





中国农业科学 ›› 2024, Vol. 57 ›› Issue (16): 3116-3126.doi: 10.3864/j.issn.0578-1752.2024.16.002
赵卓超(
), 曹昊天(
), 周子昕, 曲佳乐, 李泽, 许明杨, 杨琪薇, 张斌, 王宁泽, 吴永振, 孙晗, 秦冉, 赵春华(
), 崔法(
)
收稿日期:2024-02-04
接受日期:2024-03-28
出版日期:2024-08-16
发布日期:2024-08-27
通信作者:
联系方式:
赵卓超,E-mail:1589305157@qq.com。曹昊天,E-mail:1940642437@qq.com。赵卓超和曹昊天为同等贡献作者。
基金资助:
ZHAO ZhuoChao(
), CAO HaoTian(
), ZHOU ZiXin, QU JiaLe, LI Ze, XU MingYang, YANG QiWei, ZHANG Bin, WANG NingZe, WU YongZhen, SUN Han, QIN Ran, ZHAO ChunHua(
), CUI Fa(
)
Received:2024-02-04
Accepted:2024-03-28
Published:2024-08-16
Online:2024-08-27
摘要:
【目的】1BL·1RS易位系在小麦育种中应用广泛。解析不同背景下1BL·1RS染色体对小麦产量和品质相关性状的遗传效应,并分析其在生产中的应用情况,可为高产优质小麦的选育提供参考。【方法】244份自然群体和科农9204、京411为亲本构建的188个重组自交系(KJ-RIL-F8)为试验材料,利用1RS特异性分子标记对其进行基因型鉴定,结合表型数据分析,明确1BL·1RS易位系对产量和品质遗传效应。通过分析1BL·1RS易位系在不同年代审定品种中的占比,明确其在生产中的选择利用情况。【结果】188份KJ-RILs试验材料中有74份为1BL·1RS易位系,其产量相关性状分析表明,1BL·1RS易位系在高低氮条件下均显著延长小麦抽穗期,增加籽粒含氮比、旗叶长和旗叶面积,显著降低穗粒数,而对单株穗数、千粒重和旗叶宽3个性状的影响均不显著;其品质相关性状分析表明,1BL·1RS易位系在高低氮条件下均显著提高小麦的吸水率、湿面筋含量、蛋白质含量和籽粒硬度,而对容重、延展性和沉降值3个性状的影响均不显著。244份自然群体试验材料中,有76份为1BL·1RS易位系,其产量性状效应分析表明,1BL·1RS易位系可以显著增加穗粒数、穗长和小穗数,显著降低株高,而对单株穗数、千粒重、旗叶长、旗叶宽、旗叶面积5个性状的影响均不显著。将244份自然群体试验材料按照不同麦区和品种审定时间进行分类,对1BL·1RS易位系在生产中的应用情况进行分析,结果表明,不同麦区1BL·1RS易位系的占比差异较大,从20世纪90年代开始,1BL·1RS易位系在生产中的选择利用比例开始增加。【结论】高低氮对1BL·1RS易位系的效应影响不明显。1BL·1RS易位系在KJ-RIL群体和自然群体中对产量性状的效应不一致,这可能由于两者遗传背景不同所致。
赵卓超, 曹昊天, 周子昕, 曲佳乐, 李泽, 许明杨, 杨琪薇, 张斌, 王宁泽, 吴永振, 孙晗, 秦冉, 赵春华, 崔法. 1BL·1RS染色体对小麦产量和品质相关性状的遗传效应分析[J]. 中国农业科学, 2024, 57(16): 3116-3126.
ZHAO ZhuoChao, CAO HaoTian, ZHOU ZiXin, QU JiaLe, LI Ze, XU MingYang, YANG QiWei, ZHANG Bin, WANG NingZe, WU YongZhen, SUN Han, QIN Ran, ZHAO ChunHua, CUI Fa. Genetic Effects of the 1BL·1RS Chromosome on Wheat Yield and Quality-Related Traits[J]. Scientia Agricultura Sinica, 2024, 57(16): 3116-3126.
表1
1RS和1BS特异标记引物序列信息"
| 分子标记名称 Molecular marker name | 正向引物 Forward primer (5′-3′) | 反向引物 Reverse primer (5′-3′) | 参考文献 References |
|---|---|---|---|
| Sec-1b | GTTTGCTGGGGAATTATTTGT | CCTCATCTTTGTCCTCGCC | [ |
| ω-Sec-P3 | CCTTCCTCATCTTTGTCCTC | GCTCTGGTCTCTGGGGTTGT | [ |
| Iag95 | CTCTGTGGATAGTTACTTGATCGA | CCTAGAACATGCATGGCTGTTACA | [ |
| Glu-B3 | GGTACCAACAACAACAACCC | GTTGCTGCTGAGGTTGGTTC | [ |
表2
基于188份KJ-RILs的产量性状双因素方差分析"
| 变异来源 Source of variation | F的显著性 The significance of F | ||
|---|---|---|---|
| 环境 Environment | 基因型 1BL·1RS vs.1B | 环境×基因型 Env×1BL·1RS vs.1B | |
| 自由度 df | 7 | 1 | 7 |
| 抽穗期 Heading date | 12386.51** | 47.79** | 2.69** |
| 单株穗数 Spikes number per plant | 487.67** | 1.06 | 0.27 |
| 千粒重 Thousand kerner weightt | 101.85** | 1.23 | 2.32* |
| 穗粒数 Kernel number per spike | 199.85** | 37.36** | 2.34* |
| 旗叶长 Flag leaf length | 490.72** | 19.29** | 2.95** |
| 旗叶宽 Flag leaf width | 177.52** | 0.01 | 1.71 |
| 旗叶面积 Flag leaf area | 476.34** | 3.98* | 2.92** |
| 籽粒含氮比 Grain nitrogen content ratio | 250.76** | 22.73** | 0.38 |
表3
1BL·1RS染色体对188份KJ-RILs产量相关性状的影响"
| 性状 Trait | 地点Location | E1 | E2 | E3 | E4 | BLUE | ||||||
|---|---|---|---|---|---|---|---|---|---|---|---|---|
| 1B | 1BL·1RS | 1B | 1BL·1RS | 1B | 1BL·1RS | 1B | 1BL·1RS | 1B | 1BL·1RS | |||
| 抽穗期 Heading date (d) | LN | 209.97b | 210.35a | 214.23b | 214.76a | 225.78a | 225.61a | 192.31b | 193.06a | 210.55b | 210.94a | |
| HN | 211.40a | 211.70a | 212.98b | 213.37a | 226.60a | 226.61a | 192.82b | 193.82a | 210.93b | 211.34a | ||
| 籽粒含氮比 Grain nitrogen content ratio (%) | LN | 1.96a | 1.99a | 1.35b | 1.58a | 2.08b | 2.14a | / | / | 2.14b | 2.18a | |
| HN | 2.03a | 2.08a | 2.39b | 2.45a | 2.53b | 2.58a | 2.56a | 2.63a | 2.52b | 2.56a | ||
| 旗叶长 Flag leaf length (cm) | LN | 12.94b | 13.69a | 14.36b | 15.10a | 15.41a | 15.45a | 17.63a | 17.99a | 15.18b | 15.55a | |
| HN | 15.82b | 16.29a | 19.34b | 20.03a | 18.99a | 19.13a | 18.42a | 18.38a | 18.22b | 18.48a | ||
| 旗叶面积 Flag leaf area (cm2) | LN | 12.32b | 13.3a | 15.96b | 17.13a | 18.55a | 18.26b | 23.34a | 23.80a | 17.85a | 18.31a | |
| HN | 16.73b | 17.49a | 25.30b | 26.93a | 25.04a | 25.04a | 23.87a | 23.52a | 22.99a | 23.46a | ||
| 穗粒数 Kernel number per spike | LN | 35.62a | 35.49a | 45.82a | 45.83a | 43.78a | 43.31b | 39.45a | 36.28b | 41.54a | 40.38b | |
| HN | 29.86a | 29.43a | 44.98a | 45.37a | 49.25a | 47.31b | 40.04a | 36.69b | 41.09a | 39.59b | ||
表4
基于188份KJ-RILs的品质性状双因素方差分析"
| 变异来源 Source of variation | F的显著性 The significance of F | ||
|---|---|---|---|
| 环境 Environment | 基因型 1BL·1RS vs.1B | 环境×基因型 Env×1BL·1RS vs.1B | |
| 自由度 df | 7 | 1 | 7 |
| 湿面筋含量 Wet gluten content | 367.09** | 78.73** | 1.07 |
| 吸水率 Water absorption rate | 34.50** | 98.31** | 2.11* |
| 蛋白质含量 Protein content | 425.85** | 69.79** | 1.29 |
| 籽粒硬度 Grain Hardness | 28.86** | 12.62** | 1.54 |
| 容重 Testweight | 39.25** | 0.94 | 1.24 |
| 延展性 Tractility | 274.17** | 2.53 | 0.44 |
| 沉降值 Sedimentation value | 86.30** | 0.22 | 1.13 |
表5
1BL·1RS染色体对188份KJ-RILs品质相关性状的影响"
| 性状 Trait | 地点Location | E1 | E2 | E3 | E4 | BLUE | |||||
|---|---|---|---|---|---|---|---|---|---|---|---|
| 1B | 1BL·1RS | 1B | 1BL·1RS | 1B | 1BL·1RS | 1B | 1BL·1RS | 1B | 1BL·1RS | ||
| 蛋白质含量 Protein content (%) | LN | 14.55a | 14.63a | 12.55b | 12.94a | 13.04b | 13.52a | 15.65b | 16.07a | 13.74b | 14.05a |
| HN | 11.97a | 12.30a | 14.62b | 14.89a | 15.34b | 15.69a | 15.59b | 16.01a | 14.52b | 14.82a | |
| 吸水率 Water absorption rate (%) | LN | 58.77a | 58.98a | 55.95b | 56.77a | 57.40b | 58.97a | 59.48a | 60.02a | 57.68b | 58.50a |
| HN | 57.71a | 58.03a | 56.71b | 57.53a | 57.34b | 58.80a | 59.33a | 60.04a | 57.62b | 58.51a | |
| 湿面筋含量 Wet gluten content (%) | LN | 31.99a | 32.29a | 27.26b | 28.33a | 28.26b | 29.48a | 34.48b | 35.50a | 29.99b | 30.83a |
| HN | 26.23b | 27.04a | 32.28b | 32.98a | 33.71b | 34.68a | 34.36b | 35.37a | 31.96b | 32.73a | |
| 籽粒硬度 Grain hardness (%) | LN | 65.93a | 66.03a | 61.49a | 62.44a | 61.04b | 62.47a | 61.76a | 61.07a | 62.77a | 63.31a |
| HN | 65.00a | 65.26a | 61.48a | 61.98a | 65.40b | 66.97a | 61.60a | 61.34a | 62.97a | 63.53a | |
表6
基于244份自然群体家系产量相关性状双因素方差分析"
| 变异来源 Source of variation | F的显著性 The significance of F | ||
|---|---|---|---|
| 环境 Environment | 基因型 1BL·1RS vs.1B | 环境×基因型 Env×1BL·1RS vs.1B | |
| 自由度 df | 4 | 1 | 4 |
| 单株穗数 Spikes number per plant | 242.11** | 1.79 | 2.95* |
| 千粒重 Thousand kerner weight | 282.12** | 1.51 | 2.03 |
| 穗粒数 Kernel number per spike | 69.93** | 10.97** | 0.78 |
| 旗叶长 Flag leaf length | 95.77** | 0.11 | 0.30 |
| 旗叶宽 Flag leaf width | 262.55** | 1.86 | 1.01 |
| 旗叶面积 Flag leaf area | 203.93** | 0.21 | 0.19 |
| 穗长 Spike length | 80.23** | 10.07** | 0.55 |
| 株高 Plant height | 25.56** | 9.83** | 0.18 |
| 小穗数 Spikelet number | 147.50** | 6.50* | 0.85 |
表7
1BL·1RS染色体对244份自然群体家系产量相关性状的影响"
| 性状 Trait | E1 | E2 | E3 | E4 | E5 | BLUE | ||||||
|---|---|---|---|---|---|---|---|---|---|---|---|---|
| 1B | 1BL·1RS | 1B | 1BL·1RS | 1B | 1BL·1RS | 1B | 1BL·1RS | 1B | 1BL·1RS | 1B | 1BL·1RS | |
| 穗粒数 Kernel number per spike | 40.91b | 43.00a | 51.22a | 52.63a | 53.46a | 54.78a | 49.07a | 49.30a | 49.86b | 52.43a | 48.05b | 49.35a |
| 穗长 Spike length (cm) | 8.21a | 8.40a | 9.91a | 10.24a | 10.67a | 10.75a | 9.92a | 10.28a | 10.40b | 10.84a | 9.67b | 9.96a |
| 株高 Plant height (cm) | 74.34a | 71.20a | 86.90a | 85.56a | 86.06a | 83.01a | 84.25a | 81.59a | 85.97a | 82.60b | 82.80a | 80.60a |
| 小穗数 Spikelet number | 15.08a | 15.45a | 18.88a | 18.99a | 19.35a | 19.38a | 18.84b | 19.45a | 18.57a | 18.88a | 26.60a | 27.36a |
| [1] |
贾子苗, 邱玉亮, 林志珊, 王轲, 叶兴国. 利用近缘种属优良基因改良小麦研究进展. 作物杂志, 2021(2): 1-14.
|
|
|
|
| [2] |
曹亚萍, 武银玉, 刘博, 范绍强. 小麦异源易位系诱致方法及应用研究进展. 植物遗传资源学报, 2022, 23(4): 943-953.
doi: 10.13430/j.cnki.jpgr.20220114001 |
|
|
|
| [3] |
|
| [4] |
任天恒, 陈放, 张怀琼, 晏本菊, 任正隆. 1RS·1BL易位在川农号系列小麦新品种选育中的作用. 麦类作物学报, 2011, 31(3): 430-436.
|
|
|
|
| [5] |
|
| [6] |
|
| [7] |
唐昊, 李治, 杨靖, 任天恒, 唐宗祥, 符书兰, 晏本菊, 任正隆. 1RS·1BL易位染色体对小麦品质特性及其地域稳定性的影响. 麦类作物学报, 2015, 35(8): 1050-1056.
|
|
|
|
| [8] |
朱保磊, 陈宏, 许娜丽, 尹志刚, 刘祥臣, 邹奎, 张波, 盛奥莹, 陈杰, 祝新杰, 李杰, 石守设. 1BL/1RS易位系对小麦产量性状及品质性状的影响. 分子植物育种, [2024-03-26]. http://kns.cnki.net/kcms/detail/46.1068.s.20230531.1625.024.html.
|
|
|
|
| [9] |
|
| [10] |
|
| [11] |
黄莘寓. 四川“早播早熟型”小麦新品种(系)1BL·1RS易位系检测及农艺性状分析[D]. 雅安: 四川农业大学, 2023.
|
|
|
|
| [12] |
马小乐, 陈倩, 汪军成, 姚立蓉, 孟亚雄, 李葆春, 杨轲, 司二静, 刘露露, 王化俊, 尚勋武. 甘肃省小麦品种(系)HMW-GS和1BL/1RS易位系测定及其对品质的影响. 甘肃农业大学学报, 2020, 55(2): 68-75.
|
|
|
|
| [13] |
王红梅, 厚毅清, 欧巧明, 陈玉梁, 石有太. 甘肃小麦种质资源1BL/1RS易位系和HMW-GS分子检测及品质性状分析. 农业现代化研究, 2015, 36(3): 494-500.
|
|
|
|
| [14] |
doi: 10.3389/fpls.2019.00187 pmid: 30863417 |
| [15] |
|
| [16] |
|
| [17] |
doi: 10.1007/s00122-015-2641-7 pmid: 26660466 |
| [18] |
|
| [19] |
|
| [20] |
doi: 10.1007/s00122-002-0879-3 pmid: 12582587 |
| [21] |
doi: 10.1007/BF00220893 pmid: 24169779 |
| [22] |
|
| [23] |
|
| [24] |
胡阳杰, 田芳慧, 宋全昊, 李法计, 孙道杰. 小麦1BL/1RS和7DL·7Ag易位对小麦主要农艺性状的遗传效应. 麦类作物学报, 2012, 32(4): 610-615.
|
|
|
|
| [25] |
|
| [26] |
魏育明, 郑有良, 周永红, 刘登才, 兰秀锦, 周荣华, 贾继增. RFLP标记揭示的1RS/1BL易位系对小麦农艺性状的影响. 西南农业学报, 1999, 12(S2): 105-110.
|
|
|
|
| [27] |
董东, 韦胜利, 徐云峰, 李洪杰, 周阳. 1BL/1RS易位染色体在小麦育种中的应用效果分析. 作物杂志, 2011(4): 109-112.
|
|
|
|
| [28] |
刘建军, 何中虎, R J Pena, 赵振东. 1BL/1RS易位对小麦加工品质的影响. 作物学报, 2004, 30(2): 149-153.
|
|
|
|
| [29] |
李佳彬, 胡阳杰, 王宇娟, 宋全昊, 田芳慧, 李法计, 孙道杰. 小麦易位系1BL/1RS×7DL. 7Ag的F2分子检测及其农艺和品质性状分析. 西北植物学报, 2012, 32(11): 2182-2189.
|
|
|
|
| [30] |
|
| [31] |
魏育明, 郑有良, 颜泽洪, 周永红, 兰秀锦. T1BL.1RS易位染色体对小麦籽粒蛋白质含量的影响. 四川农业大学学报, 2000, 18(1): 4-6.
|
|
|
|
| [32] |
|
| [33] |
doi: 10.1007/s00122-012-2019-z pmid: 23192671 |
| [34] |
李俊, 魏会廷, 杨粟洁, 李朝苏, 汤永禄, 胡晓蓉, 杨武云. 川麦42的1BS染色体臂对小麦主要农艺性状的遗传效应. 作物学报, 2009, 35(12): 2167-2173.
doi: 10.3724/SP.J.1006.2009.02167 |
|
|
|
| [35] |
赵春华. 小麦骨干亲本矮孟牛姊妹系基因组差异及1RS遗传效应分析[D]. 泰安: 山东农业大学, 2012.
|
|
|
| [1] | 朱琦, 贾振鹏, Tahir SHAH, 徐晨晟, 李芷琦, 吕会帅, 朱鹏超, 韦小敏, 黄冬琳, 孙艳妮, 曹卫东, 高亚军, 王朝辉, 张达斌. 绿肥配施增效产品降低旱地麦田温室气体排放及碳足迹[J]. 中国农业科学, 2026, 59(7): 1507-1522. |
| [2] | 叶美金, 吴雷, Lohani Md Nahibuzzaman, 尹丽, 胡欣荣, 刘亚西, 蒋云峰, 陈国跃, 蒲至恩, 李阳, 李婷, 邹亚亚, 吴佳怡, 马建. 基于GWAS的中国地方小麦成熟胚大小位点的鉴定及其遗传效应解析[J]. 中国农业科学, 2026, 59(6): 1157-1171. |
| [3] | 李文虎, 礼海风, 杜宇鹏, 丁玉兰, 罗一诺, 李宇珂, 佘文婷, 张丰, 滕宇, 张思琦, 黄翠, 李小涵, 刘金山, 王朝辉. 小麦锌吸收转移对土施锌肥响应的区域差异[J]. 中国农业科学, 2026, 59(5): 1034-1047. |
| [4] | 焦文娟, 何万龙, 耿洪伟, 白斌, 李剑峰, 程宇坤. 155份春小麦品种(系)条锈病抗性评价与抗病基因分子检测[J]. 中国农业科学, 2026, 59(5): 937-950. |
| [5] | 崔士友, 陈澎军, 缪源卿, 韩继军, 沈俊明. EMS诱变抗草甘膦小麦新种质的创制与大田评价[J]. 中国农业科学, 2026, 59(4): 723-733. |
| [6] | 钱瑾, 李映雪, 吴芳, 邹晓晨. 集成光谱降维的冬小麦叶片磷含量估算[J]. 中国农业科学, 2026, 59(4): 781-792. |
| [7] | 孔媛, 崔沙沙, 李美, 李健, 杨思雨, 房锋, 刘帅帅, 刘明平, 曾艳, 高兴祥, 柏连阳. 黄淮海冬小麦田多花黑麦草等5种禾本科杂草时空分布变化规律[J]. 中国农业科学, 2026, 59(4): 807-823. |
| [8] | 王勇胜, 牛丽, 王长杰, 马立花, 廉潇潇, 孟亚雄, 马小乐, 姚立蓉, 张宏, 杨轲, 李葆春, 王化俊, 司二静, 汪军成. 冬小麦千粒重的全基因组关联分析及候选基因预测[J]. 中国农业科学, 2026, 59(3): 499-514. |
| [9] | 李心怡, 李嘉宁, 杨文平, 夏清, 霍滢睿, 郝世航, 黄婷苗, 任永康, 陈杰, 高志强, 杨珍平. 彩粒小麦锌营养对花后叶面喷锌的响应[J]. 中国农业科学, 2026, 59(3): 515-527. |
| [10] | 咸青林, 肖鉴珂, 高阿庆, 郜利闯, 刘杨. 种植方式结合测墒补灌下冬小麦产量及水分利用效率[J]. 中国农业科学, 2026, 59(3): 589-601. |
| [11] | 张志勇, 谭世超, 熊淑萍, 马新明, 韦一昊, 王小纯. 水氮周年优化对豫北灌区小麦玉米轮作系统产量和氮迁移的影响[J]. 中国农业科学, 2026, 59(2): 336-353. |
| [12] | 吕旭东, 孙世媛, 李亚楠, 刘玉龙, 王艳群, 付鑫, 张佳英, 宁鹏, 彭正萍. 智能机械化分层施肥对麦田根-土养分分布和小麦产量的影响[J]. 中国农业科学, 2026, 59(1): 129-146. |
| [13] | 陆浩, 张明龙, 韩梅, 严清彪, 李正鹏, 殷文, 樊志龙, 胡发龙, 柴强. 绿肥过腹还田协同氮肥减施提高小麦产量和土壤质量[J]. 中国农业科学, 2026, 59(1): 147-160. |
| [14] | 叶美金, 陈家婷, 周界光, 尹丽, 胡欣荣, 兰雨昕, 陈斌, 苏龙兴, 刘家君, 刘天超, 李小雨, 马建. 小麦穗密度主效QTL的鉴定、验证及其遗传效应分析[J]. 中国农业科学, 2026, 59(1): 17-28. |
| [15] | 蒲丽霞, 张佳芮, 叶建萍, 黄秀兰, 樊高琼, 杨洪坤. 二氢赤霉素与秸秆覆盖对旱地小麦分蘖成穗与产量的影响[J]. 中国农业科学, 2025, 58(9): 1735-1748. |
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