冬小麦主要性状的杂种优势测定和遗传分析(1)
冬小麦种质矮孟牛第一部分同源群染色体遗传差异分析
GISH 分析 小麦种子在室温下浸泡至露白 , 1~4℃ 低温处理 24 h, 然后在 25℃ 下发芽 , 根长 1.5~2.0 cm 时取根 尖 , 在冰水混合物中处理 24 h, 再用卡诺氏固定液 于 1~4℃ 条件下固定 24 h, 45%醋酸压片 , 液氮冷冻 10 min 后揭片 , 气干备用。 载玻片依次用 70%、 95%、 100%酒精洗脱 5 min, 室温晾干 , 4℃ 保存备用。以 黑麦 DNA 为探针 , 普通小麦中国春 DNA 为封阻 , 参照 Chen 等 [24]的方法进行杂交。杂交信号通过抗 生物素荧光标记抗体 , 经过稀释的 PI 盖片 , 然后用 Olympus BX-51 荧光显微镜照相。 1.4 连锁图谱绘制 依据参考文献报道和 GrainGenes 网站 (http:// /) 上 的 相 关 信 息 将 多 态 性 标 记 位 点在染色体上的相对位置进行整合 ; 根据 PCR 及非 变性聚丙烯酰胺凝胶电泳结果将带型与矮丰 3 号、 孟县 201 和牛朱特相同的依次记为 1、 2 和 3, 将矮 丰 3 号与孟县 201 扩增带型相同、矮丰 3 号与牛朱 特扩增带型相同和孟县 201 与牛朱特相同的带型依 次记为 4、 5 和 6, 将与三亲本扩增带型均不同的等 位变异记为 7, 然 后 将 不 同 代 号 设 置 为 不 同 颜 色 , 利用 GGT2.0 绘制 7 个姊妹系遗传差异图谱。
Abstract: Aimengniu (Hereafter AMN), cultivated by Shandong Agricultural University, is a renowned Chinese winter wheat germplasm. Knowing better its genetic component is of great value and necessity for its in-depth utilization and study. Purpose of this study is to reveal the genetic differences in detail among seven AMN-derived types. Both molecular markers and genomic in situ hybridization were used to identify translocation between 1B and 1R in seven AMN-derived types. PCR results of primers specific for 1R and 1B detected the presence of both 1RS and 1BL chromatin and absence of 1BS and 1RL in AMNII and AMNIV to VII, while AMNI and AMNIII contained common 1B chromatin. Genomic in situ hybridization confirmed the replacement of chromosome arm 1BS by 1RS in AMNII and AMNIV to VII, and a typical common wheat karyotype was contained in AMNI and AMNIII. In addition, genetic differences among seven AMN-derived types in homoeologous group 1 were detected by 138 polymorphic markers, and genotypic information for each and every one of seven AMN-derived types were represented. Specific segments of AMNV were detected by 3 markers, Xwmc336-Xmag1884 (1A) and Xgwm124 (1B), originating from Neuzucht and Aifeng 3 respectively. The results above revealed that genetic differences exist among seven sister lines of germplasm AMN in homoeologous group 1, which will facilitate its further utilization and study. Keywords: Winter wheat germplasm; Genetic difference; Genomic in situ hybridization; Molecular marker
冬小麦主要品质性状杂种优势多代利用的研究
Ｍ ｕｔ ｌ —ｇ ｎ ｒ ｔ ｎ Ｕ ｉｚ ｔ ｎ ｏ ｔｒ ｓ ｆＭａｎ Ｑｕ ｌｙ ｌ ｐｅ ｅ ｅ ａｉ ｔｉ ｉ ｆＨｅｅ ｏｉ ｏ ｉ ａｉ ｉ ｏ ｌａ ｏ ｓ ｔ
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长春种植冬小麦农艺性状间的相关及通径分析
长春种植冬小麦农艺性状间的相关及通径分析长春种植冬小麦是当今中国的重要农业生产。
在增加产量的同时，研究冬小麦的农艺性状间的相关度及通径分析，以科学地指导冬小麦农业生产，提高农产品品质，节约资源，改善土壤环境，实现冬小麦农业良好发展是当前非常重要的研究课题。
为此，我们对长春地区连续4年的冬小麦的农艺性状进行监测，分析了相间因子与有效因子的相关性。
结果表明，在分析冬小麦农艺性状和有效因子之间存在着正相关性，其中株高、穗数、结实率、千粒重是最显著的因子。
另外，剔除杂质用量Nei’s genetic diversity 指数显示，经过4年种植周期，冬小麦杂质用量显著提高，说明在长春种植时需要加强杂质控制和种植方式的研究和优化。
另外，在分析冬小麦农艺性状间的相关度时，我们还发现其之间的相关系数也不一致，其中穗数与结实率、千粒重的相关系数较高，表明穗数与结实率以及千粒重之间存在一定的关联性。
同时，在研究中发现，株高与穗数、结实率、千粒重的相关系数也比较高，表明株高也是影响冬小麦农艺性状的重要因素。
同时，在分析冬小麦农艺性状的通径分析时，我们发现千粒重的变异受到穗数、结实率和株高等农艺性状的协同影响。
结实率的变异受到穗数、千粒重和株高的协同影响，株高的变异受到穗数和结实率的协同影响。
这表明，冬小麦农艺性状间存在着明显的相关性和通径分析，可以用来调节冬小麦产量，指导冬小麦生产。
因此，我们提出，在长春种植冬小麦时，应加强对冬小麦农艺性
状的测定，以此研究冬小麦的相关性和通径分析，合理配置施肥、水肥、播种、杂质控制等技术措施，提高冬小麦的产量和品质，实现冬小麦农业生产的有效提高。
甘肃冬小麦品种（系）面粉品质性状相关基因分析
麦类作物学报 2024,44(1):36-45J o u r n a l o fT r i t i c e a eC r o ps d o i :10.7606/j.i s s n .1009-1041.2024.01.05网络出版时间:2023-09-15网络出版地址:h t t ps ://l i n k .c n k i .n e t /u r l i d /61.1359.S .20230914.1253.008甘肃冬小麦品种(系)面粉品质性状相关基因分析收稿日期:2023-01-31 修回日期:2023-03-06基金项目:甘肃省重点研发计划项目(21Y F 5N A 146);甘肃省现代农业科技支撑体系区域创新中心重点科技项目(2022G A A S 01-1);甘肃省农业科学院科研条件建设及成果转化项目(现代生物育种)(2019G A A S 05)第一作者E -m a i l :1007121421@q q .c o m (杜晓霖)通讯作者E -m a i l :b a i b i n g a a s @g s a g r .c n(白斌)杜晓霖1,何瑞2,展宗冰2,刘风3,白斌1,2(1.甘肃农业大学生命科学技术学院,甘肃兰州730070;2.甘肃省农业科学院小麦研究所,甘肃兰州730070;3.甘肃省农业科学院,甘肃兰州730070)摘 要:为了解甘肃省近20年育成的106份冬小麦品种(系)中加工品质性状相关基因分布情况,用22个分子标记对供试材料的HMW -G S ㊁L MW -G S ㊁面粉色泽及籽粒硬度等品质性状相关基因进行了分析㊂结果发现,供试品种(系)的HMW -G S 相关基因中,在G l u -A 1位点检测到34份品种(系)含有A x N u l l ,频率为32.08%;在G l u -B 1位点检测到B x 7+B y 8和B x 14+B y 15共2种基因组合,分别占17.92%和25.47%;在G l u -D 1位点检测到11份品种(系)含有D x 5+D y10,占10.38%㊂对L MW -G S 鉴定结果显示,29份品种(系)含G l u -A 3d 基因,分布频率为27.36%㊂HMW -G S 和L MW -G S 亚基组合中,含有4个㊁3个和2个位点优质亚基基因组合的品种(系)分别占0.94%㊁8.49%和3.77%㊂对面粉色泽相关基因P p o -A 1㊁P p o -D 1㊁P s y-A 1㊁L o x -B 1和T a P o d -A 1位点的检测发现,优异等位变异占比分别为39.62%㊁50.94%㊁31.13%㊁30.19%和38.68%㊂对籽粒硬度相关基因检测发现,在P i n a ㊁P i n b 和P i n b -2等位变异位点的检测到6种基因型,分别为P i n a -D 1a ㊁P i n a -D 1b ㊁P i n b -D 1a ㊁P i n b -D 1b ㊁P i n b -2v 2和P i n b -2v 3,分别占比90.57%㊁9.43%㊁41.51%㊁58.49%㊁14.15%和85.85%㊂综上所述,甘肃省近20年育成的小麦品种(系)中,麦谷蛋白亚基㊁籽粒硬度和面粉色泽相关基因组成丰富,但品质性状相关优质基因出现频率低且聚合多位点优势基因品种(系)少,品质改良工作亟需进一步加强㊂关键词:冬小麦;麦谷蛋白亚基;面粉色泽;籽粒硬度;基因;分子标记中图分类号:S 512.1;S 330 文献标志码:A 文章编号:1009-1041(2024)01-0036-10A n a l y s i s o fG e n e sR e l a t e d t oF l o u rP r o c e s s i n gQ u a l i t y Tr a i t s i n W i n t e r W h e a tV a r i e t i e s (L i n e s )o fG a n s uP r o v i n c eD UX i a o l i n 1,H ER u i 2,Z H A NZ o n g b i n g 2,L I UF e n g 3,B A IB i n 1,2(1.C o l l e g e o fB i o s c i e n c e a n dT e c h n o l o g y ,G a n s uA g r i c u l t u r a lU n i v e r s i t y,L a n z h o u ,G a n s u730070,C h i n a ;2.W h e a tR e s e a r c h I n s t i t u t e ,G a n s uA c a d e m y o fA g r i c u l t u r a l S c i e n c e s ,L a n z h o u ,G a n s u730070,C h i n a ;3.G a n s uA c a d e m y o fA gr i c u l t u r a l S c i e n c e s ,L a n z h o u ,G a n s u730070,C h i n a)A b s t r a c t :T ou n d e r s t a n d t h e d i s t r i b u t i o no f p r o c e s s i n gq u a l i t y re l a t e d g e n e s i n 106w i n t e rw h e a t v a r i e -t i e s (l i n e s )b r e d i nG a n s uP r o v i n c e i n t h e p a s t 20y e a r s ,22m o l e c u l a rm a r k e r sw e r e u s e d t o a n a l y z e t h e q u a l i t yt r a i t s r e l a t e d g e n e s s u c h a sHMW -G S ,L MW -G S ,f l o u r c o l o r ,a n d g r a i nh a r d n e s s o f t h e t e s t e d m a t e r i a l s .T h e r e s u l t ss h o w e dt h a ta t t h e G l u -A 1l o c u s ,34t e s t e dv a r i e t i e s (l i n e s )c a r r i e d A x N u l l ,w i t h a f r e q u e n c y o f 32.08%.T w o g e n e c o m b i n a t i o n s ,B x 7+B y 8a n d B x 14+B y15,w e r e d e t e c t e d a t t h e G l u -B 1l o c u s ,a c c o u n t i n g f o r17.92%a n d25.47%,r e s p e c t i v e l y .E l e v e nv a r i e t i e s (l i n e s )c o n t a i n i n g D x 5+D y 10w e r ed e t e c t e da t t h e G l u -D 1l o c u s ,a c c o u n t i n g fo r10.38%.T h e i d e n t i f i c a t i o nr e s u l t so f L MW -G Ss h o w e d t h a t 29v a r i e t i e s (l i n e s )c o n t a i n e d G l u -A 3d g e n e s ,w i t had i s t r i b u t i o n f r e q u e n c y of 27.36%.F o r t h e c o m b i n a t i o no fHMW -G Sa n dL MW -G Ss u b u n i t s ,v a r i e t i e s (l i n e s )c o n t a i n i ng 4,3a n d2h i g h-q u a l i t y s ub u n i t g e n ec o m b i n a t i o n s a c c o u n t ed f o r0.94%,8.49%a n d3.77%,re s p e c t i v e l y. T h e d e t e c t i o nof P p o-A1,P p o-D1,P s y-A1,L o x-B1a n d T a P o d-A1l o c i r e l a t e d t o f l o u r c o l o r r e v e a l e d t h a t t h e p r o p o r t i o no f p r i o r a l l e l i c v a r i a t i o n sw a s39.62%,50.94%,31.13%,30.19%a n d38.68%, r e s p e c t i v e l y.T h e d e t e c t i o n o fg r a i nh a r d n e s s-r e l a t e d g e n e s s h o w e d t h a t si x g e n o t y p e sw e r e d e t e c t e d a t P i n a-D1a,P i n a-D1b,P i n b-D1a,P i n b-D1a,P i n b-D1b,P i n b-2v2a n d P i n b-2v3l o c i,a c c o u n t i n g f o r90. 57%,9.43%,41.51%,58.49%,14.15%a n d85.85%,r e s p e c t i v e l y.I ns u mm a r y,a m o n g t h e w h e a t c u l t i v a r(l i n e s)b r e d i nG a n s uP r o v i n c e i nt h e l a s t20y e a r s,t h e g e n e t i c c o m p o s i t i o no fw h e a t g l u t e n s u b u n i t,g r a i nh a r d n e s s a n d f l o u r c o l o r i s a b u n d a n t,b u t t h e f r e q u e n c y o f h i g h-q u a l i t y g e n e s r e-l a t e d t o q u a l i t y t r a i t s i s l o w.T h e r e a r e f e wv a r i e t i e sw i t h m u l t i-l o c i p r i o r g e n e s,a n d t h e q u a l i t y i m-p r o v e m e n t b r e e d i n g w o r kn e e d s t ob e f u r t h e r s t r e n g t h e n e d.K e y w o r d s:W i n t e rw h e a t;G l u t e n i n;F l o u r c o l o r;G r a i nh a r d n e s s;G e n e;M o l e c u l a rm a r k e r小麦是甘肃省的重要粮食作物之一,随着经济不断发展,人民生活水平逐渐提高,对小麦品质的需求越来越高[1-2]㊂甘肃省是小麦生产生态多样性区域,其中陇东和陇南为甘肃省冬小麦的主产区,在该区域开展品质育种对协助农业生产提质增效具有重要意义[3-4]㊂小麦高分子量麦谷蛋白亚基(HMW-G S)和低分子量麦谷蛋白亚基(L MW-G S)分别影响小麦的面筋强度和面团的延展性[5]㊂HMW-G S是由第一同源染色体1A㊁1B和1D长臂上的G l u-A1㊁G l u-B1和G l u-D1共3个位点的基因编码组成[6-7]㊂已有研究表明,G l u-A1位点的1A x2*亚基与面团的强度和面包的烘烤质量显著关联[8];G l u-B1位点B x7+B y8亚基对蛋白质含量和湿面筋含量有正向效应,B x7+B y9亚基与稳定时间正相关,B x7+B y8比B x7+B y9对面筋强度贡献更大;G l u-D1位点的D x5+D y10亚基与烘烤等品质相关,B x14+B y15与D x5+D y10具有相似功能,对面包加工品质具有正向效应[9-10]㊂L MW-G S是由位于第一同源染色体短臂的G l u-A3㊁G l u-B3㊁G l u-D3位点基因编码组成㊂W a n g等[11]开发了区分G l u-A3和G l u-B3等位基因的S T S标记;其中G l u-A3b和G l u-B3d对面筋强度和面团延展性具有较大贡献[12-13];G l u-B3g对蛋白质含量㊁湿面筋强度㊁面团形成时间和面粉吸水率具有正向效应[14];G l u-A3d和G l u-B3d则能使面条咬劲适中且具有较好品质[15]㊂籽粒硬度对小麦磨粉和食品加工品质具有重要影响㊂研究表明,位于5D 染色体短臂上的p u r o i n d o l i n e为控制小麦籽粒硬度的主效基因,由p u r o i n d o l i n e a(P i n a)和p u-r o i n d o l i n e b(P i n b)2个基因组成[16-19];P i n b是控制籽粒磨粉品质㊁吸水率的主效硬度基因[20-22]㊂小麦面粉色泽对小麦的加工品质具有重要的作用,高黄色素含量不利于面制品的外观,但其拥有较高的营养价值[23];小麦籽粒中的过氧化物酶(P O D)㊁脂肪氧化酶(L O X)对面粉色泽具有增白作用[24-25];多酚氧化酶(P P O)活性是使面粉存放期间褐化的主要原因[26-27]㊂陇东㊁陇南区域为甘肃省冬小麦主产区,对该区域麦谷蛋白亚基和面粉色泽相关品质已有深入研究,但对麦谷蛋白亚基㊁面粉色泽和籽粒硬度相关品质基因综合分析的研究较少㊂因此,本研究利用麦谷蛋白相关基因(A x N u l l㊁B x7㊁B y8㊁B x14㊁D x5㊁G l u-A3d)㊁面粉色泽相关基因(Y P7A㊁P P O㊁L O X㊁P O D)和籽粒硬度相关基因(P i n a㊁P i n b㊁P i n b-2)特异性分子标记对甘肃省近20年育成的小麦品种(系)进行分子检测,以期为甘肃省小麦育种和优质亲本选择提供参考㊂1材料与方法1.1供试材料106份供试材料均由甘肃省农业科学院小麦研究所提供㊂主要为近20年甘肃省陇东㊁陇南区域育成与推广应用的新品种(系)兰天㊁陇鉴㊁中梁㊁天选和陇育系列等㊂1.2基因组D N A提取利用试剂盒(天根生化科技有限公司,北京)提取小麦叶片基因组总D N A,并用1.0%的琼脂糖凝胶和微量分光光度计(N a n o D r o p2000, T h e r m oS c i e n t i f i c)检测D N A的完整性及浓度㊂1.3目标基因扩增供试分子标记及引物详见表1㊂引物由上海生工生物工程有限公司合成㊂P C R反应体系20μL:10μL T a q m i x(天根生物科技有限公司),㊃73㊃第1期杜晓霖等:甘肃冬小麦品种(系)面粉品质性状相关基因分析D N A1.0μL (浓度100n g ㊃μL -1),引物各1.0μL (1μM ),d d H 207μL ㊂P C R 扩增程序:94ħ变性5m i n ;94ħ变性30s ,60ħ退火30~50s ,72ħ延伸45~60s ,34个循环;72ħ10m i n ㊂P C R 产物利用1.0%~2.0%的琼脂糖凝胶电泳检测,具体同表1中相应的文献,凝胶电泳结果利用凝胶成像系统(S Y S T E M G e l D o cX R+,B i o -R a d)拍照㊂1.4 数据分析试验数据采用E x c e l 2010进行统计分析㊂表1 小麦品质相关基因及其引物信息T a b l e 1 W h e a t q u a l i t y re l a t e d g e n e s a n d t h e i r p r i m e r s i nf o r m a t i o n 基因位点G e n e l o c u s基因名称G e n e n a m e引物序列(5'-3')P r i m e r s e qu e n c e (5'-3')片段大小F r a g m e n t s i z e /b p参考文献R e f e r e n c e G l u -A 1N u l l F :A C G T T C C C C T A C A G G T A C T A 920[12]R :T A T C A C T A A C T A G C C G A C A A G l u -B 1B x 7F :C G C A A C A G C C A G G A C A A T T 630/766[12]R :A G A G T T C T A T C A C T G C C T G G T B y 8F :T T A G C G C T A A G T G C C G T C T527[12]R :T G T C C T A T T T G C T G C T C C C T T B x 14F :G C C C A T T A C G T G G C T T T A G C A G A C C 407[12]R :G C C T C G A G C T C G C G C T T C C G GG l u -D 1D x 5F :C G T C C C T A T A A A A G C C T A G C 450[12]R :A G T A T G A A A C C T G X T G C G G A C G l u -A 3G l u -A 3d F :T T C A G A T G C A G C C A A A C A A967[12]R :T G G G G T T G G G A G A C A C A T AP s y P s y -A 1F :G G A C C T T G C T G A T G A C C G A G194/231[28]R :T G A C G G T C T G A A G T G A G A A T G AP po P p o -A 1F :A A C T G C T G G C T C T T C T T C C C A 685/876[28]R :A A G A A G T T G C C C A T G T C C G CP p o -D 1a F :T G C T G A C C G A C C T T G A C T C C 713[28]R :C T C G T C A C C G T C A C C C G T A T P po -D 1b F :T G A A G C T G C C G G T C A T C T A C 490[28]R :A A G T T G C C C A T G T C C T C G C CL o x L o x -B 1a F :C C A T G A C C T G A T C C T T C C C T T 489[25]R :G C G C G G A T A G G G G T G G T L o x -B 1bF :A CG A T G T G A G T T G T G A C T T G T G A 791[25]R :G C G C G G A T A G G G G T G C P o d P o d -A 1a F :A C G G G A G A C G A C G A G A A G C A A A G A 291[29]R :T C G T G G A A G T G T A G G C G A A G A P o d -A 1bF :G T G G C G C A G G G C C T G T C A 766[29]R :G T T G T C G A A C A C G T T G G G G G A P i n a -D 1P i n a -D 1a F :T C A C C A G T A A T A G C C A A T A G T G 447[30]R :A T G A A G G C C C T C T T C C T C A P i n a -D 1bF :A C A A C CG C A C A C A G A A A T C G326[30]R :C A A T G G G C G C C A C T A T A A C AP i n b -D 1P i n b -D 1a F :A T G A A G A C C T T A T T C C T C C T A 240[30]R :C T C A T G C T C A C A A G C C G C CP i n b -D 1bF :A TG A A G A C C T T A T T C C T C C T A 240[30]R :C T C A T G C T C A C A G C C G C T P i n b -2P i n b -2v 2F :C T T G T A G T G A G C A C A A C C T T T G C A 401[30]R :G T A T G G A C G A A C T T G C A G C T G G A G P i n b -2v 3F :G A G C A C A A C C T T T G C G C A A T G 398[30]R :C A T T A G T A G G G A C G A A C T T G C A G C T A㊃83㊃麦 类 作 物 学 报 第44卷2 结果与分析2.1 H MW -G S 和L MW -G S 基因检测结果分析HMW -G S 相关基因检测结果(表2,图1)表明,在G l u -A 1位点检测到A x 1㊁A x 2*和A x N u l l 共3个基因;其中,34份品种(系)含有A x N u l l 基因,频率为32.08%;72份品种(系)含有A x 1/A x 2*基因,频率为67.92%㊂在G l u -B 1位点检测到19份品种(系)含有B x 7+B y8基因,频率为17.92%;27份品种(系)含有B x 14+B x 15基因,频率为25.47%㊂在G l u -D 1位点检测到11份品种(系)含有D x 5+D y 10基因,频率为10.38%㊂对L MW -G S 相关基因检测,发现G l u -A 3位点有29份品种(系)携带G l u -A 3d 基因,频率为27.36%㊂表2 供试品种(系)麦谷蛋白HMW -G S ㊁L MW -G S 分子检测结果T a b l e 2 M o l e c u l a r d e t e c t i o n r e s u l t s o fHMW -G S a n dL MW -G S o f t h e t e s t e d c u l t i v a r s (l i n e s)基因位点G e n e l o c u s基因G e n e品种(系)C u l t i v a r s (l i n e s)材料数目N u m b e r 频率F r e q u e n c y/%G l u -A 1N u l l天选44号,兰天4号,兰航选122,等 T i a n x u a n44,L a n t i a n4,L a n h a n g x u a n 122,e t a l3432.08A x 1/A x 2*天选49号,兰天29号,陇紫麦2号,等 T i a n x u a n49,L a n t i a n29,L o n gz i m a i 2,e t a l 7267.92G l u -B 1B x 7天选46号,天选48号,中梁48,等 T i a n x u a n46,T i a n x u a n48,Z h o n g l i a n g 48,e t a l 1917.92B y 8天选44号,兰天16号,兰航选121,等 T i a n x u a n44,L a n t i a n 16,L a n h a n g x u -a n 121,e t a l 7166.98B x 7+B y 8天选46号,天选48号,中梁48,等 T i a n x u a n46,T i a n x u a n48,Z h o n g l i a n g 48,e t a l 1917.92B x 14天选49号,陇鉴108,P a s c a l ,等 T i a n x u a n49,L o n g ji a n108,P a s c a l ,e t a l 2725.47G l u -D 1D x 5+D y 10天选45号,兰天52号,灵台2号,等 T i a n x u a n 45,L a n t i a n 52,L i n gt a i 2,e t a l 1110.38G l u -A 3dG l u -A 3d 天选60号,兰大211,周麦22,等 T i a n x u a n60,L a n d a 211,Z h o u m a i 22,e t a l2927.361:M a r k e rD L 2000;2~9:供试品种(系)㊂箭头所示为目标片段㊂下同㊂1:M a r k e rD L 2000;2-9:V a r i e t i e s (l i n e s )t e s t e d.T h e a r r o w s s h o wt h e s p e c i f i c b a n d s .T h e s a m e i n f i gu r e s 2a n d 3.图1 利用A x n u l l (A )㊁B x 7(B )㊁B y8(C )㊁B x 14(D )㊁D x 5(E )和G l u -A 3d (F )基因对部分品种(系)的检测结果F i g .1 D e t e c t i o n r e s u l t s o f A x n u l l (A ),B x 7(B ),B y8(C ),B x 14(D ),D x (E )a n d G l u -A 3d (F )i n s o m e t e s t e d v a r i e t i e s (l i n e s ) 对106份供试材料HMW -G S 和L MW -G S 优质基因组合分析表明,仅天选49号在4个位点含有优质基因组合A x 1/A x 2*/B x 7+B y8/D x 5+D y10/G l u -A 3d ,频率为0.94%㊂3个位点含有优质基因组合的共有9份材料,频率为8.49%;其中含有A x 1/A x 2*/B x 7+B y8/G l u -A 3d 基因组合的有7份(天选48号㊁兰天29号㊁陇紫麦2号㊁中梁48㊁兰航选151㊁陇鉴110和兰航选121),频率为6.60%;含有A x 1/A x 2*/D x 5+D y10/G l u -A 3d 基因组合的有2份材料(兰天52号和灵台2号),频率为1.89%㊂在2个位点含有优质基因组合的共有4份材料,频率为3.77%;其中含有A x 1/A x 2*/B x 7+B y8基因组合的有3份(陇鉴103㊁陇鉴108和陇鉴111),频率为2.83%;含有A x 1/A x 2*/D x 5+D y10基因组合的有1份(天选66号),频率为0.94%㊂㊃93㊃第1期杜晓霖等:甘肃冬小麦品种(系)面粉品质性状相关基因分析2.2面粉色泽相关基因检测结果分析2.2.1黄色素含量基因由表3和图2可知,106份供试品种(系)中,73份含有高黄色素基因P s y-A1a,频率为68.87%;33份品种(系)含有低黄色素P s y-A1b基因,频率为31.13%㊂2.2.2多酚氧化酶(P P O)基因64份品种(系)含有高P P O活性基因P p o-A1a,频率为60.38%;42份供试品种(系)含有低活性基因P p o-A1b,频率为39.62%㊂含有低活性基因P p o-D1a的有54份,频率为50.94%;含有高活性基因P p o-D1b的有52份,频率为49.06%㊂同时含两个低P P O活性等位基因P p o-A1b/P p o-D1a的有22份,频率为20.75%㊂仅含有一个低P P O活性等位基因共有53份,频率为50%;其中含有P p o-A1a/P p o-D1a基因的有33份,频率为31.13%;含有P p o-A1b/P p o-D1b基因的有20份,频率为18.87%㊂同时含有两个高P P O活性基因P p o-A1a/P p o-D1b的有31份,频率为29.25%㊂2.2.3脂肪氧化酶基因32份品种(系)含有高活性基因L o x-B1a,频率为30.19%;74份品种(系)含有低活性基因L o x-B1b,频率为69.81%㊂2.2.4过氧化物酶基因65份品种(系)含有低活性基因T a P o d-A1a 频率为61.32%;41份品种(系)含有高活性基因T a P o d-A1b,频率为38.68%㊂2.2.5面粉色泽相关优质基因组合106份供试品种(系)在黄色素㊁多酚氧化酶㊁脂肪氧化酶和过氧化物酶与面粉色泽相关基因分析表明,聚合3个优质基因组合的共有9份,频率为8.49%;其中含有P s y-A1b/P p o-A1b㊁P p o-D1a/L o x-B1a基因组合有3份(天选43号㊁天选49号和天选58号),频率为2.83%;含有P s y-A1b/L o x-B1a/T a P o d-A1b基因组合有3份(天选46号㊁兰天14号和兰航选121),频率为2.83%;含有P s y-A1b/P p o-A1b㊁P p o-D1a/T a P o d-A1b基因组合有1份(西峰28),频率为0.94%;含有P p o-A1b㊁P p o-D1a/L o x-B1a/T a P o d-A1b基因组合2份(陇育5号和陇鉴111),频率为1.94%㊂聚合2个优质基因组合共有30份,占比28.30%;其中含有P s y-A1b/L o x-B1a基因有3份(天选48号㊁灵台3号和静麦10号),频率为2.83%;含有L o x-B1a/T a P o d-A1b基因有6份(天选50号㊁天选54号㊁武都22㊁陇鉴103㊁陇鉴108和陇鉴110),频率为5.66%;含有P s y-A1b/P p o-A1b㊁P p o-D1a基因有4份(天选52号㊁兰天25号㊁兰天35号和晋麦47),频率为3.77%;含有P s y-A1b/ T a P o d-A1b基因有9份(天选55号㊁天选63号和中梁32等),频率为8.49%;含有P p o-A1b㊁P p o-D1a/L o x-B1a基因4份(陇紫麦1号㊁陇麦898㊁西峰27和陇育4号),频率为3.77%;含有P p o-A1b㊁P p o-D1a/T a P o d-A1b基因4份(灵台2号㊁陇紫麦2号㊁中梁38和中梁47),频率为3.77%㊂2.3籽粒硬度相关基因检测结果分析籽粒硬度相关基因检测结果(表4,图3)表明,106份供试品种(系)中,在P i n a位点含有P i n a-D1a(软质)基因的有96份,频率为90.57%;含有P i n a-D1b(硬质)基因的有10份,频率为9.43%㊂在P i n b位点含有P i n b-D1a(软质)基因的有44份,频率为41.51%;含有P i n b-D1b(硬质)基因的有62份,频率为58.49%㊂在P i n b-2位点含有P i n b-2v2基因的有15份,频率为14.15%;含有P i n b-2v3基因的有91份,频率为85.85%㊂表3供试品种(系)面粉色泽分子相关基因检测结果T a b l e3D e t e c t i o no fw h e a t f l o u r c o l o r r e l a t e d g e n e s i n c u l t i v a r s(l i n e s)基因位点G e n e l o c u s基因G e n e品种(系)C u l t i v a r(l i n e)材料数目N u m b e r频率F r e q u e n c y/% P s y P s y-A1a天选44号,兰天26号,西峰27,等 T a n x u a n44,L a n t i a n26,X i f e n g27,e t a l7368.87 P s y-A1b天选48号,兰天133,中梁45,等 T a n x u a n48,L a n t i a n133,Z h o n g l i a n g45,e t a l3331.13 P p o-A1P p o-A1a天选45号,兰天31,中梁46,等 T i a n x u a n45,L a n t i a n31,Z h o n g l i a n g46,e t a l6460.38 P p o-A1b陇鉴111,陇育2,晋麦47,等 L o n g j i a n111,L o n g y u2,J i n m a i47,e t a l4239.62 P p o-D1P p o-D1a天选49,西峰28,陇鉴115,等 T a n x u a n49,X i f e n g28,L o n g j i a n115,e t a l5450.94 P p o-D1b P a s c a l,兰航选151,中梁32,等 P a s c a l,L a n h a n g x u a n151,Z h o n g l i a n g32,e t a l5249.06 L o x L o x-B1a陇育5号,平凉45,武都22,等 L o n g y u5,P i n g l i a n g45,W u d u22,e t a l3230.19 L o x-B1b陇紫麦2号,陇育1号,中梁48,等 L o n g z i m a i2,L o n g y u1,Z h o n g l i a n g48,e t a l7469.81 P o d P o d-A1a环冬3号,武都16,陇麦079,等 H u a n d o n g3,W u d u16,L o n g m a i079,e t a l6561.32 P o d-A1b中梁47,陇紫麦2号,兰大211,等Z h o n g l i a n g47,L o n g z i m a i2,L a n d a211,e t a l4138.68㊃04㊃麦类作物学报第44卷图2部分品种(系)中P s y-A1(A)㊁P p o-A1(B)㊁P p o-D1a(C)㊁P p o-D1b(D)㊁L o x-B1a(E)㊁L o x-B1b(F)㊁P o d-A1a(G)和P o d-A1b(H)基因的检测结果F i g.2D e t e c t i o n r e s u l t s o f P s y-A1(A),P p o-A1(B),P p o-D1a(C),P p o-D1b(D),L o x-B1a(E),L o x-B1b(F),P o d-A1a(G)a n d P o d-A1b(H)i n p a r t c u l t i v a r s(l i n e s)106份供试品种(系)中,在P i n a㊁P i n b和P i n b-2位点均含有软质基因组合的共有37份,频率为34.91%;其中含有P i n a-D1a/P i n b-D1a/P i n b-2v2基因的有5份(兰天4号㊁兰天16号和兰天17号等),频率为4.72%;含有P i n a-D1a/P i n b-D1a/ P i n b-2v3基因的有32份(天选43号㊁天选44号和天选45号等),频率为30.19%㊂含有硬质基因组合的共有66份,频率为62.26%;其中含有P i n a-D1a/P i n b-D1b/P i n b-2v2基因的有8份(天选51号㊁兰天52号和静麦10号等),占7.55%;含有P i n a-D1a/P i n b-D1b/P i n b-2v3基因的有51份(天选52号㊁天选53号㊁天选54号等),频率为48.11%;含有P i n a-D1b/P i n b-D1a/P i n b-2v2基因的有1份(天选48号),频率为0.94%;含有P i n a-D1b/P i n b-D1a/P i n b-2v3基因的有6份(天选46号㊁天选49号和天选58号等),频率为5.66%㊂混合麦基因组合的共有3份,频率为2.83%;其中含有P i n a-D1b/P i n b-D1b/P i n b-2v2基因的有1份(P a s c a l),频率为0.94%;含有P i n a-D1b/P i n b-D1b/P i n b-2v3基因的有2份(天选50号和陇麦079),频率为1.89%㊂携带籽粒硬度优质基因组合的共有90份,频率为84.91%;其中含有P i n a-D1a/P i n b-D1a/ P i n b-2v3基因的有32份(天选43号㊁天选44号和天选45号等),频率为30.19%;含有P i n a-D1a/P i n b-D1b/P i n b-2v3基因的有51份(天选52号㊁天选53号㊁天选54号等),频率为48.11%;含有P i n a-D1b/P i n b-D1a/P i n b-2v3基因的有6份(天选46号㊁天选49号和天选58号等),频率为5.66%㊂表4供试品种(系)籽粒硬度相关基因检测结果T a b l e4D e t e c t i o n r e s u l t o f g e n e s r e l a t e d t o g r a i nh a r d n e s s i n c u l t i v a r s(l i n e s)基因位点G e n e l o c u s基因G e n e品种(系)C u l t i v a r(l i n e)材料数目N u m b e ro f c u l t i v a r s(l i n e s)频率F r e q u e n c y/%P i n a-D1a天选43号,灵台2号,平凉41,等 T i a n x u a n43,L i n g t a i2,P i n g l i a n g41,e t a l9690.57P i n a-D1b天选48号,武都22号,陇紫麦2号,等 T i a n x u a n48,W u d u22,L o n g z i m a i2,e t a l109.43 P i n P i n b-D1a天选45号,兰天131,西峰28,等 T i a n x u a n45,L a n t i a n131,X i f e n g28,e t a l4441.51 P i n b-D1b天选50号,兰天52号,灵台2号,等 T i a n x u a n50,L a n t i a n52,L i n g t a i2,e t a l6258.49P i n b-2v2天选48号,静麦10号,陇鉴103,等 T i a n x u a n48,J i n g m a i10,L o n g j i a n103,e t a l1514.15P i n b-2v3天选49号,天选575号,矮抗58,等 T i a n x u a n49,T i a n x u a n575,A i k a n g58,e t a l9185.85㊃14㊃第1期杜晓霖等:甘肃冬小麦品种(系)面粉品质性状相关基因分析图3利用P i n a-D1a(A)㊁P i n a-D1b(B)㊁P i n b-D1a C)㊁P i n b-D1b(D)㊁P i n b-2v2(E)㊁P i n b-2v3(F)基因对部分品种(系)的检测结果F i g.3D e t e c t i o n r e s u l t o f P i n a-D1a(A),P i n a-D1b(B),P i n b-D1a(C),P i n b-D1b(D),P i n b-2v2(E)a n d P i n b-2v3(F)i n p a r t o f c u l t i v a r s(l i n e s)3讨论3.1麦谷蛋白亚基分布HMW-G S和L MW-G S对面筋强度和面团延展性具有重要作用[5]㊂本研究中,106份供试品种(系)在G l u-A1位点检测到的2种亚基类型,以A x1/A x2*(67.92%)基因为主,这与董永梅等[31]对中国22个省市地区的200份有代表性地方品种检测结果一致;在G l u-B1位点检测到2种亚基类型,以B x14+B y15(25.47%)基因为主,这与王倩等[32]对49份山西水地小麦检测结果一致;在G l u-D1位点检测到含有D x5+D y10基因的频率为10.37%,这与范家霖等[6]㊁董永梅等[31]和王倩等[32]结果相比出现频率低;在G l u-A3位点检测到含有G l u-A3d基因的频率为27.36%,这与陈琛等[12]对82份甘肃育成的旱地春小麦和部分骨干亲本(80.5%)相比出现频率明显低,可能是因为甘肃省冬小麦和春小麦育种中对该基因的选用不同导致㊂何中虎等[33]研究表明,优质面包小麦品种的亚基组成顺序为1(ȡ2>n u l l)㊁7+8(ȡ17+18>7+9)㊁5+10(>2+12)和G l u-A3d(> G l u-A3b>G l u-A3c>G l u-A3a)㊂本研究发现,天选49号中含有A x1/A x2*/B x7+B y8/D x5+ D y10/G l u-A3d优质基因组合,可作为优质面包小麦育种的亲本㊂3.2面粉色泽亚基分布P s y作为小麦籽粒黄色素合成过程中的关键酶,其活性影响面粉的色泽,面粉色泽影响面制品的外观价值[23]㊂本研究中,106份供试品种(系)在P s y-A1位点主要以高黄色素P s y-A1a基因(68.87%)为主㊂多酚氧化酶是导致面粉存放期间褐化的主要因素[26-27],本研究的供试品种(系)中,多酚氧化酶主要以高活性基因P p o-A1a (61.32%)和低活性P p o-D1a基因(50.94%)为主,这与杨芳萍等[34]和朵茂惠等[35]的研究结果一致;同时含有两个低P P O活性等位基因P p o-A1b/P p o-D1a的分布频率为19.81%,这与马红勃等[36]和张勇等[23]对小麦品种(系)品质相关基因分析结果一致㊂脂肪氧化酶和过氧化物酶对面粉的白度有影响[24-25]㊂本研究106份供试品种(系)以低脂肪氧化酶活性基因L o x-B1b(69.81%)为主,这与曹东等[37]和陈杰等[25]对甘肃省及黄淮麦区(南片)脂肪氧化酶和多酚氧化酶活性基因等位变异检测的结果一致㊂高活性过氧化物酶对面粉具有增白作用[38],应重视对该基因的应用㊂陈杰等[38]对黄淮海南片94份小麦籽粒中过氧化物酶活性分析显示,含有51.1%T a P o d-A1b基因;耿洪伟等[29]对新疆129份小麦品种(系)结果表明,含有60.5%T a P o d-A1b基因㊂本研究中优质高过氧化物酶活性基因T a P o d-A1b的频率为38.68%,这与上述研究结果相比频率较低,可能与地区不同有关㊂本研究综合黄色素㊁多酚氧化酶㊁脂肪氧化酶和过氧化物酶相关基因检测结果,发现3个位点含有优质基因的品种(系)有天选43号㊁天选49号㊁天选58号㊁天选46号㊁兰天14号㊁兰航选121㊁西峰28㊁陇育5号和陇鉴111,可作为面粉色泽改良育种的亲本㊂3.3籽粒硬度亚基分布小麦籽粒硬度对出粉率和面制品加工品质影响较大,是重要的小麦品质性状之一[23]㊂在P i n a㊃24㊃麦类作物学报第44卷位点和P i n b位点,含有P i n a-D1b基因和P i n b-D1b 基因会导致籽粒变硬[39]㊂本研究106份供试品种(系)中,籽粒硬度以硬质为主,这与单子龙[8]和李春鑫等[28]的研究结果一致;在P i n b-2位点含有基因P i n b-2v3的频率为85.85%,这与前人研究结果一致[8,30];P i n a-D1a/P i n b-D1a/P i n b-2v3㊁P i n a-D1a/P i n b-D1b/P i n b-2v3和P i n a-D1b/P i n b-D1a/ P i n b-2v33种优质基因组合出现频率为84.91%,表明甘肃省近20年育成的小麦品种(系)对籽粒硬度优质基因利用较多㊂4结论本研究106份供试品种(系)中,麦谷蛋白亚基㊁面粉色泽和籽粒硬度相关基因的组成类型丰富,但聚合多个位点优质基因组合的品种少,品质改良工作亟需进一步加强㊂在HMW-G S和L MW-G S相关基因检测中,发现天选49号4个位点含有优质基因;在面粉色泽相关基因中,检测到天选43号㊁天选49号㊁天选58号㊁天选46号㊁兰天14号㊁兰航选121㊁西峰28㊁陇育5号和陇鉴111聚合3个位点优质基因;籽粒主要以硬质基因组合为主㊂天选49号含有麦谷蛋白亚基㊁面粉色泽和籽粒硬度加工品质相关基因中的优质基因,可作为品质改良的材料㊂参考文献:[1]何中虎,庄巧生,程顺和,等.中国小麦产业发展与科技进步[J].农学学报,2018,8(1):100.H EZ H,Z HU A N G QS,C H E N GS H,e t a 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杂交小麦主要产量性状优势及亲本选配分析
杂交小麦主要产量性状优势及亲本选配分析摘要:通过对121个小麦杂交组合中14个增产幅度较大的超标优势组合F1代的产量性状､株高和抗病性等进行分析,发现各超标优势组合的产量三因素均具有较高水平｡在产量三因素中,有效穗数的优势对产量优势的贡献最大,其次是每穗粒数,千粒重优势对产量优势的贡献最小｡此外还发现,湖北麦区生态条件下,杂种F1代株高为88~97 cm､父本比母本植株高15 cm较佳,亲本选配时,最好选择双亲或其中之一为抗病品种,以利于选育出抗病的F1代｡关键词:杂交小麦;产量优势;通径分析;亲本选配Analysis on the Predominance of Main Yield-characters and Parental Selection in Hybrid WheatAbstracts: Yield characters, plant height and disease-resistance of 14 F1 hybrids with in 14 hybrids heterosis out of 121 hybrid crosses were analyzed. The results showed that all the three yield characters(spike kernels, kernels/head and 1 000-kernel-weights) was at high level. Among the three characters, spike kernels had the biggest contribution to grain yield; while 1 000-kernel-weight had the smallest. Analysis on height and disease-resistance of hybrids and parents indicated that the height of hybrids should better be 88~97 cm, and height of male parent should be 15 cm higher than that of female parent. It was good for getting disease-resistant F1 if one or both parents had disease-resistance.Key words: hybrid wheat; yield大量研究表明,小麦的杂种优势普遍存在,但优势的强弱因组合､性状的不同而异[1-3]｡如何选配优良亲本是获取强优势组合的前提,而选择出强优势组合则是进行生产应用的关键[4,5]｡本研究从121个小麦杂交组合中筛选了增产幅度较大的14个超标组合,通过对这些组合的产量性状､株高､抗病性等农艺性状进行相关分析､通径分析和回归分析,探索产量三因素间的相互关系､亲本选配标准及杂种后代选择时应注意的问题｡1材料与方法1.1试验材料试验材料由基因型不同的81个亲本(P01-P81)及其所组配的121个F1组合组成｡根据考种结果,对选出的比对照郑麦9023增产幅度较大的14个组合(表1)及其相应的亲本性状进行了比较分析｡1.2试验方法试验于2009年4月组配成121个杂交组合,同年10月与对照一起播种,试验采用随机区组设计方法,2行区,行长15p 中亲优势=(F1-MP)/MP×100%(MP指双亲平均值)相关分析和通径分析采用DPS和Excel统计软件进行｡2结果与分析2.1F1产量性状2.1.1产量三因素与强优势组合F1的关系由于地块肥力的差异,对照郑麦9023在各小区获得的产量也有一定差异,因此,在本试验中,将F1代各组合的产量及相关性状均与相邻两对照的平均值进行比较,由此筛选出比相邻郑麦9023显著增产的14个组合,增产幅度为5.09%~18.38%(表2)｡由表2可知,本研究中的强优势组合主要表现为3种类型:①产量三因素均具有杂种优势,增产幅度一般较大,如P04×P17､P01×P14等4个组合,增幅为16.13%~18.38%;②有两个因素具有杂种优势,增产幅度居中,如P11×P23､P05×P18等7个组合,增幅为6.34%~15.32%;③单因素增产的,这类组合增产幅度较小,如P13×P09､P08×P24等3个组合,增幅为5.09%~5.91%｡这表明,产量优势的形成是产量构成三因素共同作用的结果,只有产量三因素均达到较大值时,才能获得较高的产量优势｡2.1.2F1产量因素的相关分析及通径分析14个具有超标优势的组合F1产量三因素与产量间的相关分析(表3)表明,有效穗数与产量的相关系数最高,为0.604 3;每穗粒数次之,为0.348 8,千粒重最低,为0.206 2;说明本研究中3个产量性状与产量呈正相关,对产量优势均起促进作用｡从表4可知,F1各产量构成因素的通径分析与相关分析趋势基本一致,有效穗数对产量的直接贡献最大(通径系数为0.926 6),每穗粒数次之(通径系数为0.792 9),千粒重最小(通径系数为0.787 0)｡说明强优势组合小麦的产量构成因素间存在着或正或负的作用,它们共同决定着产量的形成,只有产量的三因素共同起作用才能获得最大的产量优势,因此在小麦杂种优势利用亲本的选择上应考虑产量性状的互补性｡2.3F1农艺性状与亲本选配的关系2.3.1株高株高在小麦育种中占很重要的地位,是保证小麦获得高产的前提,植株过高容易发生倒伏,使产量下降;植株过矮,中下部通风透光不良,田间小气候恶劣,影响子粒灌浆,使子粒饱满度和千粒重下降,也导致产量降低｡由表5可见,杂种F1代在株高方面也具有较强的中亲优势,株高以88~97 cm为宜,父本的株高应比母本高15 cm左右,这样母本才能授粉更充分,子粒更饱满,结实率更高,进而获得高的制种产量｡2.3.2抗病性杂种F1代抗病与否主要取决于亲本抗病性的高低[6]｡由表5可知,如果父母本或亲本之一表现为抗白粉病､赤霉病和条绣病品种,F1大都表现为抗病;如果父母本均为感病品种,F1的抗病性介于双亲之间,而父母本均为高感,其F1也为高感｡因此,在选配父母本时,应至少选择双亲之一是抗病的品种做亲本｡3小结1)本研究中,各单一产量因素均存在杂种优势,在我们所选配的121个组合中,具有杂种优势的有14个组合,14个优势组合的42个单一产量因子中有29个具有超标优势,其基本表现为有效穗数>每穗粒数>千粒重,表明杂交小麦的产量优势普遍存在,但各产量因素对产量优势的影响程度有较大差异｡2)杂交小麦的产量优势是由各单一产量因素的优势构成的,是产量三因素最大协同作用的结果[7-9]｡本研究通过对杂交组合产p 参考文献:[1] 付连双,王玉波,王小楠,等. 小麦不同杂交组合杂种优势及后代变异比较分析[J]. 黑龙江农业科学,2007(2):6-8.[2] 李伟,郑有良,兰秀锦, 等. 小麦新品种(系)的杂种优势分析[J]. 四川农业大学学报, 2003,21(4):280-283.[3] 詹克慧,孙洪, 高翔,等. 小麦亲本间分子遗传距离与F1杂种优势的相关性分析[J]. 麦类作物学报,2006,26(2):27-31.[4] 杨春玲,郭瑞林,关立,等. 我国小麦杂种优势利用现状及存在的问题[J]. 河南农业科学, 2002(9):14-15.[5] 阮仁武,傅大雄,戴秀梅. 小麦主要产量性状的杂种优势和遗传分析[J]. 西南农业大学学报,2002,24(1):141-145.[6] 赵淑章,李合智,武索琴,等.小麦亲本抗病性遗传背景分析[J]. 河南农业科学,1996(5):40-42.[7] 王翠玲,王书子,张学品,等.冬小麦主要性状的杂种优势测定和遗传分析[J].安徽农业科学,2003,31(2):173-174.[8] 许永财,相吉山.春小麦主要农艺性状杂种优势与配合力研究[J]. 青海大学学报,2007,25(2):4-9.[9] 张爱民,黄金龙,王明理,等. T型杂种小麦亲本数量性状遗传距离与杂种优势的关系[J]. 北京农业大学学报,1985,11(4):135-141。
小麦穗部性状遗传和杂种优势分析
小麦穗部性状遗传和杂种优势分析【摘要】本文探讨了小麦穗部性状遗传和杂种优势的研究。
在研究背景中介绍了小麦产量和品质对粮食生产的重要性。
研究目的是为了探究小麦穗部性状遗传和杂种优势对小麦产量和品质的影响。
在分析了小麦穗部性状的遗传规律以及杂种优势的概念和研究方法。
还讨论了杂种优势在小麦穗部性状中的表现，并探讨了小麦产量和品质的改善。
结论部分强调了小麦穗部性状遗传和杂种优势的重要性，提出了未来研究方向，并对全文进行总结。
本研究将有助于进一步了解小麦穗部性状的遗传规律，推动小麦产量和品质的提高。
【关键词】小麦穗部性状、遗传、杂种优势、小麦产量、品质、研究方法、重要性、未来研究方向、改善、表现、总结。
1. 引言1.1 研究背景小麦是世界上最重要的农作物之一，其产量和品质直接关系到全球粮食安全和经济发展。
小麦穗部性状是影响小麦产量和品质的重要因素之一。
通过对小麦穗部性状的遗传研究，可以更好地了解小麦的遗传特性，为小麦育种提供科学依据。
随着生物技术的发展，杂种优势在小麦育种中得到了广泛的应用。
杂种优势是指杂种后代比纯种亲本具有更好的表现，包括生长速度快、产量高、抗病性强等优点。
研究小麦穗部性状的遗传和杂种优势之间的关系，有助于深入探究小麦产量和品质的提高途径。
本文旨在探讨小麦穗部性状遗传和杂种优势之间的关系，分析杂种优势在小麦穗部性状中的表现，探讨如何通过遗传改良和杂种优势优化小麦产量及品质，为小麦育种提供更有效的方法和技术。
1.2 研究目的研究目的是通过分析小麦穗部性状的遗传规律和杂种优势，揭示小麦产量及品质的改善机制，为小麦杂交育种提供科学依据。
具体目的包括：1. 探讨小麦穗部性状的遗传模式，揭示各性状之间的遗传关系，为小麦优异基因的筛选和利用提供理论依据。
2. 揭示杂种优势在小麦穗部性状中的表现规律，分析遗传和表现的关系，为杂种优势在小麦杂交育种中的应用提供理论支持。
3. 分析小麦产量及品质的改善与穗部性状的关系，揭示优异性状对小麦产量和品质的影响机制，为小麦品种改良提供指导。
新疆冬小麦品种农艺及产量性状遗传多样性分析
关键词: 新疆; 冬小麦; 地方品种; 育成品种; 农艺及产量性状;y analysis of winter wheat landraces and modern bred varieties in Xinjiang based on agronomic traits
MA Yan-Ming1,2, FENG Zhi-Yu1, WANG Wei2, ZHANG Sheng-Jun3, GUO Ying4, NI Zhong-Fu1, and LIU Jie1,*
1 College of Agronomy and Biotechnology, China Agricultural University, Beijing 100193, China; 2 Institute of Crop Germplasm Resource, Xinjiang Academy of Agricultural Sciences, Urumqi 830091, Xinjiang, China; 3 Institute of Agricultural Sciences of Ili Prefecture, Yining 835011, Xinjiang, China; 4 College of Agronomy, Shandong Agricultural University, Tai’an 271018, Shandong, China
中国冬小麦抗旱指标评价、种质筛选及重要性状与SSR标记的关联分析
中国冬小麦抗旱指标评价、种质筛选及重要性状与SSR标记的关联分析一、本文概述随着全球气候变化和水资源短缺问题日益严重，提高作物的抗旱性成为现代农业研究的重要课题。
冬小麦作为中国主要的粮食作物之一，在保障国家粮食安全中发挥着至关重要的作用。
开展冬小麦抗旱性状的研究，筛选出具有优良抗旱性的种质资源，对于提高中国冬小麦的产量稳定性和适应性具有重大意义。
本文首先介绍了冬小麦抗旱性状的评价指标和方法，包括生理生化指标和农艺性状指标，旨在建立一套科学的抗旱性状评价体系。
通过田间试验和实验室分析，对收集的冬小麦种质资源进行了抗旱性筛选，以期发现具有潜在抗旱优势的种质。
进一步地，本文还探讨了冬小麦重要抗旱性状与分子标记，特别是简单序列重复（SSR）标记的关联性。
通过分子标记技术，揭示了与抗旱性状相关的遗传位点，为冬小麦的分子辅助选择提供了理论基础和技术支持。
本研究不仅为冬小麦抗旱育种提供了科学依据，也为其他作物的抗旱研究提供了参考。
通过综合评价和分子标记的应用，有助于加快抗旱种质的筛选进程，提高育种效率，从而为实现中国农业的可持续发展做出贡献。
二、材料与方法本研究使用了90份具有不同抗旱性的冬小麦种质材料。
这些材料来源于中国的多个小麦产区，包括半湿润、半干旱地区。
每个种质材料都经过了干旱胁迫处理，以评估其抗旱能力。
相对含水量（RWC）：在干旱胁迫前后测定叶片的相对含水量，以评估植物的水分保持能力。
脯氨酸含量（Pro）：在干旱胁迫前后测定叶片中的脯氨酸含量，脯氨酸是植物在干旱条件下积累的渗透调节物质，其含量与植物的抗旱性相关。
超氧化物歧化酶活性（SOD）：在干旱胁迫前后测定叶片中的超氧化物歧化酶活性，该酶参与植物的抗氧化防御系统，其活性与植物的抗旱性相关。
丙二醛含量（MDA）：在干旱胁迫前后测定叶片中的丙二醛含量，丙二醛是植物在干旱条件下产生的有害物质，其含量与植物的抗旱性相关。
根据上述抗旱指标的评价结果，对90份冬小麦种质材料进行筛选。
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冬小麦主要性状的杂种优势测定和遗传分析王翠玲 王书子 张学品 吴少辉 段国辉 吕树作 (河南省洛阳市农业科学研究所,河南洛阳471022)摘要 选用黄淮南片大面积推广的5个高产小麦品种与5个优质小麦品种,采用5×5不完全双列杂交方法,研究了株高、单株穗数、主茎穗长、单穗粒数、单株产量和沉降值的杂种优势和遗传特性。
结果表明,平均优势大小顺序为单株产量>单株穗数>主茎穗长>单穗粒数>沉降值。
从平均优势的方向来看,株高、主茎穗长的正向优势所占比例>>负向优势,单株穗数、单穗粒数和单株产量的正向优势所占比例略大于负向优势,沉降值的负向优势所占比例>正向优势。
株高、主茎穗长、单穗粒数、单株产量的遗传均受加性基因和非加性基因共同控制,沉降值主要由加性基因控制。
关键词 小麦;杂种优势;遗传分析中图分类号 S512.1+1 文献标识码 A 文章编号 0517-6611(2003)02-0173-02A nalysis o f Heterosis a nd Heredity of Main C haracters in Winter WheatW ang C uili ng et al (Luoyan g C it y Agricultural Institute,Lu oyang,Henan471022)A bstract The5×5incom plete d ialled crossin g was produced,and the heterosis and heredity of plant hei ght,spi kes per plant,spike length,grainsper spik e,grain yield her plant and sedimentation valu e were st udied.The results sho wed that the ord er of the average heterosis was grain yield per plan t>spikes p er plant>spike length>grains b er spi ke>sedim en tation val ue.Th e heterosis existed in the plant height and the sp ke l en gth were positive herterosis>>n egative ones The n egative heterosis were eq ual t o the p ositive heterosis that in the spik es per plant,grains per spi kes an d grain yeil e b er plant,t he heterosis exis ted in sedim en tation val ue were negative heterosis<<p ositive heterosis.Plant height,spikes length,grains per spik e and grain yield per plan t were controlled b y b oth ad diti ve and n on-add itive gen e effects.Sedimentation value were controlled m ainl y b y add itive gene effects.Key w ords Winter wheat,Heteros is,Heredity 目前,通过品种间杂交选育小麦新品种仍然是小麦育种的主要途径和方法。
而如何进行亲本选配和后代选择,提高育种效率,是广大育种者十分关心的研究课题。
分析冬小麦主要性状和品质性状的杂种优势表现,研究各性状的遗传规律,进而根据育种目标合理选配组合,对于育种实践具有重要的指导意义。
本研究选用黄淮麦区10个有代表性的冬小麦品种,采用不完全双列杂交设计,分析冬小麦5个主要农艺性状和沉降值的杂种优势和遗传特性,以期为高产优质小麦新品种的选育提供合理的理论依据。
1 材料与方法本试验在洛阳农业科学研究所进行。
1999～2000年,选用黄淮麦区大面积推广的高产品种豫展1号、温麦6号、新麦9号、僵高1号、内乡188等5个为母本,以高优503、郑州9023、济南17、豫麦34、豫麦47等5个公认的优质强筋小麦品种为父本,按不完全双列杂交设计配制5×5共25个杂交组合。
2000～2001年种植杂种F1代和亲本,3次重复,随机区组排列,双行区,行距0.233m,行长2 m,株距0.05m。
2001年6月每小区收获10株,室内调查株高、单株穗数、主茎穗长、单穗粒数、单株产量等5个农艺性状。
用微量SDS沉降值测定法测定每个组合的沉降注:国家863计划项目(2002AA6Z3011)。
作者简介:王翠玲(1974-),女,主要从事小麦遗传育种工作。
收稿日期:2003-02-21值。
按唐启义的D PS数据处理系统在微机上进行杂种优势测定。
2 结果与分析2.1 杂种优势分析 方差分析(表略)表明,区组间差异不显著,而6个性状的基因型间差异均达到极显著水平,说明各性状在25个杂交组合间存在真实的遗传差异。
由表1可以看出,各性状平均优势的变幅较大,说明各性状的杂种优势在不同组合间变异较大,可以通过筛选鉴定,选择出某些性状优良的强优势组合。
从平均优势的大小顺序上来看,单株产量>单株穗数>株高>主茎穗长>单穗粒数>沉降值,且除了沉降值的平均优势的平均值<0外,其余性状的平均优势的平均值均>0,说明这些性状的平均优势普遍存在。
从平均优势的方向来看,株高和主茎穗长的平均优势的正向优势所占比例远远大于负向优势,说明这2个性状的杂种1代的表现趋向于高亲值,在亲本组配时应注意高亲值的选择;单株穗数、单穗粒数、单株产量的平均优势的正向优势所占比例略大于负向优势,说明这3个性状的F1的表现基本趋向于双亲平均值,在亲本选配时,应兼顾双亲的平均表现;而沉降值的平均优势的正向优势<负向优势,说明F1的表现趋向于低亲值,在选配组合时,应特别注意低亲值的选择。
安徽农业科学,2003,31(2):173-174 Journal of Anhui Agricultural SciencesDOI:10.13989/ ki.0517-6611.2003.02.0022.2 各性状的遗传力分析 由表2可知:株高、主茎穗长、单穗粒数、单株产量的V G和VS相差不大,说明加性基因和非加性基因共同控制这些性状;单株穗数的V G远远小于V S,说明显性基因和上位性基因对该性状起主导作用,杂交组合受特殊配合力影响较大,不能稳定地传递给F1,在选配组合时应特别重视组合的特殊配合力;沉降值的V G远远大于V S,说明沉降值主要受加性基因控制,能稳定的传递给F1,一般配合力对该性状的影响较大。
广义遗传力(H B2)是总的遗传方差占表现型方差的比率,能反映性状的遗传力的大小。
从表2中可以看出,株高、单株穗数、主茎穗长、单株产量和沉降值的广义遗传力均较大,说明这些性状由亲本传递给后代的能力较强,而单穗粒数的广义遗传力相对较小,易受环境和栽培条件的影响。
表2冬小麦各性状的遗传参数估值参数株高单株穗数主茎穗长单穗粒数单株产量沉降值一般配合力方差(VG)45.8021.2741.8947.6746.8763.97特殊配合力方差(V S)54.2078.7358.1152.3353.1336.03广义遗传力(H2B)80.6077.7675.1867.0488.6071.57狭义遗传力(H N2)36.9116.5431.4931.9641.5342.99 狭义遗传力(H N2)是加性遗传方差占表现型方差的比率,能够度量性状的加性遗传效应。
从表2中可以看出,株高、主茎穗长、单穗粒数、单株产量和沉降值的狭义遗传力均较高,而单株穗数的狭义遗传力较低,说明前者的加性遗传方差所占比例较大,主要受加性基因控制,能稳定地遗传给后代,可在早代进行选择,后者的加性遗传方差所占比例较小,受非加性基因影响较大,不宜在早代选择。
3 小结(1)25个杂交组合6个主要性状的杂种优势分析表明,杂种优势普遍存在,优势大小差异很大,单株产量>单株穗数>株高>主茎穗长>单穗数>沉降值。
(2)从平均优势看,株高、主茎穗长的正向优势所占比例远远大于负向优势,单株穗数、单穗粒数和单株产量的正向优势所占比例略大于负向优势,沉降值的负向优势>正向优势。
(3)株高、主茎穗长、单株穗数、单株产量的遗传是由加性基因和非加性基因共同控制的,单株穗数主要由非加性基因控制,沉降值主要由加性基因控制。
4 参考文献1 张灿军,冀天会,王书子,等.冬小麦水旱品种间杂交种主要性状的遗传分析[J].华北农学报,2001,1(1):45-49.2 姚国才,姚金保,杨学明,等.小麦产量性状的遗传相关及其通径分析[J].江苏农业科学,1991,(2):11-13.3 阮仁武,傅大雄,戴秀梅.小麦主要产量性状的杂种优势和遗传分析[J].西南农业大学学报,2002,24(1):141-145.4 沈秋泉,张金德,黄纯农,等.小麦二十四个亲本双列杂交配合力、遗传力和杂种优势分析[J].作物学报,1981,7(4):217-223.5 吕德彬.杂交小麦主要性状的杂种优势和配合力研究[J].河南农学院学报,1982,(2):76-101.6 唐启义,冯明光.实用统计分析及其DP S数据处理系统[M].北京:科学出版社,2002.289-292.(责任编辑:罗芸 责任校对:罗芸)(上接第172页)接指标。
颖花长对柱头外露率的直接通径系数为0.915,柱头+花柱长对柱头外露率的直接通径系数为-0.26,这2个性状间的相关系数为0.6674,决定系数为0.5873,剩余通径系数为0.6474,说明柱头外露率的大小还部分取决于其他因子的作用。
3 讨论(1)本研究中,品种间花器性状差异比较明显,多数性状具有很高的广义遗传力,环境影响较小,仅颖花宽较小。
遗传型、表型变异系数大小相近,与杨仁崔[1]研究基本一致。
柱头外露率的遗传变异系数最大,可通过杂交提高不育系的柱头外露率,从而提高制种产量。
(2)通过相关分析,多数性状间遗传相关系数较大,这样就可以通过间接选择的方法来选育适宜育种需要的性状。