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冠层活性相关性状全基因组关联分析及其对产量性状遗传效应的解析

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中国农业科学 2024年第4期57卷 627-637页

作者：李法计程敦公余晓丛闻伟锷刘金栋翟胜男刘爱峰郭军曹新有刘成宋健民刘建军李豪圣山东省农业科学院作物研究所/小麦玉米国家工程研究中心/农业农村部黄淮北部小麦生物学与遗传育种重点实验室/山东省小麦技术创新中心/济南市小麦遗传改良重点实验室菏泽学院农业与生物工程学院(牡丹学院) 遵义医科大学细胞生物学教研室中国农业科学院作物科学研究所

【目的】冠层活性是反映作物生长发育的重要指标，发掘小麦冠层活性相关基因并分析其与产量性状的关系，为解析产量遗传结构和辅助育种提供理论支撑。【方法】以166份国内外小麦品种为材料，将其种植于河南安阳和安徽濉溪，结合已构建... 详细信息

【目的】冠层活性是反映作物生长发育的重要指标，发掘小麦冠层活性相关基因并分析其与产量性状的关系，为解析产量遗传结构和辅助育种提供理论支撑。【方法】以166份国内外小麦品种为材料，将其种植于河南安阳和安徽濉溪，结合已构建的包含326 570个来源于小麦90K和660K SNP芯片标记的高密度整合物理图谱，对苗期和花后10 d归一化植被指数(NDVI-S和NDVI-10)及花后10 d旗叶叶绿素含量(Chl-10)进行关联分析，并与前期利用相同材料得到的产量相关性状结果进行比较。【结果】NDVI-S、NDVI-10和Chl-10在基因型、环境及基因型×环境互作间变异方差均达极显著(P小麦品种含有NDVI-S、NDVI-10和Chl-10优异等位基因数变幅分别为4-11、3-11和4-12，且随着优异等位基因数目增加其对应表型值呈递增趋势。NDVI-S与千粒重、粒长和粒宽显著正相关(P<0.01);Chl-10与产量和旗叶宽显著正相关(P<0.01)，与单位面积穗数、株高和穗下节长显著负相关(P<0.01)。检测到7个同时与产量和冠层活性相关的多效性位点。【结论】NDVI-S可用于品种产量性状的选择，检测到的稳定位点和多效性位点可在开发标记后用于育种材料的检测。

关键词：小麦冠层活性产量归一化植被指数叶绿素含量关联分析

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引进美国小麦种质资源抗病性及品质性状鉴定

核农学报 2024年第1期38卷 18-24页

作者：韩冉刘旭东汪晓璐房春豪刘爱峰李豪圣樊庆琦刘成山东省农业科学院作物研究所/农业农村部黄淮北部小麦生物学与遗传育种重点实验室/小麦玉米国家工程研究中心/山东省小麦技术创新中心山东济南250100 山东农业大学农学院山东泰安271000

为了挖掘新的种质资源,本研究对引自美国的442份小麦材料对白粉病和条锈病的抗病性、蛋白含量以及高分子量麦谷蛋白(HMW-GS)亚基组成进行了鉴定分析。抗病性鉴定结果显示,153份材料抗白粉病,27份抗条锈病,6份兼抗两种病害。蛋白质含量达... 详细信息

为了挖掘新的种质资源,本研究对引自美国的442份小麦材料对白粉病和条锈病的抗病性、蛋白含量以及高分子量麦谷蛋白(HMW-GS)亚基组成进行了鉴定分析。抗病性鉴定结果显示,153份材料抗白粉病,27份抗条锈病,6份兼抗两种病害。蛋白质含量达到GB/T 17892-1999《优质小麦强筋小麦》一等(粗蛋白质含量≥15.0%)的样品有143份。高分子量麦谷蛋白检测发现,供试材料共含18种HMW-GS亚基和100种不同亚基组合类型,其中N,7+9,5+10出现次数最多,优质亚基1、2*、7^(oe)、17+18、5+10的材料分别占总材料数的25.6%、5.2%、27.8%、7.7%和25.6%,含7^(oe),5+10亚基的有36份,含2*,5+10亚基的有1份,含2*,7^(oe)亚基的有7份。综合抗病性及品质分析结果显示,PI 17738等11份材料至少抗1种病害,且蛋白含量≥15.0%,湿面筋含量≥35.0%,同时含有稀有优质亚基。以上11份材料可作为我国优质、抗病小麦培育亲本,为我国小麦抗病和品质遗传改良提供优异基因源。

关键词：小麦白粉病条锈病蛋白质含量高分子量麦谷蛋白(HMW-GS)

粗穗披碱草1H^(t)S染色体特异荧光原位杂交标记开发

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山东农业科学 2024年第7期56卷 16-22页

作者：宫文萍汪晓璐王开韩冉祁广徐文竞曾小雪郭军刘成山东省农业科学院作物研究所/小麦玉米国家工程研究中心/小麦育种全国重点实验室/农业农村部黄淮北部小麦生物学与遗传育种重点实验室/山东省小麦技术创新中心山东济南250100

小麦-粗穗披碱草1H^(t)S.1BL罗伯逊易位系高抗小麦条锈病和叶锈病,是小麦遗传改良的优异基因源。我们前期利用中国春ph1b基因突变体对该易位系进行诱导,获得了一批诱导后代材料,为了从中准确鉴定小麦-粗穗披碱草1H^(t)S小片段易位系,需... 详细信息

小麦-粗穗披碱草1H^(t)S.1BL罗伯逊易位系高抗小麦条锈病和叶锈病,是小麦遗传改良的优异基因源。我们前期利用中国春ph1b基因突变体对该易位系进行诱导,获得了一批诱导后代材料,为了从中准确鉴定小麦-粗穗披碱草1H^(t)S小片段易位系,需要建立能够覆盖粗穗披碱草1H^(t)S染色体的荧光原位杂交(FISH)标记。本研究利用21个小麦及其近缘种探针、61个基于中国春基因组序列新开发的小麦1BS染色体探针以及40个根据简单三碱基重复序列新开发的探针对小麦-粗穗披碱草1H^(t)S.1BL易位系进行非变性FISH分析。结果显示,B74、B76和B77等36个探针(33个为新开发的)在1H^(t)S染色体上具有杂交信号,并且杂交信号可分为仅在染色体末端、仅在着丝粒处、同时在着丝粒处和近着丝粒处、覆盖1H^(t)S约3/4染色体臂、覆盖绝大部分1H^(t)S共五种类型。因此,部分探针单独使用或多个探针联合使用,其信号能覆盖1H^(t)S染色体,能够满足小麦-粗穗披碱草1H^(t)S小片段易位系鉴定,这可为小麦背景中粗穗披碱草染色质追踪提供新的检测手段。

关键词：粗穗披碱草 1H^(t)S染色体探针荧光原位杂交标记

CIMMYT小麦种质资源在黄淮麦区引种的遗传多样性综合评价

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江苏农业科学 2024年第2期52卷 46-51页

作者：金艳马红珍宋全昊宋佳静赵立尚陈杰白冬周宝元朱统泉驻马店市农业科学院河南驻马店463000 国际玉米小麦改良中心墨西哥埃尔巴丹6-64106600 中国农业科学院作物科学研究所北京100081

为了解新引进国际玉米小麦改良中心(CIMMYT)小麦资源在黄淮麦区的遗传多样性及性状特点,挖掘利用价值,拓宽现有种质基础,以40份新引进的CIMMYT小麦资源为材料,对株高、穗下茎长、穗下节长、旗叶长与旗叶宽、穗长、穗粒数、分蘖数、生物... 详细信息

为了解新引进国际玉米小麦改良中心(CIMMYT)小麦资源在黄淮麦区的遗传多样性及性状特点,挖掘利用价值,拓宽现有种质基础,以40份新引进的CIMMYT小麦资源为材料,对株高、穗下茎长、穗下节长、旗叶长与旗叶宽、穗长、穗粒数、分蘖数、生物量、产量、千粒质量等11个主要农艺和产量性状,以及籽粒水分含量、吸水率、蛋白含量、面筋含量、硬度、沉降值等6个品质指标进行综合评价。结果表明,农艺和产量性状的变异系数范围为7.56%~32.55%,平均值为18.00%,多样性指数范围为1.87~2.05,平均值为1.95;品质性状的变异系数范围为1.94%~7.86%,平均值为4.56%,多样性指数变化范围为1.87~2.03,平均值为1.96。所有17个性状可简化为5个主要成分,累计贡献率达到75.65%;聚类分析将材料分为4个类群,类群Ⅰ包含8份资源,占比20.00%;类群Ⅱ包含9份资源,占比22.50%;类群Ⅲ包含3份资源,占比7.50%;类群Ⅳ包含20份资源,占比50.00%;第Ⅱ类群材料的蛋白质含量与面筋含量最高,与其他类群相比达到差异显著水平(P生物量最大,株高最高,穗下节长、穗下茎长与穗长最大,穗粒数与分蘖最多。本研究明确了该批小麦种质的遗传多样性特点,以及其农艺、产量、品质性状在育种中的利用价值。

关键词：资源评价 CIMMYT 小麦引种遗传多样性农艺性状品质性状

小麦ERF亚族转录因子参与逆境胁迫的研究进展

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山东农业科学 2024年第2期56卷 176-180页

作者：崔德周王丽丽陈祥龙李永波黄琛隋新霞楚秀生樊庆琦山东省农业科学院作物研究所/小麦玉米国家工程研究中心/农业农村部黄淮北部小麦生物学与遗传育种重点实验室/山东省小麦技术创新中心/济南市小麦遗传改良重点实验室山东济南250100 山东省林草种质资源中心山东济南250102 山东鲁研农业良种有限公司山东济南250100

小麦是中国三大粮食作物之一,其生长发育过程中会受到多种逆境胁迫的影响。AP2/EREBP是植物特有的一个庞大的转录因子超家族,普遍参与生长发育和逆境胁迫应答等生物学进程。ERF类转录因子是AP2/EREBP转录因子超家族的一个亚族。本研究... 详细信息

小麦是中国三大粮食作物之一,其生长发育过程中会受到多种逆境胁迫的影响。AP2/EREBP是植物特有的一个庞大的转录因子超家族,普遍参与生长发育和逆境胁迫应答等生物学进程。ERF类转录因子是AP2/EREBP转录因子超家族的一个亚族。本研究结合国内外相关研究进展,简要综述了小麦ERF亚族转录因子的结构特征与分布,重点阐述近年来小麦ERF亚族转录因子响应高盐、干旱、低温、重金属、病原菌侵染等逆境胁迫的功能和机制研究进展,最后展望了ERF亚族转录因子的研究方向和应用前景。

关键词：小麦 ERF亚族转录因子胁迫响应研究进展

利用RFLP和SSR标记划分玉米自交系杂种优势群的研究

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作物学报 2001年第2期27卷 149-156页

作者：袁力行傅骏骅张世煌刘新芝彭泽斌李新海 Khairalla M 中国农业科学院作物所国际玉米小麦改良中心应用生物技术中心

利用 RFL P和 SSR标记对 2 9个玉米自交系进行杂种优势群划分 ,筛选出 56个多态性 RFL P探针酶组合 ,6 6对多态性 SSR引物 ,分别在供试材料中检测到 187个和 2 32个等位基因变异。两种方法比较表明 ,SSR标记的平均多态性信息量 (PIC,0 .... 详细信息

利用 RFL P和 SSR标记对 2 9个玉米自交系进行杂种优势群划分 ,筛选出 56个多态性 RFL P探针酶组合 ,6 6对多态性 SSR引物 ,分别在供试材料中检测到 187个和 2 32个等位基因变异。两种方法比较表明 ,SSR标记的平均多态性信息量 (PIC,0 .54)高于 RFLP(0 .4 2 ) ;但对供试材料的遗传多样性评价基本一致 ,平均遗传相似系数 (GS)分别为 0 .6 4和 0 .6 2。综合 RFL P和 SSR分析结果进行聚类分析 ,将供试材料划分为四平头 ,旅大红骨 ,L SC,BSSS和 PA五个类群 ,划分结果与系谱分析基本一致 ,并把系谱来源不清的种质划分到相应的杂种优势群。其中 PN群的确认 ,进一步完善了我国玉米种质杂种优势群的基本框架 ,为育种实践提供了有价值的信息。

关键词：玉米 RFLP SSR 遗传相似系数杂种优势群自交系划分

国内外153份小麦种质条锈病抗性鉴定与评价

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中国农业科学 2024年第1期57卷 18-33页

作者：周警卫叶博伟张朋飞张宇庆郝敏尹毓若袁婵李志康李顺达夏先春何中虎张宏军兰彩霞华中农业大学植物科学技术学院/湖北洪山实验室湖北省农业科学院粮食作物研究所中国农业科学院作物科学研究所/国家小麦改良中心

【目的】条锈病是威胁小麦安全生产的重要真菌病害，了解国内外育种材料抗性水平和抗病基因的分布，发掘新的抗性资源，为提高抗病基因利用效率提供依据。【方法】利用中国当前条锈菌优势生理小种CYR33和CYR34对153份国内外小麦育种材... 详细信息

【目的】条锈病是威胁小麦安全生产的重要真菌病害，了解国内外育种材料抗性水平和抗病基因的分布，发掘新的抗性资源，为提高抗病基因利用效率提供依据。【方法】利用中国当前条锈菌优势生理小种CYR33和CYR34对153份国内外小麦育种材料进行苗期抗性鉴定，于2018—2019、2019—2020和2020—2021年，在湖北鄂州，利用这两个小种对供试材料进行成株期抗性鉴定；结合已知抗性基因Yr5、Yr9、Yr10、Yr15、Yr17、Yr18、Yr26、Yr29和YrSP等功能标记或紧密连锁分子标记进行基因型检测。【结果】苗期结果显示，10份材料对CYR33表现免疫（反应型IT为0），包括7份国内材料（即山农28、漯麦163、石麦13、中意6号、郯麦98-2、中麦175和泰山21）和3份国际玉米小麦改良中心（CIMMYT）材料（CIM-53、CIM-60和CIM-71）；仅2份国内材料在苗期对CYR34小种表现免疫（郯麦98-1和山农102）。此外，成株期条锈病田间鉴定显示，64份材料在田间3年均表现出稳定抗性（最终严重度≤5%），包括7份国内材料和57份CIMMYT材料。利用抗病基因功能标记或紧密连锁分子标记检测显示，153份材料中携带Yr9、Yr10、Yr17、Yr18、Yr26、Yr29和YrSP抗性基因的材料分别有31、23、73、2、4、50和2份，未检测到含有Yr5和Yr15的材料。综合苗期和成株期表型，仅CIM-53对2个生理小种在苗期和成株期均表现为免疫（IT=0，严重度为0），分子标记检测显示，该材料可能含有已知抗病基因Yr17和Yr29。【结论】国内外153份小麦种质对当前条锈菌流行生理小种的抗性主要以成株抗性为主，其中国内小麦品种主要携带Yr9、Yr10和Yr26抗性基因，而CIMMYT小麦品系则携带Yr17、Yr18和Yr29为主，表明通过聚合1—2个非免疫苗期抗性基因和2—3个成株抗性基因，在成株期多个环境条件下均表现出近免疫抗性水平，是CIMMYT小麦品系保持持久抗性的主要原因。亟待广泛挖掘抗源，发掘新的抗病基因，充分利用现代生物技术手段快速培育具有持久抗性且农艺性状优良的小麦新品种，进一步提高中国麦区条锈病整体抗性水平。

关键词：小麦条锈病苗期抗性成株抗性抗病基因分子标记抗病性鉴定

棉-粮-油菜宽带轮作提升作物产量和光能利用率

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中国生态农业学报（中英文） 2024年第7期32卷 1159-1169页

作者：董明张谦王燕王树林冯国艺梁青龙祁虹赵贵元河北省农林科学院棉花研究所/农业农村部黄准海半干旱区棉花生物学与遗传育种重点实验室/国家棉花改良中心河北分中心石家庄050051

棉-粮-油菜宽带轮作种植模式,能够充分利用农田资源,但种植体系内不同作物光能资源利用特性尚不明确。本研究在田间设置棉花单作(对照)、小麦-玉米一年两熟(对照)和棉花-小麦-玉米-油菜宽带轮作(以下简称“宽带轮作”) 3种种植模式,测... 详细信息

棉-粮-油菜宽带轮作种植模式,能够充分利用农田资源,但种植体系内不同作物光能资源利用特性尚不明确。本研究在田间设置棉花单作(对照)、小麦-玉米一年两熟(对照)和棉花-小麦-玉米-油菜宽带轮作(以下简称“宽带轮作”) 3种种植模式,测定棉花、玉米和小麦的产量、地上部干物质重以及叶面积指数、消光系数、光能截获量等指标。结果表明,与棉花单作比较,棉花宽带轮作单位面积产量和地上部干物重分别显著增加15.20%和10.35%。与小麦-玉米一年两熟比较,玉米和小麦宽带轮作的单位面积产量分别显著增加21.61%和11.53%,玉米地上部干物质重显著增加6.17%。7月16日(盛花期)至9月13日(吐絮期),棉花宽带轮作叶面积指数比棉花单作显著增加7.21%~12.76%, 7月24日(盛花期)和8月4日(盛铃期),棉花宽带轮作光能截获率比棉花单作分别显著降低3.59%和3.24%。玉米和小麦宽带轮作的叶面积指数、消光系数和光能截获率未发生显著变化。与棉花单作、小麦-玉米一年两熟比较,棉花宽带轮作和玉米宽带轮作的全生育期光能截获量分别显著降低3.14%和显著增加0.76%,小麦宽带轮作的全生育期光能截获量未发生显著变化,棉花、玉米和小麦的光能利用率分别显著增加18.81%、6.76%和14.10%。本试验条件下,边行优势和轮作效应同时发挥作用增加了棉花、玉米和小麦的单位面积产量以及棉花和玉米的地上部干物质重,改善作物干物质的积累和分配,进而提升棉花、玉米和小麦的光能利用率。该研究明确了棉-粮-油菜宽带轮作对作物产量和冠层光能利用率的影响,可为该模式的推广应用提供理论基础。

关键词：棉花玉米小麦宽带轮作产量光能利用

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不同品质类型小麦淀粉积累动态及其面包、面条加工品质研究

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中国种业 2024年第6期 117-125页

作者：郭宪峰邓红成马栋申浩巨伟王灿国訾妍山东省菏泽市牡丹区种子资源开发保护中心菏泽274000 青岛农业大学农学院山东青岛266109 山东医药技师学院泰安271000 山东省农业科学院作物研究所/小麦玉米国家工程研究中心/农业农村部黄淮北部小麦生物学与遗传育种重点实验室/山东省小麦技术创新中心济南250100

面食在食品工业中占有重要地位,面包和面条主要由小麦粉制成,因其感官吸引力、适口性、低成本和储存稳定性而在世界各地广受欢迎。淀粉在决定小麦的理化性质和蒸煮品质方面起着非常重要的作用,其含量及积累动态对小麦的加工品质有重要... 详细信息

面食在食品工业中占有重要地位,面包和面条主要由小麦粉制成,因其感官吸引力、适口性、低成本和储存稳定性而在世界各地广受欢迎。淀粉在决定小麦的理化性质和蒸煮品质方面起着非常重要的作用,其含量及积累动态对小麦的加工品质有重要影响。以6类12个不同面包和面条品质的小麦为试验材料,测定不同时期各品种籽粒中的总淀粉含量、直链淀粉含量、支链淀粉含量的变化,对11个淀粉合成酶相关基因进行表达量的测定。结果表明,开花24d后优质品种的直链淀粉含量明显低于劣质品种;面条优质小麦花后24d支链淀粉含量迅速增加,开花后36d优质品种的支链淀粉较高;开花24d后面包劣质小麦总淀粉含量最高,面包优质品种最低,其他类型品种的平均总淀粉含量差异不大;面包优质和面包面条兼优小麦的SBEI在灌浆后期表达量较高,面包优质小麦SBEIIb在灌浆中期的表达量较高,与优质小麦支链淀粉含量较高相吻合;直链淀粉含量及直支比低的小麦品种面粉的面包、面条品质较好。在面包、面条加工过程中,通过降低淀粉中直链淀粉的含量能有效提高加工品质,直链淀粉含量/支链淀粉含量比值可以作为评价面包、面条品质的指标,为今后的品质改良提供参考。

关键词：小麦面包面条品质淀粉含量淀粉合成基因直支比