河北省小麦品质相关基因的KASP标记检测

为了加速小麦品质改良,利用高通量KASP标记检测1970年以来河北省审定的小麦品种153份,这些功能标记包括检测1RS/1BL和1RS/1AL易位系、高分子量麦谷蛋白亚基、籽粒硬度、提高籽粒蛋白含量和促进直链淀粉合成,以及与籽粒品质颜色相关基因的KASP标记,共计22个。结果表明,1RS/1BL和1RS/1AL易位系占比分别是43.14%和9.15%;5个标记检测高分子量麦谷蛋白亚基,Glu-A1位点Glu-Ax1和Ax2*亚基占比分别是39.22%和11.76%,Glu-B1位点Bx7OE亚基占比1.96%,Glu-D1位点1Dx5+1Dy10亚基占比13.07%。3个标记检测小麦籽粒硬度基因,Pina-D1b、Pinb-D1b和Pinb-B2b等位变异,占比分别是5.88%、70.59%和35.95%;没有检测到与提高籽粒蛋白含量和促进直链淀粉合成有关的基因Gpc-B1和Wx-B1的优异等位变异;检测了10个与籽粒品质颜色有关的基因Ppo-A1、Ppo-D1、Psy-A1、Psy-B1、Psy-D1/Sr25、Zds-A1、Lox-B1、TaLyc-B1、TaPds-B1和TaPod-A1,优异等位变异占比分别是69.93%、7.19%、27.45%、9.15%、100.00%、15.03%、75.82%、71.90%、25.49%和25.49%,其中Ppo-D1位点的优异等位变异呈逐年下降的趋势。综上所述,KASP标记可高效检测小麦品质相关基因的优异等位变异,在河北省小麦品质改良中有很好的应用前景。     

1BL/1RS易位系在我国小麦育种中的应用

采用SDS-PAGE和SCAR标记对我国小麦主产区近30年来主要推广品种和新近育成的部分品系共179份进行了1BL/1RS鉴定,结果表明：我国20世纪80年代后育成的小麦品种中约38%为1BL/1RS品种,其中北方冬麦区和黄淮冬麦区频率较高,分别为59%和42%;长江中下游冬麦区和西南冬麦区频率较低,均为20%;东北春麦区未发现1BL/1RS品种。大多     

利用功能标记揭示新疆小麦改良品种与地方品种的遗传变异

揭示新疆小麦改良品种与地方品种在主要农艺性状相关基因上的遗传变异对进一步改良和利用新疆育成品种具有重要意义。本研究利用52个功能标记对136份新疆小麦改良品种和地方品种分析发现, 与适应性相关的矮秆等位变异Rht-B1b和Rht-D1b、半冬性生长习性相关等位变异Vrn-D1b、T1BL·1RS易位系, 与品质相关的高脂肪氧化酶活性等位变异TaLox-B1a、低多酚氧化酶活性等位变异Ppo-D1a、低黄色素含量等位变异Psy-A1b以及与高粒重等位变异Hap-H (TaSus-2B)仅分布在改良品种中, 而且光周期不敏感等位变异Ppd-D1a (77.6%)、优质麦谷蛋白亚基Dx5+Dy10 (35.4%)和硬质等位变异Pin-D1b (25.0%), 以及高千粒重等位变异TaCwi-A1a (63.3%)、Hap-4A-T (Tacwi-4A) (33.8%)、Hap-5D-C (TaCWI-5D) (93.7%)、Hap-2 (TaGS1a) (77.9%)、TaGS-D1a (78.5%)、TaGS5-A1b (50.0%)和TaTGW6-A1a (92.1%)在改良品种中分布频率明显高于地方品种。大部分优异等位变异分布频率随着育种时期的推进呈现不连续性上升趋势。在适应性与品质相关基因方面, 春性改良品种的优异等位变异频率高于冬性改良品种。功能标记分析显示改良品种的遗传多样性高于地方品种。136份新疆小麦资源被聚为改良品种和地方品种两类, 改良品种被进一步聚为冬性和春性两类, 说明新疆改良品种与地方品种间存在明显的遗传差异。本研究鉴定的优异等位基因和等位基因组合为进一步改良新疆小麦品种提供了重要信息。     

中国小麦育成品种和农家种中慢锈基因Lr34/Yr18的分子检测

Lr34/Yr18是重要的慢叶锈和慢条锈基因, 携带该连锁基因的小麦品种被广泛种植于世界许多国家。利用STS标记csLV34对慢叶锈和慢条锈基因Lr34/Yr18进行分子检测的结果表明, 我国231份育成品种(系)中仅有14份材料携带Lr34/Yr18基因, 占6.1%。不同麦区分布频率不同, 其中北部冬麦区为零, 黄淮冬麦区、长江中下游冬麦区、西南冬麦区和西北春麦区分别为3.0%、21.4%、16.7%和33.3%。在422份农家种中, 359份含有Lr34/Yr18基因, 占85.1%。Lr34/Yr18基因在不同麦区的分布频率也存在差异, 北部冬麦区、黄淮冬麦区、长江中下游冬麦区、西南冬麦区、南部冬麦区和西北春麦区分别为89.6%、77.4%、93.1%、93.8%、96.6%和61.1%。csLV34标记扩增产物为150 bp和229 bp的片段, 能有效鉴别品种是否携带Lr34/Yr18基因, 是一个重复性好、准确率高的分子标记, 可用于小麦Lr34/Yr18基因的鉴定与选择。     

中国小麦育成品种和农家种中慢锈基因Lr34/Yr18的分子检测

Lr34/Yr18是重要的慢叶锈和慢条锈基因, 携带该连锁基因的小麦品种被广泛种植于世界许多国家。利用STS标记csLV34对慢叶锈和慢条锈基因Lr34/Yr18进行分子检测的结果表明, 我国231份育成品种(系)中仅有14份材料携带Lr34/Yr18基因, 占6.1%。不同麦区分布频率不同, 其中北部冬麦区为零, 黄淮冬麦区、长江中下游冬麦区、西南冬麦区和西北春麦区分别为3.0%、21.4%、16.7%和33.3%。在422份农家种中, 359份含有Lr34/Yr18基因, 占85.1%。Lr34/Yr18基因在不同麦区的分布频率也存在差异, 北部冬麦区、黄淮冬麦区、长江中下游冬麦区、西南冬麦区、南部冬麦区和西北春麦区分别为89.6%、77.4%、93.1%、93.8%、96.6%和61.1%。csLV34标记扩增产物为150 bp和229 bp的片段, 能有效鉴别品种是否携带Lr34/Yr18基因, 是一个重复性好、准确率高的分子标记, 可用于小麦Lr34/Yr18基因的鉴定与选择。     

用STS标记检测春化基因Vrn-A1在中国小麦中的分布

在证实Vrn-A1春化基因的STS标记与CAPS标记结果一致的基础上,用STS标记检测了全国主要麦区历史上大面积推广和当前主栽的250份品种的春化基因Vrn-A1。结果表明,中国品种Vrn-A1基因平均分布频率为36.8%,不同麦区的分布频率不同,依次为东北春麦区=北部春麦区=西北春麦区（100%）＞新疆冬春麦区（42.9%）＞西南冬麦区（35.3%）＞黄淮冬麦区（19.8%）＞长江中下游冬麦区（17.4%）＞北部冬麦区（3.0%）,这与冬春特性有关。在长江中下游冬麦区和西南冬麦区品种中,Vrn-A1基因分布频率随着时间推移呈降低趋势;在黄淮冬麦区品种中,20世纪50到70年代呈上升趋势,随后呈下降趋势。在年最大推广面积大于66.7万hm²的58份品种中,Vrn-A1基因的频率为27.6%。这些信息有助于改良小麦品种的适应性和提高产量潜力。     

中国冬播小麦面粉颗粒度分布及近红外透射光谱测试技术研究

面粉颗粒度是影响小麦食品加工品质的重要性状。以2001－2002年度来自北部冬麦区、黄淮冬麦区、长江中下游冬麦区和西南冬麦区的256份小麦品种（系）为材料，用激光散射颗粒度分析仪和近红外透射光谱技术对面粉颗粒度进行了研究。结果表明，我国小麦面粉颗粒度分布特点为从北向南，硬质麦分布比例逐渐减少，软质麦分布比例逐     

利用Fhb1基因功能标记选择提高黄淮冬麦区小麦品种对赤霉病的抗性

赤霉病已上升为黄淮冬麦区的主要病害, 提高小麦品种对赤霉病的抗性成为该麦区主要的育种目标之一。宁麦9号、生选6号、建阳798、建阳84、苏麦3号和宁麦13均携带Fhb1基因, 对赤霉病表现中抗水平以上。本研究以这6个品种(系)为供体, 分别与高感赤霉病的周麦16矮败小麦近等基因系杂交和回交, 构建6个回交群体。利用Fhb1基因的KASP标记在回交后代中进行基因型分析, 分别选择携带和不携带Fhb1基因的可育株, 对后代株系进行单花滴注接种鉴定和田间病圃自然鉴定。回交后代携带Fhb1家系整体抗性达到中感, 比不携带Fhb1家系的平均病小穗数低4.2 (P < 0.01), 平均病情指数低4.0, 比轮回亲本周麦16的平均病小穗数和病情指数分别低8.1 (P < 0.01)和28.4 (P < 0.01)。不同供体品种(系)回交后代在赤霉病抗性上表现出明显差异, 以生选6号为供体的回交后代家系抗性表现最好。本研究表明, 利用Fhb1基因分子标记辅助选择技术能够有效地提高黄淮冬麦区小麦品种的赤霉病抗性水平。     

硬粒小麦品种Lpx-B1位点等位变异的分子鉴定及其脂肪氧化酶活性

硬粒小麦籽粒中脂肪氧化酶(LOX)与硬粒小麦面制品的加工品质关系密切相关, 而Lpx-B1位点不同变异类型对LOX活性有重要影响。对来自不同国家和地区的167份硬粒小麦品种的LOX活性进行测定, 并对其Lpx-B1位点不同变异类型进行分子鉴定。不同品种间LOX活性差异明显, 变幅为0.20～7.98 AU min^-1 g^-1。在Lpx-B1.1位点鉴定出3种等位变异, 分别为Lpx-B1.1a、Lpx-B1.1b和Lpx-B1.1c, 以Lpx-B1.1a所占比例最高(55.1%), 其次为Lpx-B1.1c (37.1%), 而Lpx-B1.1b仅占7.8%; Lpx-B1.2和Lpx-B1.3二者总是互补出现在不同的品种中, 146份品种为Lpx-B1.2型, 其余21份品种均为Lpx-B1.3型, 表明二者可能互为一对等位因子。在Lpx-B1.1位点的3种等位变异类型中, Lpx-B1.1b类型品种的LOX活性显著高于Lpx-B1.1a和Lpx-B1.1c类型品种, 而Lpx-B1.1c类型品种的LOX活性最低。Lpx-B1.3类型品种的LOX活性显著高于Lpx-B1.2类型的品种。参试品种共有6种Lpx-B1基因型组合, 其中Lpx-B1.1b/Lpx-B1.3基因型的LOX活性显著高于其他基因型, 而Lpx-B1.1c/Lpx-B1.2和Lpx-B1.1c/Lpx-B1.3基因型的LOX活性最低。这些观测结果为硬粒小麦品质育种提供了重要信息。     

小麦穗发芽抗性的4个分子标记有效性检验

为筛选出适宜黄淮麦区和长江中下游麦区种植的抗穗发芽白粒小麦品种或种质资源,以36份黄淮麦区和长江中下游麦区的主要品种（系）及地方品种为研究对象,对已报道的4个与穗发芽抗性相关的分子标记：Vp1B3、Xgwm155、Xgwm269和Xbarc170进行有效性验证。测定参试材料种子萌发指数（GI）,并用上述4种标记进行PCR扩增,对扩增条带进行统计分析。结果表明,GI值显示,红粒品种（GI均值为5.1%）明显较白粒品种（GI均值为28.0%）低;4种标记扩增出的带型中仅Vp1B3的845 bp片段能有效地区分36份小麦品种(系);GI值筛选出6份抗穗发芽品种（系）中,其中3份为Vp1B3标记鉴定,可作为黄淮麦区和长江中下游麦区小麦穗发芽抗性育种中首选基因资源。     

棉花中GhTFL1a和GhTFL1c基因的表达及启动子分析

从陆地棉中克隆了磷脂酰乙醇胺结合蛋白GhTFL1a和GhTFL1c基因,并对该基因进行表达分析、启动子预测和启动子活性研究。利用启动子分析软件PlantCARE预测得出,GhTFL1a启动子区域有脱落酸响应元件、干旱诱导的MYB结合位点和顶芽特异表达响应元件等;GhTFL1c启动子区域有乙烯响应元件、干旱诱导的MYB结合位点和水杨酸响应元件。因此,将pGhTFL1a和pGhTFL1c分别构建到启动子检测载体pBI121-GUS上形成融合表达载体,通过烟草瞬时转化检测得出这2个基因的启动子都具有活性。实时荧光定量PCR分析表明, GhTFL1a和GhTFL1c在光周期处理和不同材料的陆地棉(栽培种和半野生种)中表达模式呈相反趋势。GhTFL1a基因受脱落酸(abscisic acid, ABA)、水杨酸(salicylic acid, SA)和盐胁迫诱导,而GhTFL1c可以响应赤霉素(gibberellin, GA)、SA和ABA胁迫。研究结果初步表明,GhTFL1a和GhTFL1c可能参与了植物逆境胁迫脱落酸和水杨酸响应的调控,为在棉花中进一步阐明其功能奠定了基础。     

小麦品种扬麦16赤霉病抗扩展QTL定位及分析

扬麦系列品种赤霉病抗性在世界范围内得到重视,但其抗性遗传机制尚不清楚。扬麦16是近年来大面积推广的抗赤霉病品种,本研究以扬麦16与中麦895杂交构建的174个双单倍体(double haploid lines,DH)系为材料,于2017—2019年连续3年对该群体采用单花滴注进行赤霉病抗扩展鉴定。利用660K SNP芯片构建高密度遗传图谱,共检测到6个抗性QTL,分别位于2DL、3BL、4BS、4DS、5BL和6AS染色体上。除4BS位点外,其他5个抗性等位基因均来源于扬麦16。QFhb.yaas-4DS和QFhb.yaas-6AS均在多年被检测到,可解释8.8%~15.0%的表型变异;QFhb.yaas-2DL、QFhb.yaas-3BL仅在1年被检测到,分别解释10.5%和14.7%的表型变异;QFhb.yaas-5BL和来源于中麦895的QFhb.yaas-4BS仅在1年被检测到且效应仅为6.4%和8.3%。QTL效应分析结果表明,相较于单个位点,多个抗性QTL的聚合可显著降低赤霉病严重度。扬麦16抗赤霉病QTL将为揭示扬麦品种抗性遗传机制及开发相应分子标记奠定基础。     

盐胁迫对不同藜麦品种幼苗生长及CqNHX1基因表达的影响

为了筛选出耐盐性较强的藜麦品种并为苗期耐盐性鉴定提供参考,以3个不同的藜麦品种为试验材料,在盐胁迫下用测量法测定其相关生长指标,紫外分光光度计法测定叶绿素含量,电导法测定相对离子渗透率,并利用实时荧光定量PCR法比较了耐盐基因CqNHX1的相对表达量。结果表明,NaCl胁迫下SQ1株高降幅较小,生物量有所增加,相对离子渗透率几乎不变,且CqNHX1a和CqNHX1b表达量均极显著升高,说明SQ1在高盐环境下能正常生长;SQ34的株高和叶绿素含量均显著降低,生物量保持不变,而CqNHX1a和CqNHX1b表达量均显著升高;QQ61的根冠比和叶绿素含量极显著下降,相对离子渗透率极显著升高,CqNHX1a和CqNHX1b呈下调表达,说明该品种耐盐性较弱。藜麦品种间耐盐性存在显著差异,耐盐性强弱为：SQ1 > SQ34 > QQ61,SQ1作为高耐盐品种,可在盐碱地进一步推广种植。     

70份国外小麦品种(系)的苗期和成株期抗叶锈病鉴定

小麦叶锈病是小麦生产中的重要病害之一,培育持久抗病品种是最经济、有效和环保的方法。本研究用19个不同毒力的叶锈菌小种苗期接种70份国外引进小麦品种(系)及36个已知抗叶锈病基因的载体品种进行抗性鉴定,同时在2016—2017年度分别于河北保定和河南周口对70份国外引进品种进行田间抗叶锈性鉴定。为进一步检测材料中所携带的苗期和成株抗叶锈病基因,利用12个与已知基因紧密连锁的分子标记进行检测,综合基因推导、系谱分析和分子标记检测的结果,在33份材料中鉴定出15个抗叶锈病基因,包括Lr1、Lr2a、Lr26、Lr3ka、Lr11、Lr17、Lr30、Lr10、Lr14a、Lr2b、Lr13、Lr15、Lr21、Lr44和Lr45,田间鉴定筛选出39份品种表现慢锈性。苗期和田间表现表明,国外品种中含有丰富的对我国叶锈菌小种有效的苗期和成株期抗叶锈病基因,可作为小麦抗叶锈病抗源在抗病育种中加以利用。     

黄淮南片新育成小麦品种（系）主要性状的综合性分析

以2017-2018和2018-2019年度国家黄淮南片区试冬水组的39份冬小麦品种（系）为材料,通过多样性指数、聚类分析、相关性分析和主成分分析等对参试小麦的10个主要性状进行综合评价。结果表明,10个主要性状的多样性指数（H′）为1.56~2.01,平均为1.88,其中面粉吸水率H′最大,面团稳定时间H′最小。面团稳定时间的变异系数最大（71.93%）。主成分分析将10个性状归为4个主成分,可解释73.76%的性状信息。在欧式距离6.5处可将39份小麦品种（系）分为5大类群,每个类群各有侧重,优质小麦呈现聚类特征;小麦的性状综合评价值（D）越高,其综合性状越优秀,总体呈现出强筋小麦>中强筋小麦>中筋小麦的特点。黄淮区试小麦品种（系）具有较高的遗传多样性。综合性状较好的新麦45、山农116和轮选2000等品种（系）可作为小麦育种的首选杂交亲本。     

甘蓝型春油菜早花位点加密及位点聚合创建优异早花资源

cqDTFA7a and cqDTFC8, two major effects of early flowering QTL, were identified in the NNDH population of spring Brassica napus, and closely linked markers SSR G1803, InDel IA7-4, and SSR S035 with cqDTFC8 developed in previous studies. In this study, a BC₂F₂ population for early flowering QTL locus cqDTFC8 was constructed, and a closely linked SNP marker was further developed. The early flowering genotypes of one natural resources contained 93 spring B. napus varieties were identified used four closely linked markers with two loci, and selected 3164 and 2216 resources with cqDTFA7a site, 3484 and 2857 resources with cqDTFC8 site. Two site resources were aggregated by site polymerization through reciprocal hybridization. The polymerized DH system was rapidly obtained by microspore culture and maker assisted selection. A hybrid combination was created between polymeric line with good traits and early flowers and the Polima CMS, and the utilization value of the polymeric line was further analyzed by the production test at multiple environments for two consecutive years. cqDTFC8 encryption results showed that this site was located in the SNP11 and SNP12 interval, and separated from SNP11 altogether. The identification results of early flowering genotypes of natural resources showed that there were 50 individuals containing cqDTFA7a locus, with an average initial flowering period of 58.1 days; 16 single plants containing cqDTFC8 locus, with an average flowering period of 58.3 days; and 16 single plants containing two loci, with an average flowering period of 55.2 days, indicating the more early flowering sites containing, the earlier flowering. The results of polymerization showed that the flowering time of the polymerized lines of cqDTFC8 and cqDTFA7a was 2-3 days earlier than that of the single locus parents, among which the polymerized DH18 from 3164 of cqDTFA7a and 3484 of cqDTFC8 was 3 days earlier than that of the parents, and the yield-related traits were better than those of other lines. The combination of DH18 and the Polima CMS 025A was further utilized, and the combination was named TZG18. Yield results of two years and nine environments showed that yield of TZG18 was above 17.5% higher than the Haoyou 11, a local B. rapa variety on the Qinghai-Tibet plateau. Those results indicated that the early flowering site polymeric lines had an obvious advantage over the single locus lines in flowering time, and had an effect on the increasement of rapeseed yield. This study is a preliminary exploration of MAS breeding for early flowering traits of Brassica napus, providing materials support for replacing B.rapa varieties using early maturity Brassica napus varieties in spring rapeseed region, and approaches for gene polymerization breeding technology.     

黑小麦光合特性的变化及对产量的影响

本研究旨在为选育高产黑小麦品种提供理论依据。以5个黑小麦品系和1个普通小麦(CK)为材料,在抽穗期—成熟前期7个生育期探究了旗叶光合特性指数(PCI)的变化及其与籽粒产量(GY)的关系。结果表明：与CK相比,5个黑小麦品系旗叶的叶绿素含量(CC)在抽穗期—灌浆后期均显著较低;绿叶面积(GLA)在灌浆后期较低而在成熟前期则较高,生物学产量(BY)的增长速率在灌浆前—中期均显著较高而在开花期—灌浆前期、灌浆末期—成熟前期则均显著较低;灌浆速度(GFR)在灌浆—中期、灌浆中—后期均显著较低。5项PCI与GY间显著正相关,PCI的变化速率在抽穗期—开花期、开花期—灌浆前期与GY间正相关而在灌浆中—后期、灌浆后—末期、灌浆末期—成熟前期则负相关。PCI的变化速率与GY间相关程度为GLA>Trm>Pn>Gs>CC,Pn>Gs>Trm>CC>GLA。不同时期PCI的变化速率与GY间相关性程度为灌浆中期>灌浆前期>灌浆后期>灌浆末期>抽穗期>开花期>成熟前期,开花期—灌浆前期>抽穗期—开花期>灌浆前—中期>灌浆末期—成熟前期>灌浆后—末期>灌浆中—后期。选育旗叶在抽穗期—灌浆中期具有较高CC、Pn、Gs、GLA的黑小麦品系是提高黑小麦产量的重要手段。     

棉花GhPIF4调控高温下花药败育机制初探

PIF4属于PIF家族(PHYTOCHROME INTERACTING FACTORS FAMILY),是一个响应温度变化的关键性转录因子,广泛参与植物热信号传导和激素信号通路。本研究从陆地棉‘YZ1’中克隆获得GhPIF4基因,亚细胞定位结果表明, GhPIF4是一个核蛋白。qRT-PCR分析和proGhPIF4:GUS转基因棉花GUS染色结果显示, GhPIF4基因在棉花花药中高量表达,且其表达在高温敏感型材料‘H05’中受到高温的显著诱导。在棉花中超量表达GhPIF4,不同的转基因株系表现不同的育性,表达量高的3个转基因系(OE5、OE7和OE19)开花当天的花药不开裂,花粉的活力均低于对照‘YZ1’,而超表达程度略低的OE10,花药正常开裂,花粉活性正常,表明GhPIF4导致的花药败育具有剂量效应。对OE7和OE19在9～14 mm (绒毡层降解期)、14～19 mm (有丝分裂I期)中生长素的含量以及生长素合成关键基因GhTAA1、GhYUC2、GhCYP71A13的表达分析发现基因的表达与生长素含量下降变化一致。推测超表达GhPIF4在花药后期可能部分模拟棉花的高温响应状态,而组成型超表达GhPIF4可能改变了营养器官或早期花药中生长素的含量,亦或花药中生长素含量过低也会导致花药败育。以上结果为深入解析GhPIF4基因功能及了解高温胁迫下棉花花药败育的机制提供参考。