高产抗旱广适冬小麦新品种冀麦325的选育及育种策略

河北省农林科学院粮油作物研究所以高产节水、抗逆性好、适应性强为选育目标,2002年以冀5157为母本、石20-7221为父本进行杂交,综合运用常规育种、分子标记育种等技术,成功选育出耐旱、高产、抗倒、适应性广的双国审冬小麦新品种冀麦325.该品种2011～2019年参加了黄淮北片水地组、新疆冬小麦区、黄淮北片旱肥组区的区域试验和生产试验,3组试验中冀麦325的产量均显著高于CK,说明冀麦325具有很好的丰产性、稳产性和广适性.适宜在黄淮冬麦区北片的山东、河北中南部、山西南部水肥和旱地地块种植,山西省晋南、陕西省咸阳和渭南、河南省旱肥地种植.2015年通过了植物新品种保护(CNA20151133.7),2016、2021年通过国家审定委员会审定(国审麦2016023、国审麦20210063).对冀麦325小麦新品种的亲本来源、选育方法、品种特点、品质表现、栽培技术和育种策略进行介绍,旨在为该品种的大面积推广提供依据,同时为高产、抗旱、广适小麦新品种选育提供育种策略.     

小麦细胞分裂素受体基因TaHK1的生物信息学及表达特性分析

细胞分裂素在植物发育和应对盐渍、干旱等非生物胁迫的过程中均扮演着重要的角色。为了研究小麦细胞分裂素受体基因的功能,利用已知的拟南芥细胞分裂素受体基因AHK4(At2g01830)为参考序列,使用同源克隆的方法从小麦基因组中得到同源性最高的基因TRIAE_CS42_4DS_TGACv1_362760_AA1181940(Ensembl Plants),命名为TaHK1。生物信息学分析表明,TaHK1位于小麦4D染色体上,编码的蛋白由996个氨基酸组成,分子质量为109. 70 ku,等电点为5. 71; TaHK1蛋白二级结构由α-螺旋、无规则卷曲、延伸链和β-转角4种构象组成;亚细胞定位预测该蛋白定位于细胞膜的可能性较大,跨膜结构域预测其具有2个跨膜域;蛋白保守结构域分析发现,TaHK1具有典型的细胞分裂素受体的完整结构域,并且含有87个磷酸化位点。表达谱分析显示,TaHK1在根、茎、叶、雄蕊和小穗等各个组织有广泛表达;此外,TaHK1表达量受低磷胁迫和多种病原菌侵染诱导,而受干旱胁迫抑制,推测其在小麦生长发育、抵御干旱胁迫和病原菌侵染过程中可能发挥重要作用。     

黄淮北片冬麦区抗赤霉病基因Fhb1种质挖掘及溯源

小麦赤霉病是一种危害性很强的小麦真菌病害,而Fhb1是抗赤霉病的主效基因。为了筛选黄淮冬麦区携带Fhb1基因的种质材料,利用TaHRC-Kasp和His-InDel标记对来自河北、河南、山东、陕西、江苏和安徽的共336份小麦材料进行检测,共筛选出2份来自河北省的材料(石家庄75和紫茎白)携带Fhb1基因。通过序列分析,其His基因序列与苏麦3号一致,为抗赤霉病类型。利用9 779个SNP位点对供试的336份材料进行PCA主成分分析,结果显示,石家庄75和紫茎白与江苏的材料亲缘关系较近。石家庄75是建国初期的育成品种,紫茎白是河北省的地方农家种,其携带Fhb1基因,说明最初Fhb1基因可能在国内一些地方品种中有所分布,但在现代育种进程中受到人工选择而消失。研究结果为黄淮冬麦区抗赤霉病小麦育种提供了宝贵的遗传信息及亲本材料。     

大麦农艺性状与产量性状的杂种优势分析

为进一步了解杂交大麦主要农艺性状和产量性状的杂种优势,本研究以8个保持系、9个恢复系及由其配制的72个杂交大麦为材料,分析了杂交大麦株高、穗下节间长、穗长、单株穗数、千粒重、单株粒重、单株干重等7个性状的中亲优势与超优亲优势表现以及杂交亲本棱型与杂种优势表现的关系.结果表明,72个杂交大麦的7个性状共出现365次显著中亲优势,其中正向显著组合出现348次,负向显著组合出现17次,显著优势组合出现率为72.4％;不同性状的中亲优势出现率差异较大,中亲优势出现率由大到小依次为株高、穗长、穗下节间长、千粒重、单株干重、单株粒重和单株穗数,其中株高、穗下节间长和穗长3个性状的显著中亲优势组合出现率分别达到98.6％、90.3％和91.7％,株高均表现为正向中亲优势,穗长、单株穗数、单株粒重和单株干重均出现负向显著中亲优势;显著超优亲优势组合共出现99次,组合出现率为19.6％,超优亲优势出现率由大到小依次为穗下节间长、千粒重、穗长、单株干重和单株粒重,其中穗下节间长、千粒重和穗长的显著优势组合出现率较高,分别为59.7％、43.1％和20.8％,株高和单株穗数未出现显著的超优亲优势组合;异棱型杂交种的显著超优亲优势组合出现率高于同棱型杂交种.     

利用VIGS技术初步验证WSR1基因功能的研究

为进一步了解小麦淀粉合成酶转录因子对淀粉合成的影响,以水稻 RSR1基因为探针,首先利用同源克隆技术和RACE技术获得了小麦 WSR1基因的全长cDNA;生物信息学分析表明,该基因含有AP2保守结构域。随后,以大麦条纹花叶病毒(BSMV)为载体,八氢番茄红素脱氢酶(PDS)基因为指示基因,利用VIGS技术和qRT-PCR技术对 WSR1基因的功能进行研究。结果表明,在接种5 d后, WSR1基因的相对表达量下降到50%, 25 d后下降到12%; WSR1基因沉默后的冀麦325籽粒内支链淀粉、总淀粉和抗性淀粉含量均较对照显著增加;直链淀粉含量、千粒重较对照极显著增加。以上结果表明 WSR1基因负向调控小麦的淀粉合成。     

河北省审定优质小麦品种评价及发展策略

为了全面掌握河北省优质小麦品种的品质情况,按照2016年农业部发布的《主要农作物品种审定标准(国家级)》中的主要参数,对1998~2017年河北省冀中南区域审定的45个优质小麦品种进行了品质性状分析与等级划分。结果表明:按照新的审定标准衡量,河北省审定的优质小麦62.2%为强筋或中强筋品种,37.8%为中筋品种。湿面筋含量、稳定时间和吸水量是影响河北省优质小麦品种等级的重要因素;优质小麦的产量增加幅度与普通小麦的产量增加幅度基本相同。并探讨了今后河北省优质小麦的发展趋势和策略。     

小麦GASA基因家族生物信息学分析

赤霉素调节的GASA（Gibberellic Acid-Stimulated in Arabidopsis）基因家族是植物特有的转录因子家族,在调控植物生长发育过程中起重要作用。关于小麦GASA基因家族全基因组分析的研究尚未见报道。为进一步探讨小麦GASA基因的功能,通过对小麦最新基因组数据进行分析,获得了35个TaGASA基因,命名为TaGASAs,根据染色体编号排列为TaGASA1~TaGASA35。结合公布的小麦品种Chinese Spring的基因组数据,采用生物信息学方法对其基因结构、染色体分布、蛋白结构、系统进化及表达谱进行了分析。结果表明,35个小麦TaGASA基因分布于除3A、4A、3B、3D染色体外的其余17条染色体上,基因编码长度为78~264个氨基酸的蛋白质,基因外显子数量从2个到7个不等;串联重复片段分析结果表明,片段复制和串联重复是小麦TaGASA家族基因扩张的主要模式;小麦TaGASA蛋白进化树和7种作物GASA基因的系统进化树表明,GASA基因分为4个类别,同一类之间的结构较为相似;小麦35个TaGASA基因家族成员含有10个motif,推测小麦TaGASA基因家族应都含有motif1、motif2和motif3。在13个组织器官中都检测到了35个TaGASA基因的转录本,不同组织器官中TaGASA基因的表达存在明显差异。     

双国审小麦新品种冀麦325丰产性·稳产性及适应性分析

为了全面评估冀麦325的生产利用和育种价值,根据2012—2014年国家黄淮北片水地组区域试验、2017—2019年国家黄淮北片旱肥组区域试验、2014—2015年度国家冬小麦黄淮北片水地生产试验和2019—2020年度国家冬小麦黄淮北片旱肥组生产试验的资料,对小麦新品种冀麦325的丰产性、稳产性、抗逆性及环境适应性进行分析。结果表明,冀麦325在黄淮北片水地组2012—2013年度区域试验中比对照良星99增产6.89%,2013—2014年度比对照良星99增产6.45%,2014—2015年度生产试验中比对照良星99增产5.59%;在黄淮北片旱肥组2017—2018年度区域试验中比对照洛旱7号增产1.45%,2018—2019年度比对照洛旱7号增产7.60%,2019—2020年度生产试验中比对照洛旱7号增产5.70%。另外,冀麦325产量三要素协调,抗寒性好,抗倒,抗旱。综合分析表明,冀麦325具有良好的丰产性、稳产性和适应性,是适合黄淮北片冬麦区大面积生产的小麦新品种。     

国审冬小麦新品种冀麦585的选育及育种策略

冀麦585是河北省农林科学院粮油作物研究所利用改良的高产太谷核不育群体,经多品种聚合杂交选育而成的冬小麦新品种。该品种的突出特点是产量潜力大、适应性广、抗寒性强、抗病性强等,2011年通过国家农作物品种审定委员会审定(审定编号:国审麦2011010),2012年通过河北省农作物品种审定委员会审定(审定编号:冀审麦2013004号), 2015年获得国家植物新品种保护权(CNA20101081.4),适宜在我国黄淮北片冬麦区的山东省、山西南部以及河北中南部推广种植。     

大麦cDNA AFLP技术体系的优化及其应用

为构建适合分析大麦杂种优势的cDNA-AFLP技术体系,以4个大麦不育系、2个大麦恢复系以及按4×2配制的8个杂交种为材料,对影响大麦cDNA-AFLP技术体系的几个关键因素进行了研究。结果表明,大麦cDNA-AFLP技术按以下程序可得到多态性好的清晰条带:使用百泰克公司的TRIpure Reagent总RNA提取试剂可提取到高质量的叶片总RNA;用TaKaRa的M-MLV RTase反转录合成双链cDNA;用MseⅠ和EcoRⅠ酶切6h,再用T4连接酶15℃连接接头18h;预扩PCR反应的dNTP终浓度为0.2mmol.L-1,扩增20循环效果最好;预扩产物稀释20倍后进行选择性扩增,最终用6%的变性聚丙烯酰胺凝胶进行电泳分离条带。利用该cDNA-AFLP体系对参试杂交种及其亲本的谱带类型进行了分析,亲本与杂种之间共扩增出7种类型的谱带,分别是共同表达型(P1P2F1)、P1表达型(P1)、P2表达型(P2)、F1表达型(F1)、P2F1表达型(P2F1)、P1F1表达型(P1F1)和P1P2表达型(P1P2)。其中差异谱带类型可分为四种表达模式:(1)单亲显性表达型,包括P2F1表达(P2F1)和P1F1表达(P1F1);(2)单亲沉默表达型,包括仅P1表达(P1)和仅P2表达(P2);(3)杂种上调表达型,即仅F1表达(F1);(4)杂种下调表达型,即仅P1P2表达(P1P2)。