性水平较低。为获得茎基腐病抗性稳定的品系,对苗期表现为中抗和中感的品系进行了2次重复验证,发现6个中抗品系(西农1125、郑麦9134、中研麦906、阜麦1008、泰禾麦6号和民研186)和4个中感品系(徐麦14017、周麦36、新麦9389和囤麦257)的抗性水平较为稳定。进一步对6个中抗品系进行成株期抗性鉴定,发现这些品系的病情指数在12.67~15.50之间,成株期对小麦茎基腐病的抗性也达到了中抗水平。综上,西农1125、郑麦9134、中研麦906、阜麦1008、泰禾麦6号和民研186这6个中抗茎基腐病的品系可以在小麦生产中布局,建立屏障,减少小麦茎基腐病对小麦产量的损失。

2000-2020年河南省审定小麦品种亲本利用和亲缘关系研究

为研究河南省审定小麦品种亲本利用和亲缘关系,对2000—2020年通过河南省审定的419个小麦品种的亲本组合进行了分析。根据利用频次确定了2000年以来育种利用的核心亲本共计32个,其中利用频次较高的为周麦16、矮抗58、周麦22,利用频次分别为65次,57次,36次;采用系谱法对32个核心亲本进行了聚类分析,依据亲缘关系将上述32个亲本分为Ⅵ类。研究表明,2000年以来育种利用频次最高为第Ⅵ类,包括矮抗58、周麦22、周麦18、新麦18、郑麦366等19个核心亲本,该类亲本主要是由宝丰7228、温2540、周麦9、新麦9号、周麦13/周麦16直接衍生或相互之间组配衍生。同时,对419个育成品种进行了聚类分析,其聚类结果与核心亲本的聚类结果基本一致。本研究明确了核心亲本之间、育成品种之间、育成品种和核心亲本之间的亲缘关系,为小麦种质资源的合理利用和进一步遗传改良奠定了良好的基础。

河南省弱筋小麦产业化发展存在的问题及建议

弱筋小麦是指用来制作饼干、蛋糕、糕点类食品的专用小麦,要求蛋白质和湿面筋含量低。与强筋小麦相比,河南省弱筋小麦的产业化发展水平明显滞后。从发展现状看,河南省研究、生产、加工弱筋麦的全产业链已初步形成,但在弱筋小麦品种选育、栽培技术、规模化生产、优质优价、精深加工等方面仍存在诸多问题。本文在分析河南省弱筋小麦产业化发展现状及存在的问题的基础上,借鉴河南省强筋小麦发展经验,提出加快河南省弱筋小麦发展建议,包括加强品种选育、深入研究高产优质栽培技术、壮大弱筋小麦商品粮基地、加强弱筋粉加工利用研究、培养龙头企业等方面内容,以期为促进河南省弱筋小麦产业快速发展提供参考。

种衣剂防治小麦茎基腐病效果的评价

茎基腐病已成为黄淮小麦主产区最具破坏性的土传病害之一,对我国粮食安全供给构成严重威胁。目前抗茎基腐病主栽品种稀少,生产上主要依赖于化学农药措施。药剂拌种可以有效防治茎基腐病。综合评价现有的种衣剂对小麦茎基腐病的防治及增产效果,以期为合理用药提供依据。采取高感茎基腐病小麦品种郑麦1354为研究对象,播种前种子包衣晾干,利用高致病力茎基腐病菌株PY20-20培养小米菌谷,连续2个小麦生长季利用进行人工接种病圃,包衣种子和接种菌谷等重量混合播种,分别于小麦拔节期和乳熟期记载处理小区植株发病情况,调查9种种衣剂处理后不同生育期的病情指数(disease index,DI),成熟收获后测定小区实际产量,结合小麦产量相关性状,比较种衣剂防病增产作用。结果表明:种衣剂处理后拔节期茎基腐病DI值均小于1.0,显著小于空白对照(5.07),防治效果为85.09%~100%,其中33 g·L^(-1)咯菌·噻虫胺、9%苯甲·吡虫啉和35 g·L^(-1)精甲霜灵·咯菌腈的防效达到为97%~100%。在乳熟期,种衣剂处理后茎基腐病DI平均值低于15,显著小于空白对照(81.55),其中35 g·L^(-1)精甲霜灵·咯菌腈和9%苯甲·吡虫啉防效较好,平均防效分别达到92%和95%,而且分别增产39.62%和36.31%。综合而言,采用种衣剂35 g·L^(-1)精甲霜灵·咯菌腈和9%苯甲·吡虫啉防治小麦茎基腐病效果好且增产效果显著,具有较好的应用前景。

小麦氮利用效率相关基因TaARE1的生物信息学分析及等位变异

为进一步解析小麦氮素利用效率基因TaARE1的生物学功能,以14个小麦品种为试验材料,通过同源克隆、生物信息学分析以及PCR扩增、测序等方法分析该基因的序列特征、基因启动子区域的顺式作用元件以及该基因在13个小麦品种中的多态性情况。结果表明,本研究从普通小麦中克隆了3个同源基因TaARE1-A、TaARE1-B和TaARE1-D。这3个基因均包含7个外显子和6个内含子,CDS全长均为1 266 bp,编码421个氨基酸;TaARE1蛋白分子量为48.8 ku,理论等电点pI为5.02;它具跨膜结构,无信号肽,为亲水性蛋白;其蛋白二级结构由4种形式构成,包括α-螺旋(52.73%)、延伸链(17.10%)、β转角(4.28%)、无规则卷曲(25.89%)。TaARE1的启动子区富含3-AF1 binding site、LAMP-element、GATA-motif等8种与光响应有关的顺式作用元件。通过对小麦TaARE1基因的多态性筛选,分别在其启动子上游-261、-421、-819、-887、-969、-1 530 bp位置发现了6个SNP,这些位点可能与小麦产量相关联。本研究可为揭示与TaARE1功能有关的调控机制提供有用的信息,并为进一步开发与氮素利用效率有关的功能标记以及分子标记辅助育种奠定基础。

冬小麦测产系数研究

为了提高小麦研究和生产过程中理论测产的准确度,2005-2008、2009-2010年以5个冬小麦主产区为研究对象,探讨了小麦测产系数试点间、品种间差异及与实际产量、产量构成因素的关系。结果表明:小麦测产系数5个生态区4年的平均值为0.90,比实际应用的测产系数(0.85)高5.88%,其中不同生态区间差异达0.05显著水平,不同年份间差异较小;各生态区测产系数试点间差异达0.01显著水平,北方麦区和黄淮北部的品种间差异不显著,其它生态区品种间差异显著。各生态区小麦实际产量与测产系数间呈正相关关系且多数达0.01显著水平;成穗数、穗粒数和千粒重与测产系数呈负相关关系,且多数生态区达0.05或0.01显著水平。因此,在理论测产时可以根据已调查的成穗数和穗粒数、考察产量水平和品种特性,结合相应的回归方程校正测产系数或选用0.90。

小麦硝酸盐转运蛋白TaNRT1.1-1A转录活性检测及互作蛋白筛选

为了进一步解析小麦硝酸盐转运蛋白TaNRT1.1-1A的调控机制,本研究对其进行了自激活性检测。利用已构建好的小麦酵母cDNA文库,以TaNRT1.1-1A为诱饵,通过酵母双杂交技术筛选其互作蛋白,回转试验进一步验证其互作关系。结果表明,TaNRT1.1-1A无自激活活性,酵母双杂技术筛选小麦cDNA文库,共获得2个候选互作蛋白,候选蛋白Sdr I-like主要参与植物病害有关的应答响应。Sdr I-like的回转验证结果表明,该蛋白可能与TaNRT1.1-1A存在互作关系。该结果可为进一步研究TaNRT1.1-1A调控小麦硝酸盐吸收有关的分子机制奠定基础。

小麦硝酸盐转运蛋白基因TaNRT1.1的鉴定及其等位变异分析

为解析小麦硝酸盐转运蛋白基因TaNRT1.1的生物学功能,本研究通过同源克隆的方法从普通小麦中克隆了小麦硝酸盐转运蛋白基因TaNRT1.1(TaNRT1.1-1A、TaNRT1.1-1B和TaNRT1.1-1D)。生物信息学分析表明,这三个同源基因编码的蛋白均为疏水蛋白,含有丰富的α-螺旋和无未见则卷曲,主要定位于质膜上。小麦不同组织qRT-PCR分析表明,TaNRT1.1-1A和TaNRT1.1-1B基因在根中表达量最高,其次是叶和茎,TaNRT1.1-1D基因在茎中表达量最高,其次是叶和根。因此,推测TaNRT1.1-1A和TaNRT1.1-1B基因在硝酸盐吸收过程中发挥了重要作用,TaNRT1.1-1D基因在硝酸盐转运过程中发挥了重要作用。通过对小麦TaNRT1.1基因多态性筛选发现,在TaNRT1.1-1A基因启动子上游1120 bp的位置有一个8 bp(TGCATGCA)的插入位点,该位点可能与小麦氮利用效率相关。不同氮利用效率小麦品种qRT-PCR分析结果表明,氮高效小麦品种(基因型为TaNRT1.1-1A-b)苗期根中TaNRT1.1-1A基因的相对表达量显著高于氮低效小麦品种(基因型为TaNRT1.1-1A-a)。

小麦氮素利用效率基因TaARE1-A等位变异与产量相关性状之间的关系分析

以黄淮海麦区261个小麦品种为材料,分析TaARE1-A基因等位变异与小麦产量相关性状之间的关系,以期获得对提高氮素利用效率、增加小麦产量有重要作用的优异等位变异类型,为小麦分子标记辅助育种提供新的基因资源。结果表明,在67个地方品种中,59个品种为TaARE1-A-a基因型,其余8个品种为TaARE1-A-b基因型;在194个现代品种中,184个品种为TaARE1-A-a基因型,其余10个品种为TaARE1-A-b基因型。在261个小麦品种中,基因型为TaARE1-A-a的小麦品种的千粒质量、粒长、籽粒周长均显著高于基因型为TaARE1-A-b的小麦品种,穗长、每穗小穗数、穗粒数、粒宽、粒长/粒宽在2种基因型中均无显著差异。综上,TaARE1-A-a基因型可增加小麦粒长、籽粒周长和千粒质量,是一种优良的基因型。

黄淮南部麦区小麦赤霉病抗性鉴定及基因型分析

为丰富抗赤霉病育种亲本材料,连续2年采用土表接种法对762个黄淮南部麦区小麦品种(系)的赤霉病抗性进行鉴定,发现15个小麦品种(系)表现为中抗赤霉病,133个小麦品种(系)表现为中感赤霉病。采用单小花滴注接种法对15个经土表接种鉴定为中抗小麦品种(系)以及2个多抗性基因聚合的种质材料和4个小麦-长穗偃麦草易位系的赤霉病抗性进行鉴定,发现10个小麦品种(系)表现为中抗赤霉病,10个小麦品种(系)表现为中感赤霉病。采用与抗赤霉病基因Fhb1、Fhb2、Fhb4、Fhb5和Fhb7相关的分子标记对15个经土表接种法鉴定为中抗赤霉病的小麦品种(系)、部分(120个)中感赤霉病小麦品种(系)、2个多抗性基因聚合种质材料和4个小麦-长穗偃麦草易位系进行检测,发现135个经土表接种鉴定为中抗或中感赤霉病的小麦品种(系)中,有11个小麦品种(系)含有Fhb1基因,但未检测到含有Fhb2、Fhb4、Fhb5和Fhb7基因的品种(系);2个多抗性基因聚合的种质材料分别含有Fhb1、Fhb2、Fhb4基因和Fhb1、Fhb2、Fhb5基因;4个小麦-长穗偃麦草易位系均含有Fhb7基因,且其中2个易位系还含有Fhb1基因。

灌水次数对豫北小麦水分利用和产量的影响

为明确小麦水分利用特征,提高对水资源利用的重视,以高产小麦品种周麦18为供试材料,设置全生育期不灌水、拔节期1水、拔节期+开花期2水、返青期+拔节期+开花期+灌浆期4水4个处理,研究了灌水次数对小麦水分利用、产量形成的影响。结果表明,总耗水量与灌水量呈显著正相关、土壤水消耗量与灌水量呈显著负相关,水分利用效率随灌水增加而增加灌水过量而降低、水分边际效应随灌水增加而降低;减少灌水增加了对下层土壤水利用,过量灌水不利用对上层土壤水利用。适当增加灌水提高灌浆后期SPAD值和光合速率,产量随灌水的增加而增加。在本试验条件下,灌拔节+开花2水处理实现较高的产量和水分利用效率。

小麦新品种郑麦1860高产稳产特性分析

依据2015-2018年度国家冬小麦黄淮南片水地组区域试验和生产试验及2015-2016年度国家小麦产业技术体系品种大区展示试验数据,分析了郑麦1860高产稳产特性。结果表明,两年区域试验郑麦1860平均产量8457.0 kg·hm^(-2),比对照周麦18增产5.19%,差异极显著;生产试验平均产量7356.0 kg·hm^(-2),比对照周麦18增产5.21%,增产点率100%;在国家小麦产业技术体系设置的5省13个试验点中,平均产量8296.7 kg·hm^(-2),排第一位。区域试验和生产试验平均高稳系数(85.49%)比对照约高5个百分点。表明小麦品种郑麦1860高产稳产性突出。同时,以2017-2018年国家冬小麦黄淮南片水地组生产试验数据为依据,进行了郑麦1860的产量三要素与产量相关性分析,结果表明,有效穗数与产量呈极显著正相关,生产上可适当增加群体提高有效穗数来进一步发掘郑麦1860的高产潜力。

导入外源玉米C_4型NADP-ME基因对小麦光合效能的影响

为研究玉米C_4型NADP-ME基因对小麦光合特性的影响,以T_3代转NADP-ME基因小麦株系10T(9)-1-1和10T(9)-225-4及其对照周麦23为试材,进行了分子特征鉴定、光合生理特性分析和单株产量性状调查,并对其作用机制进行了初步解析。结果表明,外源基因已整合到转基因小麦的基因组中,并能正确转录和翻译;与对照周麦23相比,两个转基因株系在4个测定时期旗叶NADP-ME酶活性均明显提高,而旗叶净光合速率(P_n)则明显下降;尤其在花后第7天,两个转基因株系的酶活性较对照分别提高1.33倍和1.13倍,P_n分别较对照下降17.26%和10.35%;千粒重和籽粒产量较对照均显著下降。与对照周麦23相比,转基因株系10T(9)-225-4利用强光和同化CO_2能力下降,光合效率下降;旗叶气孔张开率和气孔导度均显著下降;苹果酸含量降低了5.6%,丙酮酸含量则提高了17.1%;外施苹果酸可恢复其光合速率。以上研究结果表明,玉米C_4型NADP-ME基因的导入降低了小麦的光合特性,苹果酸含量降低引起的气孔导度下降可能是导致转基因小麦光合效能降低的原因。

小麦新品种(系)抗倒性及产量构成因素评价

为筛选小麦优异抗倒性资源材料,分析倒伏严重年份黄淮南片麦区小麦产量构成,本试验以2016—2017年度国家冬小麦黄淮南片水地组区域试验81个小麦新品系为材料,结合多点试验抗倒性鉴定结果,利用倒伏指数法、相关性及主成分分析,对黄淮南片麦区小麦新品种(系)的抗倒伏能力及产量构成因素进行了初步分析。聚类结果显示,有27个小麦新品种(系)抗倒伏能力处于好或较好水平,占参试品种(系)的33.3%,倒伏指数平均值分别为10.5、28.3;抗倒性较差的品种(系)有17个,占参试品种(系)的21.0%,倒伏指数平均值为89.5,表明本年度抗倒性较好的新品系在黄淮南片麦区占据多数,试验品系抗倒伏能力总体较好。倒伏与株高、最高蘖、有效穗数均呈显著或极显著正相关,株高越高,群体越大,小麦品种倒伏的风险越大。严重倒伏点率和倒伏指数与产量呈极显著或显著负相关,倒伏越严重,产量影响越大。主成分分析结果表明,倒伏是黄淮南片麦区小麦品种产量的主要限制因素之一。在控制倒伏的前提下,适当增加有效穗数和穗重,延长生育期,是黄淮南片麦区小麦增产的有效途径。

小麦Glu-A1位点1亚基和Null亚基间品质效应的差异

为了解小麦Glu-A1位点1亚基和Null亚基间的品质效应差异,用郑麦9405/郑麦98//周麦16配制杂交组合,利用系谱法辅助生化标记连续多代选择后得到纯合的1亚基和Null亚基的近等基因系,并对近等基因系1亚基和Null亚基间的面筋特性和粉质特性进行了测定和分析。结果表明,对于面筋指数、形成时间、稳定时间和粉质质量指数,1亚基的贡献明显大于Null亚基,1亚基比Null亚基的面筋指数、形成时间、稳定时间和粉质质量指数分别提高9.79%、68.73%、25.89%和13.99%,成组数据的t测验显示差异达到极显著水平(P值分别为0.007、0.000、0.002和0.006),亚基效应为1亚基>Null亚基;对于湿面筋含量、干面筋含量和吸水率,1亚基和Null亚基的贡献无明显差别,成组数据t检验显示差异不显著(0.978、0.654和0.206)。

国审小麦新品种郑麦101的选育

郑麦101是以高产、稳产、多抗、广适材料郑麦9023为亲本,经过多年定向选择和鉴定培育而成的高产、稳产、抗病小麦新品种。区试2a平均产量6 958.5kg/hm2,比对照品种偃展4110增产3.82%;生产试验平均产量6 984kg/hm2,比对照品种偃展4110增产5.17%。2a区试品质分析结果表明,湿面筋含量分别为35.1%、34.0%,吸水率分别为56.6%、55.2%,稳定时间分别为8.0min、6.1min。品质指标接近优质强筋标准,综合抗病性较好,抗条锈病,对赤霉病有一定耐性。适宜于黄淮冬麦区南片的河南省大部、安徽省北部、江苏省北部、陕西省关中地区高中水肥地块中晚茬种植。

国审小麦新品种郑麦101特征特性及栽培技术

郑麦101为2013年通过国家农作物品种审定委员会审定的高产稳产、抗病、广适、早熟小麦新品种,适宜于黄淮冬麦区南片的河南、安徽北部、江苏北部、陕西关中高中水肥地块中晚茬种植。

不同面团强度小麦品种差异表达贮藏蛋白基因分析

以2个高分子质量麦谷蛋白亚基(HMW-GS)组合完全一致但籽粒蛋白质含量和面团强度有较大差异的小麦品种(郑麦158:低蛋白质含量、高面团强度;郑麦119:高蛋白质含量、低面团强度)为试验材料,分别在开花后14、21、28 d,对其籽粒进行转录组测序,分析3个时间点2个品种间差异表达的贮藏蛋白基因、面粉中硫和巯基含量及差异表达基因编码蛋白质的半胱氨酸和自由巯基含量,以探讨HMWGS组合相同情况下面粉质量差异的可能原因。结果表明,郑麦158的籽粒总蛋白质含量较低,但面筋指数、面团稳定时间较高;2个品种的HMW-GS组合完全一致,而且高、低分子质量麦谷蛋白亚基基因表达量无显著差异;筛选出28个显著差异表达的贮藏蛋白基因,其中,5个基因(3个类燕麦贮藏蛋白和2个醇溶蛋白基因)在郑麦158中表达量显著上调,23个基因(16个醇溶蛋白基因、5个类燕麦贮藏蛋白基因和2个球蛋白基因)在郑麦158中表达量显著下调;郑麦158面粉中硫元素含量较低,但自由巯基、总巯基和二硫键含量较高,且郑麦158中上调表达贮藏蛋白基因编码蛋白质的半胱氨酸、自由巯基含量均较高。综上,HMW-GS组合可能不是决定面团强度的主要因素,降低醇溶蛋白基因的表达量是提高面团强度的有效措施,个别醇溶蛋白和类燕麦贮藏蛋白可能与面团强度密切相关,高自由巯基含量是高面团强度的分子基础。

国审小麦新品种“郑麦101”农艺性状及其特点

"郑麦101"是河南省农业科学院小麦研究所丰优育种室选育的小麦新品种,于2013年通过国家农作物品种审定委员会审定。该品种具有高产、品质较优、综合抗病性较好、适应性广等优点,适宜于黄淮冬麦区南片的河南省、安徽省北部、江苏省北部、陕西省关中地区高中水肥地块中晚茬种植。

普通小麦近缘种低分子量麦谷蛋白亚基Glu-A3基因的分离和鉴定

低分子量麦谷蛋白约占小麦种子贮藏蛋白的三分之一,对面团延展性和食品加工品质有重要影响。普通小麦近缘种是小麦遗传改良的重要基因资源。本研究利用Glu-A3位点特异性引物对野生二粒小麦、栽培二粒小麦、硬粒小麦及野生一粒小麦共计9份材料进行Glu A3-1、Glu A3-2、Glu A3-3基因扩增和鉴定,各发现5个等位变异,共计15个单元型;其中,有2个等位变异含有9个半胱氨酸残基,可能属于优良品质亚基。对小麦近缘种中这些Glu-A3位点等位变异的鉴别,进一步完善了小麦低分子量麦谷蛋白亚基的构成,并为小麦品质育种中亲本的选择提供了相应依据。