老芒麦遗传多样性及育种研究进展

摘要 老芒麦(Elymus sibiricus)的研究对我国北方草原及青藏高原高寒草甸的退化草地改良、发展草地畜牧业具有重要意义。 本文综述了老芒麦在形态学、细胞学、蛋白质和DNA分子水平上的遗传多样性研究概况, 并总结了国内老芒麦的育种研究进展。目前国内外专门针对不同老芒麦种质材料(accession)或居群(populations)遗传多样性的研究鲜见报道, 相关研究主要集中在与披碱草属(Elymus)及其近缘小麦族物种的系统进化研究方面; 其次, 我国仅有6个老芒麦国家审定品种, 且育种手段较单一、落后, 育成品种优势集中在产量和适应性上, 缺乏对抗逆性种质的筛选培育。     

人工老化对老芒麦种子活力和生理生化变化的影响

以4份老芒麦种子为试验材料,利用100%RH高温高湿老化法(AA)对老芒麦种子进行不同梯度的老化处理,探讨老化后老芒麦种子活力和种子内部生理生化的变化。结果表明:随着老化程度的加深,4份老芒麦种子的各项活力指标均出现明显下降趋势;生理生化指标中,种子浸出液电导率出现先下降后缓慢上升、可溶性糖含量呈现先减少后增加的现象,而丙二醛含量则出现整体一致的上升趋势,POD活性变化无规则,SOD活性出现先增加后减小的现象,CAT活性则发生整体下降的趋势。本研究结果将为老芒麦种质资源的保护和遗传完整性的研究提供基础理论依据。     

青藏高原老芒麦落粒动态与农艺性状及地理分布关系研究

该试验以6份来自青藏高原东北缘老芒麦为研究材料,利用断裂拉伸张力(BTS)法评价其不同发育时期落粒率,并分析落粒率与其他农艺性状和地理信息的相关性,为老芒麦种子生产及低落粒种质筛选提供参考。结果表明:(1)老芒麦种子落粒率在抽穗后1周和2周较低,而在抽穗后3周与4周有所升高,在抽穗后5周种子落粒率最高(BTS=0.52N);供试材料ZHN03在测定时期内种子落粒率均低于其他材料,而材料XH09在抽穗后5周种子落粒率最高(BTS=0.33N)。(2)在种子脱落期间,低落粒与高落粒老芒麦的6个农艺性状变化趋势相似;老芒麦落粒性与5个农艺性状有密切关联,其中BTS值与穗长、小穗数和小穗小花数呈显著正相关关系,与芒长和千粒重具有极显著正相关关系。(3)老芒麦穗长与纬度间具有极显著负相关关系,芒长与纬度间具有显著负相关关系;千粒重与经度间具有极显著负相关关系,与海拔间具有极显著正相关关系;BTS值与小穗数呈显著正相关关系,与芒长和小穗小花数呈极显著正相关关系,而与地理分布并无显著相关性。(4)依据农艺性状可将供试材料分为3类,第Ⅰ类(HZ02、LT04与XH09)材料落粒较高,第Ⅱ类材料(MQ01与LQ03)具中等落粒性,第Ⅲ类为落粒最低的ZHN03。研究发现,供试老芒麦落粒性随种子成熟而增加;落粒率因材料及种子发育时期不同而有所变化,且在抽穗后4~5周各材料间的落粒性差异显著;老芒麦的落粒性与其穗长、小穗数、芒长、千粒重和小穗小花数存在较密切的相关性。     

老芒麦遗传多样性及育种研究进展

老芒麦（Elymus sibiricus）的研究对我国北方草原及青藏高原高寒草甸的退化草地改良、发展草地畜牧业具有重要意义。本文综述了老芒麦在形态学、细胞学、蛋白质和DNA分子水平上的遗传多样性研究概况,并总结了国内老芒麦的育种研究进展。目前国内外专门针对不同老芒麦种质材料（accession）或居群（populations）遗传多样性的研究鲜见报道,相关研究主要集中在与披碱草属（Elymus）及其近缘小麦族物种的系统进化研究方面;其次,我国仅有6个老芒麦国家审定品种,且育种手段较单一、落后,育成品种优势集中在产量和适应性上,缺乏对抗逆性种质的筛选培育。     

低落粒老芒麦种质筛选及农艺性状综合评价

以28份野生老芒麦种质为试验材料,于2013-2014年对落粒率等15个农艺性状进行田间观测,采用SPSS 19.0数据分析软件对观测指标进行聚类、主成分和相关性分析,并利用隶属函数法对其农艺性状进行综合评价,以期筛选出落粒率低和综合性状表现优异的材料。结果表明:供试老芒麦在盛花期后31d,各材料的落粒率显著增加,达到最大。其中Zh N03和MQ01的落粒率变化最为明显,落粒率在Zh N02、HZ03和LQ05的各单株间存在明显变异。两年落粒观测数据表明XH09的落粒率最高,其次为XH03、LQ03和LQ04。落粒率最低的材料为Zh N03,MQ01次之。相关分析表明落粒率与旗叶宽和茎节数呈显著负相关,与倒二叶宽呈极显著负相关。其余各观测性状也存在较大变异,分蘖数在所有评价指标中变异性最大,变异系数为17.07%。隶属函数分析表明,Zh N03的综合性状隶属函数值为0.73,最接近于1,在28份种质中综合农艺性状最优。本研究筛选的低落粒老芒麦种质和综合性状优异材料为老芒麦育种提供了宝贵的遗传资源。     

利用SSR标记对垂穗披碱草和老芒麦进行物种鉴定和遗传变异分析

垂穗披碱草(Elymus nutans)和老芒麦(Elymus sibiricus)皆为花序下垂类披碱草属物种,高海拔地区的E.sibiricus的部分变异类型也具有小穗紧密排列等特征,与E.nutans在形态学性状上具有较多的交叉,造成野外种质资源采集时进行直接的田间鉴定存在困难。本研究利用12对小麦族SSR引物对8份垂穗披碱草和10份老芒麦种质进行遗传变异和物种鉴定分析,UPGMA聚类分析表明供试材料明显可依据物种差异划分成两大类,主向量分析(PCo A)与聚类分析的结果保持一致。种质间遗传相似系数分析和分子方差分析(AMOVA)也表明种间变异远高于种内。另外,本研究筛选出3对引物,ESGS79和ESGS155能够在垂穗披碱草材料中扩增出特异性条带,Xgwm311能够在老芒麦材料中扩增出特异性条带,这3对引物能够作为区分垂穗披碱草和老芒麦的依据,为野外种质资源的收集以及田间育种工作提供指导。     

不同硬度类型小麦高分子量谷蛋白亚基组成及遗传多样性分析

为了在小麦品质育种中充分利用品种资源,以引进的57份小麦品种(系)为试验材料,采用SDS-PAGE和单籽粒硬度仪(SKCS)分析了这些品种(系)的高分子量谷蛋白亚基(HMW-G S)组成及其籽粒硬度.共检测到13种亚基和21种亚基组合,30份材料具有5 10亚基,10份2*,9份17 18,1份13 16.5 10和2*在硬质麦中出现的频率较混合麦高,在软质麦中的频率最低,17 18在混合麦中的频率较高.HMW-G S组合中,N u ll、7 9、2 12和1、7 8、2 12的频率较高,分别为17.5%和14.0%,个别品种还同时聚合有1A、1B、1D上的优质亚基.参试品种(系)含硬质麦32份(1级20份、2级12份),混合麦15份(2级3份,3级12份),软质麦10份(4级6份,5级4份),籽粒硬度的分布范围为12~74.春小麦和冬小麦材料N e i s平均遗传变异系数分别为0.550 8和0.573 3,表明春小麦的高分子量谷蛋白位点的遗传变异略低于冬小麦;春小麦和冬小麦A、B和D基因组的N e i s平均遗传变异系数分别为0.497 5、0.648 7和0.540 3,说明G lu-B 1位点的遗传多样性最高,其次是G lu-D 1位点,G lu-A 1位点最低.     

135份国外藜麦种质主要农艺性状的遗传多样性分析

本研究对引自国外的135份藜麦种质资源的15个农艺性状进行了数量和质量性状的遗传多样性、主成分和聚类分析,以及特异种质筛选。结果表明,该批藜麦种质具有丰富的遗传多样性,其中变异系数从大到小的7个数量性状依次为产量(57.8%)、单株粒重(57.4%)、茎粗(27.6%)、千粒重(22.5%)、株高(21.9%)、主花序长(19.4%)和生育期(13.9%);遗传多样性指数从大到小的8个质量性状依次为主花序色(1.44)、籽粒色(1.43)、茎色(1.38)、籽粒形状(0.88)、幼苗心叶叶色(0.79)、主花序形状(0.78)、籽粒光泽(0.63)和子叶颜色(0.08);藜麦产量与千粒重、单株粒重呈极显著正相关,与生育期呈极显著负相关;主成分分析的前5个主成分累计贡献率达到66.537%,第1主成分主要与株型、花序型和生育期有关,第2主成分主要与植株和花序颜色有关,第3主成分主要与产量有关,第4主成分主要与籽粒大小、形状有关,第5主成分主要与籽粒颜色有关;聚类分析在遗传距离为7.5时将135份藜麦种质划分为6类,其中第Ⅱ类群产量最高;有31份特异种质具有早熟、矮秆、粗秆、大粒、长花序、结实率好和产量高等特性。     

加拿大披碱草、老芒麦及其杂种F1代的RAPD分析

加拿大披碱草和老芒麦是披碱草属地理性远缘的2个种。采用RAPD技术,筛选了16个随机引物对这2个种及其F1代进行遗传多态性检测。在获得的186个位点中,114个为多念性位点,占61．29％。从种群内的遗传多态性来看,加拿大披碱草的多态性位点百分率最高(242．04%),其次是老芒麦(9．14%),杂种F1(1．61％)。从种群间的遗传关系来看,加拿大披碱草和老芒麦的遗传距离为0．4979,杂种F1与母本加拿大披碱草的遗传距离(0．2720)较近,而与父本老芒麦的遗传距离(0.4074)相对较远。     

外源ABA对藜麦种子萌发及ABA相关基因表达的影响

穗发芽会导致藜麦籽粒产量和品质严重受损,而脱落酸(ABA)与种子萌发和休眠密切相关。该研究以易穗发芽的‘大黑藜3’(BBQ3)、‘白藜6’(WQ6)和抗穗发芽的‘小黑藜1’(SBQ1)和‘白藜4’(WQ4)为试验材料,在种子萌发3 d内施加不同浓度ABA和氟啶酮(FL),探究ABA和FL对两种粒色藜麦种子萌发、ABA含量以及ABA合成基因NCED、裂解基因8′OH和信号转导基因ABI3表达的影响。结果表明：(1)各藜麦种子萌发均受到各浓度外源ABA抑制,并以25μmol·L^-1浓度效果最佳,同时受到外源低浓度FL促进,且施用2.5μmol·L^-1浓度即可;外源ABA和FL处理的SBQ1和WQ4发芽率降低和升高幅度分别小于BBQ3和WQ6。(2)对照组SBQ1和WQ4种子内源ABA含量分别显著高于BBQ3和WQ6;外源ABA处理可显著提高藜麦种子内源ABA含量,且WQ4显著高于WQ6,种皮略厚的SBQ1内源ABA含量显著低于BBQ3;外源FL处理下4份材料种子内源ABA含量均有所下降,但只有SBQ1达到显著水平。(3)对照组中,SBQ1和WQ4...     

高寒地区白苞筋骨草对几种禾草的化感作用

采用青藏高原“黑土滩”次生毒杂草群落的优势植物——白苞筋骨草（Aerba lupulin）地上部分和地下部分水浸液,对青藏高原高寒地区4种禾草种子萌发、幼苗生长的抑制作用进行了分析。结果表明：白苞筋骨草地上部分水浸液对4种禾草种子萌发和幼苗生长具有显著抑制作用（P<0.05）,地下部分水浸液的化感抑制作用不显著（P>0.05）;4种牧草种子萌发对白苞筋骨草水浸提物敏感性强弱顺序为：垂穗披碱草（Elymus nutans）＞老芒麦（E. sibiricus）＞冷地早熟禾（Poa crymophila）＞中华羊茅 （Festuca sinensis）,禾草幼苗生长对白苞筋骨草水浸液的敏感性强弱顺序为：垂穗披碱草＞中华羊茅＞老芒麦＞冷地早熟禾;整体上,4种牧草对白苞筋骨草化感作用的敏感性强弱顺序为：垂穗披碱草＞老芒麦＞冷地早熟禾＞中华羊茅;4种牧草幼苗生长对白苞筋骨草的水浸液敏感性弱于种子萌发。白苞筋骨草的化感抑制作用是高寒地区毒杂草在退化草地蔓延,并最终形成"黑土滩"次生毒杂草群落的一个因素。     

川西北高寒地区多年生禾本科人工草地土壤线虫群落动态

为了查明青藏高原地区建植多年生禾本科人工草地对土壤线虫群落的影响及土壤线虫群落随人工草地建植年限增加的变化趋势,以川西北红原县2018年建植的垂穗披碱草样地(Elymus nutans)和老芒麦样地(Elymus sibiricus)为研究对象,以天然草地(Natural grassland)为对照,于2018—2020每年9月对土壤线虫群落、植被和土壤因子等进行连续监测。研究共分离到土壤线虫38470条,隶属于2纲8目65科172属,平均密度2482条/100g干土;食细菌线虫是研究样地的主要营养类群。垂穗披碱草和老芒麦样地的土壤线虫群落组成结构与天然草地间存在明显差异,但差异性随建植年限增加逐渐降低。线虫群落密度和多样性指数在垂穗披碱草、老芒麦和天然草地间均无显著差异。随建植年限增加,土壤线虫群落密度显著上升,Pielou指数显著下降,丰富度和Shannon指数无显著变化;植物寄生线虫密度和比例在第2年显著增加,并成为优势营养类群。线虫群落生态指数在不同草地类型间无显著差异,但垂穗披碱草和老芒麦样地的线虫基础指数随建植年限增加先增加,在第3年时显著降低(P<0.05)。冗余分...     

基于生理指标与籽粒产量关系的小麦品种抗冻性分析

以20个冬小麦品种为材料进行盆栽试验,对其在低温胁迫条件下功能叶超氧化物歧化酶（SOD）、过氧化物酶（POD）、过氧化氢酶（CAT）活性,丙二醛（MDA）、可溶性蛋白、可溶性糖含量以及籽粒产量、千粒重和籽粒形态性状进行测定.结果表明：拔节初期麦苗经-4 ℃低温胁迫后,不同品种冬小麦籽粒形态性状和产量性状均发生变化,绝大多数小麦品种籽粒长宽比、圆度和不育小穗数均增加,籽粒等效直径和面积及千粒重和籽粒产量均下降.通径分析表明,拔节初期低温处理后,功能叶SOD活性和可溶性糖含量是影响籽粒产量的主导因素,其中SOD活性对籽粒产量的直接影响较大,直接通径系数为-0.578.以籽粒产量下降的百分数作为小麦抗冻性评价的标准,可将20个小麦品种划分为3类：强抗冻类型的济麦19、济麦20、良星99、山农1135、山农8355、泰山23、泰山9818、汶农6号和烟农21,弱抗冻类型的临麦2号、潍麦8号、烟农19和淄麦12号,而其余7个品种属中度抗冻类型.苗期综合评价值（D值）与籽粒产量下降的百分数之间呈显著负相关(r=-0.512*),说明小麦苗期抗冻性强有利于获得较高的籽粒产量.苗期是小麦抗冻性鉴别选择的重要时期.     

基于MRT的喀纳斯泰加林火成演替群落数量分类

以喀纳斯国家自然保护区科学实验区未受人为干扰的可识别的火成演替泰加林群落为研究对象,采用典型样地调查法,运用地形因子、火干扰因子、土壤因子和物种重要值为变量的典范对应分析(CCA)方法和多元回归树(MRT)方法,分析物种分布格局的影响因子及群落类型和特征,以期加深对泰加林火成演替群落的科学认识。结果表明:喀纳斯泰加林植被共有维管束植物172种,隶属43科125属,其中乔木7种,灌木19种,草本植物146种。影响喀纳斯泰加林火成演替群落物种分布格局的主要因子是地形因子的海拔、土壤因子的全钾含量、火干扰因子的火烈度和火后时间。MRT方法将喀纳斯泰加林火成演替群落划分为6个群落类型,即:①疣枝桦(Betula pendula)+西伯利亚云杉(Picea obovata)-红果越橘(Vaccinium hirtum)-黑穗苔草(Carex atrata)+老芒麦(Elymus sibiricus)群落;②疣枝桦+西伯利亚云杉-红果越橘+大叶绣线菊(Spiraea chamaedryfolia)-黑穗苔草群落;③西伯利亚落叶松(Larix sibirica)+疣枝桦-红果越橘+密刺蔷薇(Rosa spinosissima)-黑穗苔草+寄奴花(Eremosyne pectinata)群落;④西伯利亚红松(Pinus sibirica)+西伯利亚落叶松-红果越橘+林奈木(Linnaes boealis)-老芒麦+寄奴花群落;⑤西伯利亚落叶松-红果越橘+阿尔泰忍冬(Lonicera caerulea)-细叶野豌豆(Vicia tenuifolia)+老芒麦群落;⑥西伯利亚落叶松+西伯利亚云杉-红果越橘-老芒麦+黑穗苔草群落。喀纳斯泰加林火成演替群落物种分布格局是地形因子、土壤因子和火干扰因子三者共同作用的结果,其中海拔、火烈度和火后时间是影响群落类型形成的关键因子。     

26份黄麻种质资源产量性状的主成分聚类分析及其评价

为了解所收集黄麻种质资源的产量性状及遗传多样性,为黄麻育种和生产利用提供科学依据。本研究对26份黄麻品种(系)的8个产量性状进行主成分估算,并以前3个主成分为基础,分别作聚类分析和二维排序图。结果表明:参试材料产量相关性状的变异系数为2.54%~14.70%,其中,皮厚、单株鲜皮重、单株鲜骨重、鲜皮晒干率、单株干皮产量5个产量性状的变异系数超过10%,说明产量性状的变异潜力较高。主成分分析表明,单株鲜皮重因子、鲜皮晒干率因子、分枝高因子这3个主因子提供了原始性状88.247%的信息;在欧氏距离聚类图中,当取值D=2.15时,可把26个黄麻育成品种(系)分成4类,第Ⅰ类群包含18份材料,占69.23%,第Ⅱ类群包含5份材料,占19.23%,第Ⅲ类群只有1个品种(系),第Ⅳ类群包括黄麻179和宽叶长果2份材料,各个类群具有不同的特点,在黄麻杂交育种上可根据不同类别的特点加以利用;二维排序表明9(09品-11)、11(89m5-83)、12(09繁-7)、19(福黄麻1号)、21(黄麻831)、25(Y007-10)等6个高产品种(系)的3个主成分构成因子协调最好。将聚类分析和二维排序分析结合起来的分析方法,能较好地为黄麻品种改良以及亲本利用提供科学依据。     

中国芒（Miscanthus sinensis）种质资源SSR标记遗传多样性分析

利用33对SSR引物对来自中国16个省的46份野生芒(Miscanthus sinensis)种质进行遗传多样性分析。结果显示:(1)33对SSR引物共扩增出87条DNA条带,75条为多态性条带,占86.21%,条带大小范围80～310 bp;(2)遗传多样性参数分析结果:Shannon’s信息指数(I)变幅为0.020～1.522,平均为0.745,引物多态性信息含量(PIC)变幅为0.040～0.738,平均为0.445,遗传相似系数(GS)的变幅为0.315～0.933,平均为0.569,说明我国芒种质资源遗传基础宽,遗传多样性丰富;(3)相似系数UMPGA聚类结果与主成分分析(PCA)结果一致,可将46份种质分为3大类群,类群Ⅰ主要由中部芒组成,类群Ⅱ主要由北方芒组成,类群Ⅲ主要由南方芒组成,西南芒在每个类群中均有渗透,这一结果说明芒种质资源的遗传分化与其种源的地理分布有一定的相关性,但与地理起源不能完全吻合。     

鹅观草种质资源醇溶蛋白遗传多样性研究

以8个地理类群的90份鹅观草野生种质材料为研究对象,采用A-PAGE(酸性聚丙烯酰胺)凝胶电泳技术进行蛋白质水平遗传多样性检测.研究结果表明,来源于不同居群的鹅观草共分离出26条谱带,每个材料可以分离出5～26条迁移率不同的谱带, 平均谱带数为16.39条,其中平均多态性谱带为12.65条,多态性比例为77.22%;基于供试材料醇溶蛋白每个位点谱带出现的频率,分别计算了地理类群内多样性指数(0.345)和总多样性指数(0.471),类群间的遗传分化系数为26.8%,表明鹅观草变异的73.2% 来源于类群内;90份供试材料醇溶蛋白的Jaccard遗传相似系数变异范围为0.133 3～1.000,平均遗传相似系数为0.395 7;利用种子醇溶蛋白可将90份材料分为12类,鹅观草种质资源之间的亲缘关系呈现出一定的地域性规律;不同地理类群间的遗传多样性指数从高到低的排列顺序依次为云南＞四川＞内蒙古＞新疆＞山西＞甘肃＞宁夏＞河北.因此在进行鹅观草种质资源收集和原地保护时,建议对云南和四川地区的鹅观草种质资源应给予极大关注.     

禾本科作物芒遗传研究进展

芒是许多禾本科作物穗部的重要结构, 不仅可以作为区分不同品种以及基因定位的重要形态标记, 而且在禾谷类作物的种子传播、籽粒灌浆、蒸腾作用及产量形成等方面起重要作用。该文综述了小麦(Triticum aestivum)、大麦(Hordeum vulgare)和水稻(Oryza sativa)芒的结构、功能与遗传调控机制研究进展, 以期为芒性状遗传机理的进一步研究及其在育种中的应用提供参考。     

漳浦野生稻表型遗传多样性分析及稻瘟病抗性评价

本研究对45份漳浦野生稻的43个表型性状进行遗传多样性、相关性和聚类分析,并采用田间病区诱发和室内接种鉴定两种方法进行苗期稻瘟病抗性鉴定评价。结果表明:(1)漳浦野生稻具有丰富的遗传多样性。31个质量性状中有22个性状出现不同程度的遗传分化,其遗传多样性指数范围为0.24～1.43,其中叶色的遗传多样性指数最高;12个数量性状的遗传多样性指数范围为1.83～2.09,其中花药长度的遗传多样性指数最高,表明该性状遗传多样性最丰富,可作为特异性资源利用。(2)12个数量性状间的相关性分析表明穗长与剑叶叶舌长、倒二叶叶舌长、剑叶长、剑叶宽、芒长呈极显著正相关;百粒重与芒长、谷粒长呈极显著和显著正相关。(3)45份漳浦野生稻可聚类为5个类群,其中第Ⅲ类群和第Ⅴ类群均仅有1份材料,分别是M2005和M1001。(4)通过2年的苗期稻瘟病抗性的鉴定,田间病区诱发鉴定筛选出抗的材料3份,中抗的材料5份;室内接种鉴定筛选出中抗的材料仅1份;其中材料M1030在田间病区诱发和室内接种的初鉴和复鉴中均表现为中抗。     

我国部分冬小麦品种籽粒硬度及其单籽粒频率的分布

籽粒硬度是小麦重要的品质性状之一,主要影响磨粉品质和食品加工品质.用单籽粒谷物硬度测定仪对252份冬小麦品种(品系)的籽粒硬度及其单籽粒频率分布进行了分析,结果表明,品种按籽粒硬度分为三类5级,63份软质品种(系)中,5级和4级占95.2%,3级为4.8%;31份混合品种(系)中,3级占93.6%,4级和2级各3.2%;148份硬质品种(系)以1级为主,占92.4%,2级为7.6%.籽粒硬度变幅为12~104,标准差12~29.各种硬度类型皆有,且不同麦区的品种差异较大,北部和黄淮麦区品种的硬度显著高于长江中下游和西南麦区,前者以硬质为主,后者分别以混合和软质类型为主.籽粒硬度的分类与不同硬度范围单籽粒频率分布及其硬度均值有关,软质麦硬度指数小于46的籽粒占75%~98%,大于47的籽粒为6%~36%,均值为14~40,标准差12~27;硬质麦硬度指数小于46的籽粒为1%~19%,大于47的籽粒为82%~100%,硬度均值为56~104,标准差12~20;混合麦硬度指数小于46和大于47的籽粒分别为26%~75%和23%~74%,硬度均值为32~63,标准差17~29.软质或硬质品种籽粒分布集中,一致性较好;混合型品种籽粒分布分散,一致性较差.