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文檔簡(jiǎn)介
1、遠(yuǎn)緣雜交是小麥改良的重要途徑之一,但在獲得穩(wěn)定創(chuàng)新種質(zhì)的過(guò)程中,通常會(huì)衍生出眾多的姊妹系,如何科學(xué)地處理這些姊妹系并明確其用途是一個(gè)迫切需要解決的問題。本研究以小麥-冰草(Agropyron cristatum,2n=4x=28,PPPP)遠(yuǎn)緣雜交過(guò)程中,獲得的205個(gè)“普冰2011”創(chuàng)新種質(zhì)姊妹系為材料,通過(guò)常規(guī)育種中的農(nóng)藝性狀評(píng)價(jià)、白粉病和條銹病抗性鑒定、高分子量谷蛋白亞基組成(HMW-GS)分析、春化基因組成和光周期基因檢測(cè)以及小
2、麥90K SNP芯片分析,試圖為創(chuàng)新種質(zhì)中不同姊妹系的有效利用提供理論指導(dǎo)。
1、普冰2011姊妹系的農(nóng)藝性狀評(píng)價(jià)。2012~2014年在北京順義和河南新鄉(xiāng)主要考察了205個(gè)姊妹系的株高、有效分蘗、穗下莖、穗長(zhǎng)、小穗數(shù)、不育小穗數(shù)、小穗粒數(shù)、穗粒數(shù)、千粒重、旗葉長(zhǎng)度和旗葉寬度等,并調(diào)查材料的抽穗期、開花期和抗寒性。通過(guò)BLUP分析和遺傳相似性分析發(fā)現(xiàn),普冰2011不同姊妹系間相似性很高,遺傳相似系數(shù)范圍為0.985~0.999
3、;然而,不同姊妹系在單一性狀上的表現(xiàn)呈現(xiàn)出一定的差異,不同性狀的變異系數(shù)范圍為0.54%~20.21%,其中不育小穗數(shù)和有效分蘗的變異系數(shù)最大,分別為14.44%和20.21%。205個(gè)姊妹系中,普冰2011-2田間表現(xiàn)優(yōu)良,性狀突出,株高71.4cm、有效分蘗為12.8,穗粒數(shù)為55,千粒重為45.06g,旗葉偏寬(1.8cm),抗寒性較好(越冬返青率>95%);此外,5個(gè)姊妹系的分蘗力旺盛,單株有效分蘗為19.2~22.2;20個(gè)姊
4、妹系的不育小穗數(shù)低,均為1.3。這些材料可為小麥新品種的選育和改良提供優(yōu)良的種質(zhì)資源。
2、普冰2011姊妹系的抗病性鑒定。采用苗期分生理小種、成株期接種混合生理小種的方法鑒定205個(gè)姊妹系的白粉病和條銹病抗性。結(jié)果表明,203個(gè)姊妹系苗期對(duì)白粉病、條銹病的不同生理小種均表現(xiàn)感病,反應(yīng)型為3~4級(jí),而成株期對(duì)白粉病、條銹病均表現(xiàn)抗病,抗病等級(jí)為抗、中抗或高抗。另外兩個(gè)姊妹系2011-2和2011-158,對(duì)白粉病的苗期和成株期
5、抗性與上述203個(gè)姊妹系一致,而對(duì)條銹病的抗性表現(xiàn)出差異,2011-2苗期抗條銹病生理小種條中31、條中32、條中33,反應(yīng)型分別為1、0;和2級(jí),成株期表現(xiàn)為感病;2011-158苗期抗條銹病生理小種條中33,反應(yīng)型為2級(jí),成株期表現(xiàn)為抗病。因此,普冰2011姊妹系普遍攜帶白粉病和條銹病抗性基因,可作為抗病親本改良現(xiàn)代小麥新品種,為小麥持久抗病性育種和抗病基因的挖掘提供優(yōu)良的基因資源。
3、普冰2011姊妹系的HMW-GS組
6、成分析。采用SDS-PAGE方法檢測(cè)205個(gè)普冰2011姊妹系的高分子量谷蛋白亞基組成。結(jié)果表明,普冰2011姊妹系具有一定的多態(tài)性,共發(fā)現(xiàn)5種亞基類型和3種不同的亞基組合形式。112份材料含有優(yōu)質(zhì)亞基5+10,其中4份材料同時(shí)含有優(yōu)質(zhì)亞基2*和5+10,205份材料在Glu-B1位點(diǎn)上均檢測(cè)到7*+9亞基。普冰2011姊妹系中含有優(yōu)質(zhì)亞基的材料,為培育優(yōu)質(zhì)小麥新品種提供優(yōu)良資源。
4、普冰2011姊妹系的春化基因和光周期基因
7、檢測(cè)。利用分子標(biāo)記檢測(cè)發(fā)現(xiàn),205個(gè)普冰2011姊妹系存在兩種春化基因組成類型,其中204個(gè)姊妹系的基因型組成為(vrn-A1,vrn-B1,vrn-D1,vrn-B3),其發(fā)育特性為半冬性,2011-2的基因型組成為(vrn-A1,vrn-B1,Vrn-D1,vrn-B3),其發(fā)育特性為弱春性;205個(gè)姊妹系的光周期基因在Ppd-D1位點(diǎn)均為Ppd-D1口,為光不敏感型材料。除2011-2為弱春性外,普冰2011姊妹系主要為半冬性材料
8、,且對(duì)光周期不敏感,適應(yīng)性較廣。
5、普冰2011姊妹系的產(chǎn)量試驗(yàn)。2013~2014年在北京順義和河南新鄉(xiāng)對(duì)普冰2011姊妹系進(jìn)行產(chǎn)量試驗(yàn)(收獲小區(qū)面積為0.9m2),205份材料平均產(chǎn)量為640g,高于對(duì)照品種京冬8號(hào)(460g)、偃展4110(596g),變化范圍為518~787g,變異系數(shù)為7.89%。利用GGE雙標(biāo)圖對(duì)其進(jìn)行高產(chǎn)、穩(wěn)產(chǎn)分析表明,7個(gè)姊妹系(2011-2、34、159、96、29、14、112)的小區(qū)產(chǎn)
9、量較高,為727~787g,穩(wěn)定性較好,抗倒伏,是優(yōu)良的育種材料,可直接用于生產(chǎn)實(shí)踐。
6、普冰2011姊妹系的SNP檢測(cè)。選用普冰2011姊妹系中在株高、相對(duì)穗下莖、小穗數(shù)、穗密度、不育小穗數(shù)、小穗粒數(shù)、穗粒數(shù)、千粒重、小區(qū)產(chǎn)量、有效分蘗、旗葉長(zhǎng)度、旗葉寬度、旗葉面積、抽穗期、開花期和抗寒性等17個(gè)性狀表現(xiàn)上具有極顯著差異(P<0.001)的材料建立34個(gè)混池,利用小麥90K SNP芯片檢測(cè)。分析發(fā)現(xiàn),普冰2011姊妹系中共
10、有852個(gè)與株高等17個(gè)不同性狀相關(guān)的純合差異位點(diǎn),主要分布在2A(93)、3A(157)、5A(25)、2B(69)、3B(30)、5B(34)、6B(24)、3D(22)染色體上,其中465個(gè)位點(diǎn)分別與3~10個(gè)性狀相關(guān),為多效位點(diǎn)??梢?,利用姊妹系混池進(jìn)行SNP檢測(cè)能夠快速高效地獲得與目標(biāo)性狀相關(guān)的位點(diǎn),為目標(biāo)性狀相關(guān)QTL定位提供高效便捷的方法。
7、普冰2011姊妹系的綜合分析。根據(jù)有效分蘗多、不育小穗數(shù)低、優(yōu)質(zhì)、抗
11、病性好,廣適性強(qiáng)和產(chǎn)量高等指標(biāo),對(duì)205個(gè)普冰2011姊妹系進(jìn)行綜合分析,普冰2011-2發(fā)育特性為弱春性,在田間表型與其它姊妹系之間存在一定差異,產(chǎn)量高、籽粒飽滿、小穗粒數(shù)(3.9)較多,旗葉短寬,主要適宜播種地區(qū)為我國(guó)黃淮冬麥區(qū)和長(zhǎng)江中下游冬麥區(qū)。2011-14和2011-34為冬性材料,小區(qū)產(chǎn)量較高,分別為729g和743g,穩(wěn)定性好、抗倒伏,其中2011-14含優(yōu)質(zhì)亞基5+10,二者主要適宜播種地區(qū)為黃淮冬麥區(qū)。上述3個(gè)姊妹系田
12、間表現(xiàn)穩(wěn)定,可直接用于生產(chǎn)實(shí)踐。另外,普冰2011姊妹系中不育小穗數(shù)低、含優(yōu)質(zhì)亞基和具有苗期抗病性的材料可作為親本,用于小麥新品種的改良。
綜上所述,普冰2011姊妹系中存在豐富的變異類型,具有有效分蘗旺盛、低不育小穗數(shù)、抗病性好、含有優(yōu)質(zhì)亞基2*和5+10、高產(chǎn)穩(wěn)產(chǎn)、適應(yīng)性廣等優(yōu)良性狀,為小麥高產(chǎn)、廣適、優(yōu)質(zhì)、抗病小麥新品種的選育和改良提供廣闊的空間。因此,在遠(yuǎn)緣雜交創(chuàng)新種質(zhì)過(guò)程中,圍繞目標(biāo)性狀,保留較多的姊妹系,對(duì)于促進(jìn)創(chuàng)
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