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新疆小麦品种(系)条锈病抗性与抗病基因分析

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麦类作物学报 2024年

作者：王荣程宇坤白斌孙娜曹俊梅张飞飞耿洪伟新疆农业大学农学院/新疆农业大学优质专用麦类作物工程技术研究中心甘肃农科院小麦研究所伊犁州农业科学研究所新疆农业科学院粮食作物研究所

明确115份新疆小麦品种(系)对当前条锈菌主要流行生理小种的抗性水平及抗条锈病基因的利用情况,将为小麦抗病育种研究提供理论依据和技术支持。本研究选择CYR32、CYR34两个条锈菌生理小种对供试材料进行苗期鉴定,结合由CYR32、CYR33、CY... 详细信息

明确115份新疆小麦品种(系)对当前条锈菌主要流行生理小种的抗性水平及抗条锈病基因的利用情况,将为小麦抗病育种研究提供理论依据和技术支持。本研究选择CYR32、CYR34两个条锈菌生理小种对供试材料进行苗期鉴定,结合由CYR32、CYR33、CYR34小种,水源致病类群(Su11-4、Su11-5)、贵农22致病类群(G22-14)构成的条锈菌混合菌种进行成株期抗性鉴定。同时,利用Yr5、Yr9、Yr10、Yr15、Yr17、Yr18、Yr48、Yr65、Yr67等9个已知抗条锈病基因的分子标记对115个小麦品种(系)进行抗病基因检测。表型鉴定结果表明,有63个(占54.78%)和60个(占52.17%)品种(系)分别在苗期和在成株期对条锈菌生理小种具有中抗及以上水平抗性,其中拉瓦得朗、新春28号表现为全生育期抗性。从品种(系)来源来看,供试材料综合抗性表现为自育品种(系)>引进品种(系)>地方品种(系)。分子检测结果显示,供试小麦材料可能携带Yr10、Yr17、Yr18、Yr65、Yr67的品种(系)分别有20个(17.39%)、104个(90.43%)、92个(80.00%)、114个(99.13%)和25个(21.74%),所有材料中均未检测到Yr5、Yr9、Yr15、Yr48基因。研究结果显示,115份供试小麦品种(系)具有较高的抗条锈病水平,筛选出60份表现稳定抗性的小麦种质可作为亲本资源在育种研究中加以利用,为培育持久抗病性小麦品种(系)提供参考。

关键词：小麦条锈病抗性鉴定分子检测抗病基因

安岳红小麦重组自交系产量相关性状的QTL分析

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麦类作物学报 2024年

作者：王一鸣张飞飞任毅魏育明陈国跃耿洪伟程宇坤新疆农业大学农学院/新疆农业大学优质专用麦类作物工程技术研究中心/新疆小麦产业体系创新团队四川农业大学小麦研究所西南作物基因资源发掘与利用国家重点实验室

以四川本地高抗病、多小穗、高粒重品种安岳红小麦,和台长29杂交后构建114份重组自交系,利用小麦55K SNP芯片进行全基因组扫描,对2年3点下的小穗数、穗长、有效分蘖、小穗粒数、穗粒数、穗粒重和千粒重7个产量相关性状进行表型鉴定及最... 详细信息

以四川本地高抗病、多小穗、高粒重品种安岳红小麦,和台长29杂交后构建114份重组自交系,利用小麦55K SNP芯片进行全基因组扫描,对2年3点下的小穗数、穗长、有效分蘖、小穗粒数、穗粒数、穗粒重和千粒重7个产量相关性状进行表型鉴定及最佳线性无偏预测(BLUP),对表型数据进行QTL定位。共检测到32个控制小麦产量相关性状QTL,可解释表型变异率为4.67%～24.43%。其中,25个QTL可解释表型变异率超过10%,分布于1A、2A、2B、2D、3A、3D、4A、4D、5A、5D、6B、6D和7D染色体上。其中,位于4D染色体上控制穗长的QSLAYH.Sicau-4D.1,在2个实验点中均能稳定表达。同时发现,1A、3A和4D染色体上分别携带有1个具有一因多效QTL。检测到32个与小麦产量性状相关的QTL位点,定位的优良等位基因具有增加小穗数、小穗粒数、穗粒数、穗粒重和千粒重的作用。

关键词：小麦产量性状 SNP标记 QTL分析

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小麦农家品种武都白茧儿抗条锈病基因定位

植物遗传资源学报 2024年

作者：董亚超董艳赵聪李雷商航肖永贵白斌夏先春刘金栋耿洪伟宁夏农林科学院农作物研究所中国农业科学院中原研究中心中国农业科学院作物科学研究所甘肃农业科学院小麦研究所新疆农业大学农学院

小麦条锈病是由条形柄锈菌(Puccinia striiformis f. sp. tritici， Pst)引起的一种全球性重要真菌病害，严重影响小麦生产安全。发掘抗病基因，培育抗病品种是防治条锈病最为经济有效和安全的方法。武都白茧儿是甘肃陇南小麦农家品种... 详细信息

小麦条锈病是由条形柄锈菌(Puccinia striiformis f. sp. tritici， Pst)引起的一种全球性重要真菌病害，严重影响小麦生产安全。发掘抗病基因，培育抗病品种是防治条锈病最为经济有效和安全的方法。武都白茧儿是甘肃陇南小麦农家品种，在整个生育期都表现出中到高抗条锈病，但其抗性基因尚不明晰。为解析武都白茧儿的条锈病抗性遗传机制，本研究利用抗病亲本武都白茧儿和感病亲本辉县红配制杂交组合，利用条锈菌生理小种V31/lab对其F2和F2:3群体进行苗期接种鉴定，结合混池测序和连锁分析定位抗性基因。结果表明，武都白茧儿对V31/lab抗性由一对隐性基因控制，暂命名为yrWUD。根据F2群体的混池外显子捕获测序(Bulked segregant exome capture sequencing，BSE-Seq)和混池转录组测序(Bulked segregant RNA-Seq，BSR-Seq)结果，开发了12个高通量的竞争性等位基因特异性PCR标记(Kompetitive allele-specific PCR，KASP)；通过连锁分析，将yrWUD定位在4AL染色体的2.6 cM遗传区间内，与侧翼标记4AL36和4AL11的遗传距离分别为0.9 cM和1.7 cM，对应13 Mb的物理区间(4A:610.26-623.35 Mb)，其中3个抗病相关基因TraesCS4A02G329100、TraesCS4A02G330000和TraesCS4A02G330100在抗感池中差异表达，推测为yrWUD的候选基因。本研究定位了武都白茧儿的抗性基因yrWUD，用KASP标记4AL36在自然群体中检测了该基因的等位基因，研究结果为小麦抗条锈病育种提供了新基因和分子标记。

关键词：小麦条锈病基因定位分子标记 BSE-seq BSR-Seq

生物炭用量与灌水量对北疆灌区春小麦籽粒产量和品质综合评价

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麦类作物学报 2024年第5期44卷 658-666页

作者：郭颂杨卫君李廷宇杨梅陈雨欣宋世龙惠超耿洪伟新疆农业大学农学院/新疆优质专用麦类作物工程技术研究中心新疆乌鲁木齐830052

为探讨生物炭与灌水对春小麦产量和品质的综合效应,以北疆灌区春小麦为研究对象,通过随机区组试验,设置3个灌水量[4500 m^(3)·hm^(-2)(W0)、4050 m^(3)·hm^(-2)(W1)和3600 m^(3)·hm^(-2)(W2)]和3个生物炭施用量[0 t·hm^(-2)(B0)、1... 详细信息

为探讨生物炭与灌水对春小麦产量和品质的综合效应,以北疆灌区春小麦为研究对象,通过随机区组试验,设置3个灌水量[4500 m^(3)·hm^(-2)(W0)、4050 m^(3)·hm^(-2)(W1)和3600 m^(3)·hm^(-2)(W2)]和3个生物炭施用量[0 t·hm^(-2)(B0)、10 t·hm^(-2)(B1)和20 t·hm^(-2)(B2)]水平,比较分析了不同生物炭用量与灌水量组合条件下春小麦干物质累积、产量和籽粒蛋白质含量等品质指标的差异,并运用基于熵值的DTOPSIS法进行综合效应评价。结果表明,不同灌水量条件下施用生物炭对春小麦干物质累积量影响均不显著,但可提升籽粒品质,灌水量和生物炭的交互作用对春小麦籽粒品质与产量的影响显著。在W0条件下春小麦籽粒蛋白含量随生物炭用量增加呈先升高后降低趋势,且所有施加生物炭处理的籽粒蛋白质含量均低于B0W0处理;W1条件下施加生物炭处理的籽粒蛋白质含量变化趋势与W0条件下一致;在W2条件下,籽粒蛋白含量(干基)、面筋含量(湿基)和Zeleny沉降值均随生物炭施加量的增加而升高,其中B2W2处理下三个指标均最高。在W0和W1条件下春小麦产量随生物炭施加量的增加呈先升高后降低趋势,其中B1W0处理产量最高,较B0W0处理高16.2%。采用基于熵值的DTOPSIS法分析表明,接近度f值前三名依次为B1W2、B2W2和B2W0处理。因此,生物炭施用量在10~20 t·hm^(-2)、灌水量在3600~4050 m^(3)·hm^(-2)时可实现北疆灌区春小麦节水生产,具有较高的提质增产潜力。

关键词：生物炭灌水量春小麦品质综合评价

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氮肥与生物质炭配施对春小麦生长、产量及品质的影响

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麦类作物学报 2024年第1期44卷 92-100页

作者：陈雨欣杨卫君赵红梅李大平宋世龙惠超耿洪伟新疆农业大学农学院/新疆优质专用麦类作物工程技术研究中心新疆乌鲁木齐830052 新疆农业大学资源与环境学院新疆乌鲁木齐830052

为了解氮肥和生物质炭配施对北疆灌区春小麦生长、产量及品质的影响,采用随机区组试验设计,以春小麦品种新春37号为供试材料,设置3个氮肥水平[不施氮肥(N0:0 kg·hm^(-2))、常规施氮(N1:300 kg·hm^(-2))、减量施氮(N2:255 kg·hm^(-2))... 详细信息

为了解氮肥和生物质炭配施对北疆灌区春小麦生长、产量及品质的影响,采用随机区组试验设计,以春小麦品种新春37号为供试材料,设置3个氮肥水平[不施氮肥(N0:0 kg·hm^(-2))、常规施氮(N1:300 kg·hm^(-2))、减量施氮(N2:255 kg·hm^(-2))]和4个生物质炭水平[不施生物质炭(B0:0 kg·hm^(-2))、低量生物质炭(B1:10×10^(3)kg·hm^(-2))、中量生物质炭(B2:20×10^(3)kg·hm^(-2))、高量生物质炭(B3:30×10^(3)kg·hm^(-2))],分析了不同处理下春小麦干物质积累与转运特性、籽粒产量及品质指标的差异。结果表明,生物质炭与氮肥配施可增加春小麦单株干物质积累量,提高花前同化物转运量、转运效率和对籽粒产量的贡献率,促进籽粒灌浆和产量形成,改善加工、营养品质。对小麦生长、品质及产量指标进行综合分析,减量施氮配施中量生物质炭(N2B2)处理综合表现最好,且该处理下成熟期单株干物质积累量最高,达5.12 g·株^(-1),花前同化物转运量、转运效率和对籽粒产量的贡献率分别为0.46 g·株^(-1)、15.32%、17.41%,产量较单施氮肥(N1B0)处理提高22.12%,蛋白质(干基)含量、淀粉(湿基)含量、面筋(湿基)含量、Zeleny沉降值和硬度分别为16.59%、62.12%、31.31%、46.95 mL和63.79。综上所述,在本试验条件下,减量氮肥配施中量生物质炭(N2B2)有利于北疆灌区春小麦高产优质生产。

关键词：生物质炭春小麦产量品质北疆灌区

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基于多源数据的小麦品种产量估测研究

光谱学与光谱分析 2023年第7期43卷 2210-2219页

作者：宋成阳耿洪伟费帅鹏李雷甘甜曾潮武肖永贵陶志强新疆农业大学农学院新疆乌鲁木齐830052 中国农业科学院作物科学研究所北京100081 新疆农业科学院粮食作物研究所新疆乌鲁木齐830091

小麦产量产前估测关乎农业生产计划制定、粮食安全保障、国家经济和宏观决策。应用无人机能够无损、快速准确、及时高效地估测小麦产量,通过多种机器学习方法充分挖掘无人机多源遥感数据对多个小麦品种进行籽粒产量估测的潜力,明确多源... 详细信息

小麦产量产前估测关乎农业生产计划制定、粮食安全保障、国家经济和宏观决策。应用无人机能够无损、快速准确、及时高效地估测小麦产量,通过多种机器学习方法充分挖掘无人机多源遥感数据对多个小麦品种进行籽粒产量估测的潜力,明确多源数据融合对模型估测精度的提升效果,对于作物田间管理保障小麦高产稳产具有重要意义。以黄淮麦区140个主栽小麦品种为材料开展冬小麦田间试验,采用搭载红绿蓝(RGB)和多光谱传感器的无人机平台对灌浆期的冠层信息进行采集,分别以岭回归、支持向量回归、随机森林回归、高斯过程、k-最邻近算法和Cubist等六种机器学习算法建立单传感器数据以及多源数据融合的产量估测模型,采用决定系数(R^(2))、均方根误差(RMSE)和相对均方根误差(RRMSE)对估算模型进行评价。结果表明,所选取的10个可见光植被指数及13个多光谱被指数特征值均与实测产量呈极显著相关(p多光谱传感器产量估测精度(R^(2)=0.53~0.69)>RGB传感器产量估测精度(R^(2)=0.35~0.51)。多源数据融合相对于RGB数据的R^(2)提高0.17~0.23,平均均方根误差(RMSE)降低0.06~0.09 t·hm^(-2);相对于多光谱数据的R^(2)提高0.01~0.06,RMSE降低0.01~0.03 t·hm^(-2)。Cubist算法与其他5种算法相比,建立的多源数据融合模型产量估测精度最高,R^(2)为0.71,RMSE为0.29 t·hm^(-2)。研究表明,相对于单一传感器数据产量估测模型,多源数据融合能够有效提升冬小麦品种产量的估测精度,并且Cubist算法能相对更好地处理多模态融合数据提高产量预测精度,为预测不同小麦品种的产量提供理论指导。

关键词：无人机遥感小麦估产光谱指数纹理特征

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小麦耐盐性QTL的元分析

麦类作物学报 2023年第10期43卷 1319-1325页

作者：程宇坤何万龙任毅耿洪伟新疆农业大学农学院/优质专用麦类作物工程技术研究中心/新疆作物遗传改良与种质创新重点实验室新疆乌鲁木齐830052

为挖掘真实有效的小麦耐盐性数量性状位点(quantitative trait loci,QTL),利用生物信息学方法,借助小麦高密度分子标记遗传图谱,对来自不同遗传背景群体的215个耐盐性QTL进行图谱整合、映射以及元分析。通过建立QTL一致性图谱,获得100... 详细信息

为挖掘真实有效的小麦耐盐性数量性状位点(quantitative trait loci,QTL),利用生物信息学方法,借助小麦高密度分子标记遗传图谱,对来自不同遗传背景群体的215个耐盐性QTL进行图谱整合、映射以及元分析。通过建立QTL一致性图谱,获得100个一致性QTL(meta quantitative trait loci,MQTL)位点,不均匀分布在21条染色体上;存在3个耐盐性MQTL热点区域,分别位于4A染色体的Xgwm219~Xbarc78标记区间、3B染色体的Xwpt-800213~Xwpt-9432标记区间和7B染色体的Xbarc176~Xwgp45标记区间,分别包含7、5和6个MQTL。

关键词：小麦耐盐性 MQTL 元分析

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小麦旗叶形态相关性状全基因组关联分析

作物学报 2023年第11期49卷 2886-2901页

作者：王睿任毅程宇坤王伟张志辉耿洪伟新疆农业大学农学院/新疆农业大学优质专用麦类作物工程技术研究中心新疆乌鲁木齐830052 新疆小麦产业体系创新团队新疆乌鲁木齐830052 安阳工学院计算机科学与信息工程系河南安阳455000

小麦旗叶是进行光合作用的主要功能叶,对产量有着重要贡献。为了解小麦旗叶形态的遗传机制,挖掘旗叶形态相关性状的候选基因,本研究采用300份小麦品种(系),结合90K SNP基因芯片对5种环境下正常灌溉(NI)和干旱胁迫(DS)条件下的旗叶长、... 详细信息

小麦旗叶是进行光合作用的主要功能叶,对产量有着重要贡献。为了解小麦旗叶形态的遗传机制,挖掘旗叶形态相关性状的候选基因,本研究采用300份小麦品种(系),结合90K SNP基因芯片对5种环境下正常灌溉(NI)和干旱胁迫(DS)条件下的旗叶长、宽、面积进行全基因组关联分析。结果表明,旗叶长、宽、面积在2种水分处理下表现出显著差异(P<0.05),在不同的环境下表现出丰富的表型变异,变异系数为0.07-0.23。全基因组关联分析(genome-wide association study,GWAS)结果显示,共检测到37个与旗叶长、宽、面积显著相关的稳定遗传位点,分布于1D、2A、2B、3A、3D、4A、5A、5B、6A、6B、7A、7B染色体上,单个SNP位点可解释遗传变异为3.70%-9.05%,其中正常灌溉下检测到22个稳定遗传位点,干旱胁迫下检测到15个稳定遗传位点。2种处理下共同检测到的稳定遗传位点有8个,位于2B、3A、5A、6A、7A、7B染色体上。在2B、3A、6A、7A染色体上检测到5个同时与多个性状相关联的稳定遗传位点。对稳定遗传且贡献率较大的标记处进行单倍型分析,发现与旗叶长显著相关的Kukri_c1406_275(R^(2)=9.05%)标记存在FLL-Hap1、FLL-Hap2和FLL-Hap3三种单倍型,与旗叶面积显著相关的wsnp_bq170165A_Ta_1_1(R^(2)=7.88%)标记同样存在FLA-Hap1、FLA-Hap2和FLA-Hap3三种单倍型。结合表型分析,在300份冬小麦品种(系)中含有FLL-Hap1(出现频率为77.78%)或FLL-Hap2(18.89%)单倍型品种(系)的旗叶长显著高于含有FLL-Hap3(3.33%)单倍型品种(系)的旗叶长,含有FLA-Hap1(48.19%)单倍型品种(系)的旗叶面积显著高于含有FLA-Hap2(30.80%)或FLA-Hap3(21.01%)单倍型品种(系)的旗叶面积(P<0.05)。不同单倍型在不同冬小麦品种(系)中分布不同,单倍型FLL-Hap1在国外品种(系)占比较大,单倍型FLL-Hap2、FLL-Hap3分别在北部冬麦区和西南冬麦区占比较大。单倍型FLA-Hap1和FLA-Hap2分别在西南冬麦区和北部冬麦区出现频率较高,单倍型FLA-Hap3在所有冬麦区无较高出现频率。对多环境下检测到的稳定遗传位点进行候选基因挖掘,筛选出5个与旗叶形态相关的候选基因,这些候选基因可作为旗叶相关性状重要基因。

关键词：小麦旗叶形态性状全基因组关联分析单倍型候选基因

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解决KYN28型大电流高压开关柜发热措施

化工安全与环境 2022年第47期35卷 11-12页

作者：耿洪伟安徽晋煤中能化工股份有限公司安徽临泉236400

许多化工企业的进线柜、出线柜的电流在1500 A以上,KYN28型高压开关柜大电流发热问题一直是化工行业关注的课题,结合多年化工生产电气运行经验,针对这种大电流高压开关柜发热现象进行原因分析,对断路器触头接触发热、引流铜排自身电阻... 详细信息

许多化工企业的进线柜、出线柜的电流在1500 A以上,KYN28型高压开关柜大电流发热问题一直是化工行业关注的课题,结合多年化工生产电气运行经验,针对这种大电流高压开关柜发热现象进行原因分析,对断路器触头接触发热、引流铜排自身电阻引起的发热、涡流引起的发热、柜体密封严引起的发热采取有效的处理措施,成功解决这种大电流高压开关柜发热问题,确保化工生产供电可靠性和安全性。

关键词：高压开关柜发热短路供电可靠性大电流