科研产出
川麦42和川农16抗穗发芽QTL定位及聚合效应分析
《中国农业科学 》 2020 北大核心 CSCD
摘要：[目的]小麦穗发芽严重影响小麦产量和品质,是全球小麦生产面临的重大问题之一.通过鉴定挖掘抗穗发芽QTL,聚合穗发芽抗性位点,选育抗穗发芽小麦品种,为四川小麦穗发芽抗性改良提供技术和材料支撑.[方法]以川麦42/川农16重组自交系(RIL,F8)为材料,于2016—2018年分别在2个环境下对RIL群体进行籽粒发芽指数(GI,2016和2018)、籽粒发芽率(GR,2016和2018)和整穗发芽率(SGR,2017和2018)3个穗发芽指标测定.利用90K SNP芯片构建的遗传图谱检测全基因组穗发芽相关QTL,并分析抗性QTL聚合效应.[结果]双亲间GI、GR和SGR指标值差异显著,亲本川农16穗发芽抗性明显优于亲本川麦42.共检测到11个与穗发芽抗性有关的QTL,主要分布在2B、2D、3A、3D、4A、5A、5B和6B染色体上.5B染色体上检测到的单个环境表达的整穗发芽QTL解释的表型变异率最大,达到29%;在2D和3A染色体上检测到的整穗发芽主效QTL,以及5A染色体上检测到的与种子休眠相关的籽粒发芽主效QTL,在2个环境下均能表达,其抗穗发芽等位变异均来源于川农16.基因型分析发现,RIL群体中不同株系聚合抗性QTL的数量变幅为1—9个,表现为抗穗发芽的株系均携带4—9个与穗发芽相关的抗性QTL.重组自交系群体中6个株系GI、GR和SGR值均在15%以下,表现出高抗穗发芽特性;这6个优异株系聚合了多个与穗发芽相关的抗性QTL,且均聚合了川麦42在4A染色体上的微效QTL(QGi.saas-4A和QGr.saas-4A),以及川农16在2D和5B染色体上的主效QTL(QSgr.saas-2D和QSgr.saas-5B);编号为104和125的优异株系已通过审定,定名为川麦104和川麦64.其中,川麦104于2012年同时通过国家和四川省审定,其抗穗发芽能力强,产量、品质、抗病等优良性状突出,聚合了7个正向穗发芽QTL,包括2B、2D和5B染色体上来源于川农16的4个抗性QTL(QGi.saas-2B、QGr.saas-2B、QSgr.saas-2D和QSgr.saas-5B),以及4A和6B染色体上来源于川麦42的3个QTL(QGi.saas-4A、QGr.saas-4A和QGr.saas-6B);近年来,川麦104已成为西南麦区小麦育种的核心亲本,育成小麦品种(系)18个.[结论]共检测到11个抗穗发芽QTL,其中3个来源于川麦42,8个来源于川农16;RIL群体中的抗穗发芽株系均携带4—9个抗性QTL,优异株系川麦104和川麦64高抗穗发芽,均聚合了7个穗发芽抗性QTL.
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小麦穗部性状的主基因+多基因混合遗传模型分析
《中国农业科学 》 2019 北大核心 CSCD
摘要：【目的】穗部性状是小麦重要的产量性状,在小麦产量构成中占据重要地位和作用。开展小麦穗部性状遗传研究、分析其遗传机制,对制定高产育种策略、提高育种效率提供理论和实践指导。【方法】以主茎穗长、小穗数、穗粒数、小穗粒数为指标,采用数量性状的主基因+多基因混合遗传模型方法,对不同生态环境条件下来自母本品冬34与父本BARRAN及其衍生的F7:8、F8:9代重组自交系群体(RIL)进行穗部性状的遗传模型分析与遗传参数估计,以确定控制各性状的基因数目,估计遗传效应值及遗传率。【结果】穗长和小穗数的最佳遗传模型均是B-2-1(PG-AI),符合2对连锁主基因+加性-上位性多基因遗传模型。穗长的多基因遗传率是90.64%,小穗数的多基因遗传率是89.52%,穗长的环境变异平均值占表型变异的比例为9.39%,小穗数的环境变异平均值占表型变异的比例为10.50%;穗粒数的最佳遗传模型是G-1(MX3-AI-A),符合3对加性-上位性主基因加多基因+加性混合遗传模型,主基因遗传率是69.39%,多基因遗传率是29.94%,环境变异平均值占表型变异的比例为2.18%。控制穗粒数的第1对主基因的加性效应值和第3对主基因的加性效应值数值相等,同是4.56,具有正向效应。第2对主基因的加性效应值与加性效应和第1对主基因×第2对主基因×第3对主基因的加性效应值相同,均是-1.64,且为负向效应。加性和加性×加性上位性互作效应值与加性和第2对主基因加性×第3对主基因加性上位性互作效应值相等,均是-6.02。加性和第1对主基因加性×第3对主基因加性上位性互作效应值是0.18,多基因的加性效应值是0.15,表现为较低的正向遗传效应;小穗粒数的最佳遗传模型是H-1(4MG-AI),符合4个主基因+加性-上位性遗传模型,主基因遗传率是81.50%。第1至4对主基因加性效应值分别为0.22、0.18、-0.20和0.24,加性和第1对主基因×第1对主基因的加性上位性互作效应值是-0.170,加性和第1对主基因×第3对主基因的加性效应值是0.240,加性和第1对主基因×第4对主基因的加性效应值是-0.20,加性和第2对主基因×第3对主基因的加性效应值与加性和第2对主基因加性×第4对主基因加性上位性互作效应值绝对值相同,效应相反,前者值是0.03,后者值是-0.03。加性和第3对主基因×第4对主基因×的加性效应值是0.06。【结论】小麦穗部性状以多基因遗传效应为主,符合数量遗传特征,易受环境影响。小穗粒数存在着主基因遗传特性,主基因遗传力较高,受环境影响小,小穗粒数可作为有效改良穗部性状早期选择的直接指标,实现单株定向选择,提高育种效率。
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2个小麦株高QTL位点验证及其对产量相关性状的效应分析
《西南农业学报 》 2019 北大核心 CSCD
摘要：【目的】小麦株高决定了种植密度和抗倒性,对产量具有显著影响。本研究旨在利用不同背景的遗传群体材料验证前期发现的2个株高QTL位点,Qph.cib-5A和Qph.cibb-7A,及其对产量性状的影响,以期为分子育种提供参考。【方法】2个重组自交系群体于2015-2016、2016-2017年种植于四川双流和四川什邡,F_2群体于2017年种植于四川双流,获得表型数据。通过竞争性等位基因特异性PCR(Kompetitive Allele Specific PCR,KASP)反应、35K和90K芯片分别对2个F_2群体,川麦42×川麦39重组自交系和川麦42×川农16重组自交系进行基因分型。比较携带不同基因型株系株高、穗长、穗粒数和千粒重的差异。【结果】在F_2群体中,Qph.cib-5A和Qph.cibb-7A能显著增加株高7.75%和6.19%;在2个重组自交系群体中,Qph.cib-5A能增加株高(4.2%～10%)、穗长(4%～9.1%)和千粒重(2.5%～4.5%),而不影响穗粒数。Qph.cibb-7A在不影响穗粒数和穗长的前提下增加株高(3.3%～6.1%)和千粒重(2.5%～4%)。此外,当同时聚合Qph.cib-5A和Qph.cibb-7A时对株高(7.4%～13.1%)和千粒重(4.7%～7.5%)的效应更加显著。【结论】本研究证实Qph.cib-5A和Qph.cibb-7A对株高调控具有显著作用,同时对千粒重也会产生较大影响,因此该研究的结果以及开发的标记可应用于小麦育种和小麦调控株高遗传机制的解析。
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CIMMYT小麦材料Kundan条锈病成株抗性QTL的定位与效应鉴定
《分子植物育种 》 2019 北大核心 CSCD
摘要：小麦条锈病是严重影响中国小麦产量的主要病害之一,利用成株抗性是小麦抗病育种的重要方向。本研究利用国际玉米小麦改良中心(centro internacional de mejoramientode maizy trigo, CIMMYT)引进的条锈病成株抗性品种Kundan和易感品种Avocet构建而成的131株群体大小的重组自交系群体来研究小麦条锈病成株抗性遗传基础。通过小麦50K DArT-Seq基因芯片技术完成131重组自交系群体的基因分型,经筛选获得了1 293个DArT-Seq标记,构建了分布于21条染色体上的22个连锁群,总长度为1 715.934 cM,两标记间的平均距离为1.34 cM。A、B和D基因连锁群长度分别为809.379 cM、674.469 cM和232.086 cM。连续两年在四川绵阳调查成株期抗性表型鉴定,利用复合区间作图法鉴定出一个位于染色体1BL上的抗条锈病主效基因QTL,位于标记G1107928与G1121552之间,遗传距离为5.5 cM,解释表型变异14.8%～18.8%,发现该基因不同于1BL上其他抗条锈病基因,具有成株抗性,为该基因的分子辅助选择和遗传利用提供了依据。
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四川小麦优良受体基因型筛选及农杆菌转化因素优化
《分子植物育种 》 2019 北大核心 CSCD
摘要：为了丰富栽培小麦转化受体基因型,优化农杆菌转化小麦幼胚的技术体系,本研究评价了21份四川优良小麦品种(系)的幼胚再生能力,并以筛选到的最佳受体为材料,利用正交设计研究了预培养时间、菌液浓度、侵染时间、抑菌剂浓度、共培养方式和农杆菌菌株等易互作的6个因素对幼胚抗性愈伤再生率的影响,并探讨了筛选剂卡那霉素(Kanamycin)的适宜浓度。结果表明,21份材料中‘5157’、‘川农16’、‘R364’、‘川麦42’‘、内麦8号’的绿苗率超过了30%,可作为优良转基因受体加以利用。以‘5157’为受体材料建立农杆菌转化体系,正交试验表明菌液浓度和农杆菌菌株对幼胚抗性愈伤再生率的影响达到显著水平,而其他因素影响不显著。经优化后的遗传转化体系为:农杆菌菌株用C58C1,幼胚不经预培养,在菌液OD值为0.4的农杆菌中侵染40 min,共培养介质选用培养基,抑菌剂为200 mg/L羧卞青霉素(Carbenicillin),适宜的卡那霉素筛选浓度为50 mg/L。本研究为四川小麦遗传转化提供了5个候选基因型,为建立和优化小麦幼胚转化技术体系提供了理论依据,同时初步建立了农杆菌转化小麦幼胚的技术体系。
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2017～2018年四川省小麦区试品种(系)综合抗病性鉴定与分析
《四川农业科技 》 2019
摘要：为了解2017～2018年四川省小麦区试品系对条锈病、白粉病和赤霉病的抗病水平,采用人工接种菌源和自然诱发相结合的方式,多点异地,进行了田间成株期抗病性鉴定。结果表明,66份区试材料中,1份(科成麦10号)材料对条锈病和赤霉病兼具抗性,占供试材料的1.52%;17份材料对条锈病和白粉病兼具抗性,占供试材料的25.76%;16份材料对白粉病和赤霉病兼具感病,占供试材料的24.24%;对条锈病、白粉病和赤霉病表现高抗的材料(含免疫/近免疫)分别占供试材料的78.78%、0%和16.67%,中抗品种分别占18.18%、40.9%、7.58%,中感品种分别占1.52%、39.4%、57.58%,高感品种分别占1.52%、3.03%、34.84%。四川省区试小麦品种(系)对条锈病的抗性整体较高,对白粉病和赤霉病的抗性相对较差。
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四川省小麦品种(系)穗发芽抗性评价
《中国农学通报 》 2019
摘要：穗发芽严重影响小麦产量和品质,受到生长环境、种皮颜色和遗传基因的共同控制。由于四川地区在小麦收获季节容易出现高温高湿的气候条件,是小麦穗发芽的常发和重发区。依据材料的穗发芽抗性,有目的性地配制杂交组合选育抗性品种是控制小麦穗发芽的重要策略,而系统鉴定分析各优良品种及品系的穗发芽抗性是亲本选配的重要依据。本研究调查分析了242份2000年来四川省审定小麦品种及即将成为未来几年新品种的2017—2018年四川省区试品系的田间穗发芽情况,发现分别有23(9.5%)和67 (27.7%)份材料具有强(穗发芽率低于5%)和高(穗发芽率介于5%～15%)的穗发芽抗性。这为穗发芽抗性育种亲本的选择提供了参考;并且发现穗发芽抗性在不同类型材料中存在差异:2000年来审定品种<区试普通小麦品系<区试早播早熟小麦品系<区试特殊用途小麦品系,穗发芽抗性在未来几年品种中将有所增强;种皮颜色对穗发芽抗性具有强烈影响,随着种皮颜色加深,穗发芽抗性越强,但仍发现3份(‘川育26’、‘川辐9号’、‘川辐17号’)白皮小麦材料具有强的穗发芽抗性,为白皮小麦抗穗发芽育种提供参考。其次发现在四川环境下,早播可能会提高小麦品种的穗发芽抗性。
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小麦不同抗白粉病基因及品种在成都平原抗病的有效性
《麦类作物学报 》 2019 北大核心 CSCD
摘要：为了解小麦含已知抗白粉病基因材料及审定品种在成都平原对白粉病的抗性表现,2015-2017年在四川省江油市武都镇(104.47°E,31.52°N)和广汉市连山镇(104.18°E,30.59°N)设置病圃,种植42份含已知抗白粉病基因的材料以及85份小麦审定品种,于2016-2018年乳熟后期调查病害级别、普遍率和严重度.结果表明,已知抗白粉病基因材料中,Coker983(Pm5+6)、Wembley(Pm12)、Brigand(Pm16)、南农9918(Pm21)、赤牙糙(Pm24)、NCD7(Pm34)、NCD3(Pm35)、NCD4(Non-Pm1)、复壮30(Pm5e)和Tabasco(Pm46)在两个病圃(2016和2018年)均表现抗白粉病,而Kavkaz(Pm8)、W150(Pm3e)、Hope/8cc(Pm5a)、Timgalen(Pm6)和5P27(Pm30)在两个病圃内均表现感病.85份小麦审定品种中,国豪麦3号、蜀麦375、蜀麦482、杏麦2号、绵阳29号、绵阳33、绵麦228、西科麦5号和良麦4号9个品种连续三年(2016-2018年)在两地均表现抗病,有37个品种三年在两地均表现感病.其余27个含已知抗性基因材料和39个小麦审定品种的抗病性表现则在不同地点和年份并不稳定.
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