Large-grain traits are important in high-yield breeding of wheat. In order to identify the genetic characteristics of grain traits in the large-grain wheat, we used the large-grain type Luomai 76 as the male parent and the small-grain type L529 as the female parent to construct six pedigrees of four generation populations（P 1 ,P 2 ,F 1 ,F 2 ,B 1 and B 2 ）,and applied mixed major gene plus polygenes inheritance model to identify the genetic characteristics of grain traits based on SmartGrain. The results showed that the best genetic model for grain weight was MX2-ADI-ADI; The best genetic model for grain area and grain length were PG-ADI; The best genetic model for grain perimeter length was 2MG-ADI; The best genetic model for grain width was MX2-ADI-AD. Taken together, for the selection of large-grain character, materials with high grain weight should be adopted as the parents to construct F 2 （single cross） and B 2 （backcross with large-grain parents） selection population, identified in multiple environments. The large grain characters are suggested to be rigorously selected in the high generations.
In order to clarify the climatic conditions for the quality formation of winter wheat, we analyzed the climatic resource characteristics of winter wheat from heading to maturity and the characteristics of winter wheat quality with four gluten types（strong gluten, medium strong gluten, medium gluten and weak gluten）, and we identified the climatic conditions for the formation of wheat quality, using the data of 10 winter wheat quality indices and their corresponding climatic data from 2006 to 2015 in five major provinces（Hebei, Shandong, Henan, Anhui, Jiangsu） of China in this study. The results showed that the dominant climate factors of the same quality index of winter wheat with different gluten types were different, and the dominant climatic factors of different quality indices of the same type winter wheat were also different. On the whole, the main factors for quality formation of winter wheat were temperature and humidity. The quality of strong gluten winter wheat was mainly affected by the number of high-temperature days ≥32 ℃ and precipitation from heading to maturity, and the quality of strong gluten winter wheat was better under good temperature and heat conditions. The quality of medium and strong gluten winter wheat was mainly affected by the number of precipitation days and the daily temperature range, which had negative effects on quality（except for extensibility）. The quality of medium gluten winter wheat was mainly affected by the maximum temperature and the number of precipitation days. For weak gluten winter wheat, the quality got worse when there were the more days with the daily maximum temperature ≥32 ℃ or greater humidity.
小麦株高与植株倒伏密切相关,影响小麦产量.为挖掘小麦株高QTL位点和候选基因,从遗传和分子水平上解释株高分子机理,本研究将野生二粒小麦染色体臂置换系CASL7AS为母本,课题组自选株系浙农林12(简称ZNL12)为父本,杂交F1经过花培得到178个DH群体.通过4年2个种植点株高数据,利用55K SNP芯片构建高密度遗传图谱,对小麦株高性状进行QTL分析.该遗传连锁图谱包含3 655个SNP标记,长度为4 738.45 cM,标记间平均遗传距离为1.30 cM,覆盖了小麦21条染色体.其中,A、B、D染色体组分别含有标记1 466、1 492和697个.QTL分析共检测出53个QTL位点,分布于1A、3A、5A、7A、1B、3B、4B、5B、7B、2D、4D、6D和7D染色体上,可解释2.80％～38.50％表型变异.其中,稳定主效QTL有2个,分别为QPh.zafu.4B-1和QPh.zafu.4D-1,其贡献率分别为25.18％～38.50％和20.67％.经细胞生物学分析,基因型为(0,2)矮秆植株胚芽鞘的表皮细胞长度显著短于基因型为(2,0)的高秆植株,基因型为(0,0)、(2,2)中间型的植株胚芽鞘表皮细胞长度无显著差异,由此推测小麦株高的变异由细胞长度因素决定.QPh.za-fu.4B-1候选基因Rht-B1b基因编码区矮秆株系,第904核苷酸处发生碱基"C-T"的突变,形成终止密码子(CAG-TAG);而QPh.zafu.4D-1候选基因Rht-D1b基因编码区矮秆株系,第781核苷酸处碱基突变"G-T",编码氨基酸中缬氨酸变为天冬氨酸.结果为小麦株高候选基因的筛选和QTL定位提供了优异的遗传位点和候选基因,未来可用于小麦抗倒伏相关的分子标记辅助育种.
为探究陕西关中地区小麦HMW-GS亚基与品质性状间的关系,采用SDS-PAGE法对57份陕西关中地区小麦品种(系)HMW-GS亚基组成及相关品质性状进行了分析.结果表明,供试品种(系)中共检测出7种HMW-GS亚基类型和8种HMW-GS亚基组合;Glu-A1位点上有3种亚基类型,分别为1、2*和Null,以1亚基为主(78.95％);Glu-B1位点上检测到7+8(61.40％)与7+9(38.60％)两个类型;Glu-D1位点上检测到5+10(70.18％)和2+12(29.82％)两个类型.3个HMW-GS基因位点编码亚基共组成8种亚基组合,品质得分6～10分,其中1/7+8/5+10组合品质得分10分,出现频率最高.就HMW-GS不同位点对品质性状效应进行分析发现,Glu-D1位点对b*值、形成时间、稳定时间、弱化度和粉质质量指数的影响达到极显著水平(P＜0.01);对面团流变学特性的影响,Glu-D1＞Glu-B1.不同类型亚基对小麦品质的效应存在差异,7+8亚基对蛋白质含量、湿面筋含量和容重具有正效应,7+9和5+10亚基对形成时间和稳定时间的影响显著高于其他亚基(P＜0.05);携带1/7+8/5+10亚基组合小麦的蛋白质、湿面筋含量和容重最高;携带1/7+9/5+10亚基组合具有较高面粉L*值和面团流变学特性指标值.
穗发芽严重降低谷物的产量和品质,种子休眠与穗发芽高度相关.为了解中国青稞品种休眠特性及其主效休眠基因AlaAT和MKK3的单倍型分布,以143份地方品种和42份育成品种(系)为材料,分别种植在四川雅安、什邡和西藏拉萨,进行大田种子休眠性鉴定;选择休眠性极端材料,分别利用2对引物对含有目标休眠基因功能性SNP的片段进行扩增、测序,并用于Ala AT和MKK3基因特异性KASP标记开发与供试材料的单倍型分析.结果表明,3个种植点,地方品种的发芽指数(GI)均高于育成品种(系),但差异不显著;四川2个种植点间GI值差异不显著,但显著高于西藏种植点,说明青稞品种(系)普遍休眠性弱,高原气候条件显著促进种子休眠.KASP标记检测发现,AlaAT和MKK3的强优势单倍型均为弱休眠单倍型(频率＞80％),供试材料中有 4 种单倍型组合,分别为 AlaAT-ND+MKK3-ND、AlaAT-ND+MKK3-D、AlaAT-D+MKK3-ND和AlaAT-D+MKK3-D,频率分别为80.0％、12.4％、6.0％和1.6％,其GI值随强休眠单倍型数量增加而降低;3个环境下,含有组合AlaAT-D+MKK3-D的GI值最低,说明休眠基因具有加性效应,聚合优良单倍型的品种(系)具有稳定的休眠特性.青稞生产和育种应根据种植区域和用途选择与利用上述主效休眠基因单倍型.
小麦赤霉病已发展成为危害黄淮南部麦区小麦生产的主要病害,快速提高黄淮南部麦区小麦品种的赤霉病抗性是解决赤霉病问题的重要途径.本研究采用回交和分子标记辅助选择技术,将抗赤霉病主效基因Fhb1和Fhb7导入黄淮南部麦区3个优异小麦品种中.结果发现,在基本保持原有丰产性和品质特性的基础上,3个小麦品种回交后代群体的赤霉病抗性提高了 38.38％～52.87％.通过对主要农艺性状和抗病性选择,从以郑麦1860为受体亲本的回交后代群体中,选育出6个与受体亲本产量水平相当、主要品质特性相似、赤霉病抗性显著提高的小麦新品系.在回交过程中采用人工气候室加代技术加快育种进程.每世代平均需要112 d.本研究的育种方法可用于今后黄淮南部麦区小麦品种的赤霉病抗性快速改良.
为了明确种植密度对冬小麦结实特性和产量的影响,于2020-2021年以大穗型品种衡观35和多穗型品种济麦22为试验材料,设置4个种植密度水平,分别为每公顷基本苗180万(D180)、300万(D300)、420万(D420)和540万(D540)株,比较分析了不同种植密度下冬小麦小花结实、籽粒空间分布特征和产量的差异.结果表明,随着种植密度的降低,衡观35主茎穗上部和Ⅰ分蘖穗下部、济麦22主茎和Ⅰ分蘖穗中上部小穗位的结实粒数呈增加的趋势.降低种植密度促进了两个品种穗中部小穗位弱势小花、上部和下部小穗位强势小花的结实.衡观35主茎穗中上部和Ⅰ分蘖穗中部小穗位的结实粒数均高于济麦22.开花期穗干重与可孕小花数呈显著正相关.低种植密度处理下开花期穗干重的增加为其获得较高的穗粒数奠定了良好的物质基础.种植密度对千粒重影响不显著,但显著降低了衡观35的穗数.由于产量构成三要素的协调作用,两个品种均在D300处理下获得了最高产量,但与其余种植密度处理间差异均不显著.综合来看,在保证穗数的前提下,适当降低种植密度会促进冬小麦主茎和分蘖穗结实,进而增加穗粒数和产量,可节约生产成本,有利于冬小麦绿色高产高效生产.
普通小麦野生近缘物种簇毛麦(Haynaldia villosa L.2n=14,VV)3V染色体短臂(3VS)携带抗小麦条锈病基因.开发高密度的3VS特异标记是准确鉴定和追踪3VS、推进抗病基因转移和利用的重要基础.为了开发更多的均匀分布于3VS染色体臂不同区段的分子标记,本研究利用簇毛麦和小麦品种中国春参考基因组序列与基因注释信息,通过比较3VS与3AS、3BS、3DS同源基因序列内含子序列差异,选择同一内含子长度差异大于10％的区域开发了 104个跨越内含子(intron targeting,IT)的分子标记,在簇毛麦、簇毛麦-硬粒小麦双二倍体、硬粒小麦中引1286、中国春、普通小麦-簇毛麦二体异附加系DA1V-DA7V、小麦-簇毛麦T3VS·3DL易位系中进行扩增,筛选出3VS特异、扩增条带清晰且稳定性好的IT分子标记43个.为了验证上述标记的有效性,选择位于3VS不同区段的12个标记对[DS3V(3D)×中国春ph1b]的F3群体中的148个ph1b纯合的单株进行分析,共筛选得到6种类型涉及3VS的结构变异体.进一步利用GISH/FISH技术对上述材料进行鉴定,结果与分子标记结果相吻合,证明利用外源染色体特异分子标记可有效筛选涉及外源染色体结构变异体.
为探求旱地冬小麦全生物降解地膜绿色覆盖栽培条件下有机肥氮替代化肥氮的适宜比例,于2020-2021年在甘肃定西布设大田试验,比较分析了单施化肥(CK)、15％有机肥氮替代化肥氮(OR15)、30％有机肥氮替代化肥氮(OR30)、45％有机肥氮替代化肥氮(OR45)处理下旱地冬小麦干物质积累、籽粒产量、耗水量、水分利用效率、氮素效率等的差异.结果表明,与CK相比,适宜比例的有机肥替代化肥可有效调节冬小麦生长发育,优化干物质积累和耗水过程,提高籽粒产量和水肥利用效率.有机肥替代处理的花前群体干物质积累量均显著低于CK,而OR15和OR30处理的花后群体干物质积累量分别较CK增加了 20.22％和5.39％,OR45处理则降低21.84％;与CK相比,OR15处理增产6.15％,OR30和OR45处理分别减产2.87％和10.43％;OR15和OR30处理的水分利用效率较CK提高了 7.76％和3.78％,OR45处理降低了 1.89％;OR15、OR30和OR45处理的生育期耗水量分别较CK低1.53％、6.43％和8.67％,而花后耗水量分别高7.46％、1.82％和0.80％;相比于CK,适宜比例的有机肥替代化肥主要通过增加小麦穗数和千粒重提高籽粒产量;有机肥替代处理均显著提高了冬小麦氮素利用效率、氮素收获指数和化肥氮偏生产力,且分别平均较CK提高了 10.36％、4.46％和42.16％;OR15处理的籽粒氮积累量较CK增加了 7.81％,OR30和OR45处理分别降低了 8.63％和20.35％.通过综合分析,有机肥氮15％替代化肥氮可作为陇中旱地冬小麦全生物降解地膜绿色覆盖栽培条件下实现小麦稳产增产及提质增效的氮素管理模式.
郑麦5135是河南省作物分子育种研究院2007年以02H406-70-31为母本与郑麦863杂交获得的F1,2008年以F1代植株为母本与04H638进行杂交,采用常规育种与现代育种技术相结合育成的高产稳产小麦新品种.2018-2021年参加中国种子集团公司组织的小麦联合体区域试验和生产试验(黄淮南部麦区),2022年通过国家审定,编号为国审麦20220155.
华山新麦草是我国华山地区特有小麦近缘物种,具有抗逆、早熟、优质等特点,对小麦的白粉病、条锈病、赤霉病也具有良好的抗性,是小麦重要的三级基因库.为进一步更好地发挥华山新麦草基因资源的作用,本研究利用细胞学方法、原位杂交技术、分子标记技术、农艺性状评估和抗病性鉴定对普通小麦-华山新麦草衍生后代材料进行鉴定,并获得了 20H11、17H21、18H28三个小麦-华山新麦草衍生系.结果表明,20H11、17H21和18H28的染色体数都是44条,均携带2条属于华山新麦草的Ns染色体和42条普通小麦染色体.利用华山新麦草的特异分子标记进行检测,证明20H11、17H21和18H28分别为3Ns、4Ns和2Ns二体附加系.通过农艺性状调查,3个试验异染色体系与亲本7182相比,株高和小穗粒数的差异不显著;分蘖数目与亲本7182有显著差异;20H11的穗长显著短于亲本7182;17H21的分蘖数显著少于亲本7182.经条锈病抗性鉴定,18H28高抗条锈病小种CYR32和CYR34.因此,这三个华山新麦草衍生系可作为中间材料用于小麦遗传育种研究.
为了解燕麦穗粒数形成过程与源、库特征之间的关系,连续两年以10个不同来源、熟期、穗型、株型、小穗数的燕麦品种为试验材料,测定三叶期至拔节期的幼穗分化阶段及抽穗期源库特征,采用方差分析、聚类分析、逐步回归分析等方法,分析不同燕麦基因型源库特征及对穗粒数形成过程的影响.结果表明,燕麦穗粒数形成过程存在基因型差异,幼穗分化较好品种的穗粒数较全部品种平均值高11.22％～65.43％;幼穗分化较好品种的光合势、干物质量、粒数叶比、收获指数显著高于幼穗分化较差品种,其中粒数叶比和收获指数是影响穗粒数形成的主要因素,粒数叶比和收获指数较全部品种平均值分别高0.99％～68.74％和0.85％～13.80％.综上所述,源库协调是燕麦幼穗分化良好的生理基础,可通过提高光合势和干物质量达到增源的目的,进而提高穗粒数.
为发掘小麦旗叶性状相关基因位点,以384个小麦品种(系)为材料,对2个年份获得的旗叶长、宽、面积、长宽比和55K SNP芯片分型数据进行全基因组关联分析.结果发现,共检测到60个与旗叶性状显著关联的SNP,分布于除了 1D、2A、4D和6D外的17对染色体上,解释表型变异的4.11％～9.70％,平均为5.64％.与旗叶长、宽、面积、长宽比相关的位点分别有12、24、18和16个,其中10个SNP为多性状相关位点.旗叶长相关 SNP 中,7D 染色体上的 3 个 SNP(AX-110826147、AX-111061288 和 AX-111843581)与 2 个年份旗叶长及其平均值均显著相关,1个SNP(AX-108882010)与2018年旗叶长及2个年份平均值均显著相关,这4个SNP位于7D染色体63.48～67.45 Mb区段,SNP标记间R2的平均值为0.78(P＜0.000 1),呈现较大的连锁不平衡.遗传效应分析发现,该区段存在8种单倍型,其中单倍型Ⅲ和Ⅳ在2个年份的旗叶长基本一致,分别为18.30和18.20 cm,高于其他6种单倍型的旗叶长;这2种单倍型分别占供试材料的40.36％和2.08％,可能是一个新的控制旗叶长的基因位点.
为了解决作物长势遥感监测中星机协同性问题,在田块尺度上通过设置小麦氮素和灌溉梯度试验,在各关键生育时期测定SPAD和LAI两个长势指标并获取无人机遥感数据,构建小麦长势多光谱监测模型,并将优化的波段比值修正法与Sentinel-2A影像结合进行模型升尺度应用.结果表明,在拔节期、孕穗期、开花期和灌浆期,分别利用Clgreen、Clrededge、OSAVI和OSAVI构建的三次函数、指数函数、指数函数和幂函数对小麦SPAD的拟合效果最佳,升尺度应用至孕穗期、开花期和灌浆期卫星遥感监测后验证精度均较好;上述四个生育时期分别利用Clgreen、Clrededge、DATT和OSAVI构建的幂函数、二次函数、指数函数和指数函数对LAI拟合效果最佳,升尺度应用验证精度均较好.基于该星机协同方法对咸阳市冬小麦长势进行监测发现,2021年武功县、兴平市、三原县等区域小麦各生育时期长势均较优,永寿县、淳化县、彬州市等地的小麦长势均较差.这说明通过对无人机和卫星遥感影像融合方法的完善,可提高冬小麦长势监测中星机协同性.
株高作为小麦育种的重要指标,对产量具有较大的影响.为进一步挖掘小麦株高的数量性状位点(quantitative trait loci,QTL),本研究以扬麦12和偃展1号杂交得到的包含205个家系的重组自交系(re-combinant inbred lines,RIL)群体为材料,利用小麦55K SNP芯片构建高密度遗传图谱,结合3年共6个环境的表型数据对株高性状进行QTL定位分析.结果表明,在染色体2B(1)、4B(1)、4D(1)、5A(1)、5B(1)和7D(2)上共检测到7个与株高相关的QTL.QPh.yaas-4B、QPh.yaas-5A和QPh.yaas-7D.1的矮秆效应来源于扬麦12,其余4个QTL的矮秆效应来源于偃展1号.在6个环境下都能检测到的位点是QPh.yaas-4B和QPh.yaas-4D,对株高的贡献率分别14.50％～24.09％和19.01％～29.80％,经过比对发现,这2个QTL分别是Rht1和Rht2.QPh.yaas-5A在5个环境下被检测到,对株高的贡献率为3.29％～5.36％;QPh.yaas-2D和QPh.yaas-7D.2在4个环境中均被检测到,对株高的贡献率分别为3.45％～6.14％和3.16％～4.10％;QPh.yaas-5B和QPh.yaas-7D.1分别在2个和3个环境中被检测到,对株高的贡献率分别是2.27％～5.09％和2.72％～4.82％.QTL比较分析后发现,QPh.yaas-7D.1和QPh.yaas-7D.2可能是新的株高位点.研究Rht-B1和Rht-D1对千粒重、穗长和穗粒数的效应,发现Rht-B1位点对这些农艺性状无显著效应,Rht-D1位点仅对千粒重有显著效应,其株高增效等位变异可显著增加千粒重.在自然群体中验证Rht-B1和Rht-D1的效应结果与RIL群体结果一致.
银燕6号是白银市农业科学研究所燕麦课题组,从美国小粒作物种质资源研究中心引进的176份燕麦种质资源中筛选出优异种质材料,利用系统选育的方法,经过多年持续定向选择变异单株,集团混合选择形成的新品系(代号MF9521-281),经品系鉴定、品种比较试验,多点区域试验、生产试验和品质化验、抗性鉴定等育种程序,2023年11月获得农业农村部植物新品种授权,品种权号CNA20201000646,定名为银燕6号.
兰航选L622是由甘肃省农业科学院小麦研究所、天水神舟绿鹏农业科技有限公司和天水田园春农业科技有限公司共同以加拿大硬红春优质面包小麦bluesky为亲本,经航天诱变、系谱法选育而成的抗病优质强筋小麦新品种.2023年通过甘肃省第38届农作物品种审定会议,审定编号为甘审麦20230009.
为了解不同植物源杀菌剂对小麦茎基腐病的防治效果,采用菌丝生长速率法测定了 14种植物源杀菌剂对假禾谷镰刀菌的室内毒力,并对其中毒力较高的8种杀菌剂进行了盆栽病害防控试验.结果表明,厚朴酚、香芹酚、牛至油、蛇床子素、丁香酚、白藜芦醇、大蒜素和薄荷酮对假禾谷镰刀菌具有较高的抑菌活性,EC50 分别高达 4.53、17.55、24.30、32.78、37.42、47.40、77.45 和 80.56μg·mL-1.此 8 种杀菌剂中,香芹朌和薄荷酮对小麦茎基腐病的防效最好,均为82.6％;牛至油、厚朴酚、蛇床子素及白藜芦醇对小麦茎基腐病的防效次之,分别为78.0％、75.5％、75.5％和72.5％;丁香酚对小麦茎基腐病的防效最弱,为66.4％.这说明香芹酚、薄荷酮、牛至油、厚朴酚、蛇床子素、白藜芦醇等8种植物源杀菌剂对小麦茎基腐病具有较好的防控效果,可用于该病害的防治.
为了明确水稻低磷胁迫转录因子OsPHR2对小麦酸性磷酸化酶活性、根系土壤有机酸含量和根系活力的影响,以转OsPHR2小麦纯合株系和受体对照为试验材料,在不施磷(低磷)、施易溶性磷(0.200 g· kg-1,KH2PO4为磷源)和施难溶性磷(0.200 g·kg-1,以A1PO4为磷源)3个处理下开展转OsPHR2小麦酸性磷酸化酶活性、根际土壤有机酸含量和根系活力的研究.结果表明,拔节期、抽穗期和灌浆期,在低磷和施A1PO4处理下2个转OsPHR2小麦株系旗叶和根部酸性磷酸化酶活性均显著高于受体对照;施KH2PO4处理下,2个转基因株系旗叶酸性磷酸化酶活性在抽穗期和灌浆期均显著高于对照,根部在抽穗期显著高于对照,其他时期差异均不显著.随着小麦生育进程,小麦根际土壤草酰乙酸、草酸、乙酸、丙二酸和柠檬酸等有机酸含量逐渐增加.拔节期和抽穗期,在低磷、施AlPO4和施KH2PO4处理下转基因系OsT5-28根际土壤五种有机酸含量均显著高于对照.转基因小麦根际土壤有机酸含量较对照的提高幅度在拔节期或抽穗期较大.三种处理下转基因系OsT5-28根系TTC还原力在三个时期均显著高于对照.这说明低磷胁迫下OsPHR2可提高小麦酸性磷酸化酶活性和根系活力,促进根系有机酸的分泌,增加分泌量,从而提高小麦磷素吸收效率.
为了明确土壤细菌群落对小麦产量的影响,以河南省济源市冬小麦种植户田块为研究对象,通过采集扬花期麦田土壤样品,利用Illumina高通量测序技术测定细菌16S rRNA V3+V4区序列,分析冬小麦不同产量水平土壤的细菌群落差异.结果表明,高产组土壤铵态氮含量显著高于低产组(P＜0.05),土壤有机质含量、速效钾含量、有效磷含量、硝态氮含量、pH值在组间均无显著差异,土壤酸性磷酸酶、碱性磷酸酶、脲酶和过氧化氢酶活性在组间也均无显著差异.酸杆菌门(Acidobacteria)和变形菌门(Proteobacteria)是土壤细菌群落的主导菌门.门水平上,小麦产量与芽单胞菌门(Gemmatimonadetes)、装甲菌门(Armatimona-detes)、纤维杆菌门(Fibrobacteres)、Latescibacteria、Dadabacteria 相对丰度显著相关.属水平上,Bryobacter、黄杆菌属(Flavisolibacter)、芽单胞菌属(Gemmatimonas)、丰佑菌属(Opitutus)、黏液杆菌属(Mucilaginibact-er)、Dongia、Chryseolinea、Pantoea、陶厄氏菌属(Thauera)、多囊菌属(Polyangium)、Chitinophaga 相对丰度与小麦产量显著相关.高产组和低产组间土壤细菌OTU数量、Chao1指数以及香农指数均无显著差异,β-多样性差异极显著(P＜0.01).通过偏最小二乘路径模型分析,细菌物种丰度(属水平)和土壤理化性质对小麦产量有显著直接正向影响,土壤酶活性对小麦产量有显著直接负向影响(P＜0.05).综上芽单胞菌门、装甲菌门、纤维杆菌门以及Bryobacter、黄杆菌属、芽单胞菌属、黏液杆菌属、丰佑菌属的相对丰度对小麦产量有显著正向影响.土壤细菌物种丰度对小麦产量影响显著.
