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] | 张余周, 王一钊, 高茹茜, 刘逸凡. 小麦根系构型及抗旱性研究进展[J]. 中国农业科学, 2024, 57(9): 1633-1645. |
[2] | 周全, 路秋梅, 赵张晨, 武宸冉, 符笑歌, 赵玉娇, 韩勇, 蔺怀龙, 陈微林, 牟丽明, 李兴茂, 王长海, 胡银岗, 陈亮. 244份春小麦苗期抗旱性的鉴定[J]. 中国农业科学, 2024, 57(9): 1646-1657. |
[3] | 张颖, 石婷瑞, 曹瑞, 潘文秋, 宋卫宁, 王利, 聂小军. ICARDA引进-小麦苗期抗旱性的全基因组关联分析[J]. 中国农业科学, 2024, 57(9): 1658-1673. |
[4] | 燕雯, 金秀良, 李龙, 徐子涵, 苏悦, 张跃强, 景蕊莲, 毛新国, 孙黛珍. 基于无人机多源影像数据的灌浆期人工合成小麦抗旱性评价[J]. 中国农业科学, 2024, 57(9): 1674-1686. |
[5] | 臧少龙, 刘淋茹, 高越之, 吴珂, 贺利, 段剑钊, 宋晓, 冯伟. 基于无人机影像多时相的小麦品种氮效率分类识别[J]. 中国农业科学, 2024, 57(9): 1687-1708. |
[6] | 韩潇杰, 任志杰, 李双静, 田培培, 卢素豪, 马耕, 王丽芳, 马冬云, 赵亚南, 王晨阳. 不同施氮量对土壤团聚体碳氮含量及小麦产量的影响[J]. 中国农业科学, 2024, 57(9): 1766-1778. |
[7] | 赵博慧, 张影全, 景东林, 刘保华, 程媛媛, 苏玉环, 唐娜, 张波, 郭波莉, 魏益民. 基于多年定点的小麦籽粒质量稳定性研究[J]. 中国农业科学, 2024, 57(9): 1833-1844. |
[8] | 李永飞, 李战魁, 张战胜, 陈永伟, 康建宏, 吴宏亮. 氮肥后移对高温胁迫下春小麦旗叶生理特性和产量的影响[J]. 中国农业科学, 2024, 57(8): 1455-1468. |
[9] | 董慧雪, 陈倩, 郭晓江, 王际睿. 小麦穗发芽抗性机制及抗性育种研究[J]. 中国农业科学, 2024, 57(7): 1237-1254. |
[10] | 刘泽厚, 王琴, 叶美金, 万洪深, 杨宁, 杨漫宇, 杨武云, 李俊. 人工合成小麦和地方品种穗发芽抗性育种利用效率[J]. 中国农业科学, 2024, 57(7): 1255-1266. |
[11] | 梁王壮, 唐雅楠, 刘佳荟, 郭晓江, 董慧雪, 祁鹏飞, 王际睿. 小麦发芽对面粉质量与加工产品品质的影响[J]. 中国农业科学, 2024, 57(7): 1267-1280. |
[12] | 高晨凯, 刘水苗, 李煜铭, 赵志恒, 邵京, 于昊琳, 吴鹏年, 王艳丽, 关小康, 王同朝, 温鹏飞. 冬小麦水分利用效率相关驱动因子及其预测模型构建[J]. 中国农业科学, 2024, 57(7): 1281-1294. |
[13] | 董在芳, 丁腾腾, 单艺轩, 李洪连, 陈琳琳, 邢小萍. 自噬相关基因FpAtg3参与假禾谷镰孢的生长和致病[J]. 中国农业科学, 2024, 57(6): 1080-1090. |
[14] | 党建友, 姜文超, 孙睿, 尚保华, 裴雪霞. 旱地小麦产量和水分利用对翻耕时间和降水量及其分布的响应[J]. 中国农业科学, 2024, 57(6): 1049-1065. |
[15] | 卫乃翠, 陶金博, 苑名杨, 张彧, 开梦想, 乔玲, 武棒棒, 郝宇琼, 郑兴卫, 王娟玲, 赵佳佳, 郑军. 山西小麦苗期耐低磷特性及遗传分析[J]. 中国农业科学, 2024, 57(5): 831-845. |
|