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对小麦近缘植物优异基因发掘和小麦遗传改良的分析
摘 要：考虑到小麦在生产过程中往往饱受病害干扰的影响,为了能够尽可能减少因病害造成的损失,有必要深入发掘小麦近缘植物中的优异基因,并积极进行小麦遗传改良,从而培育出更多优良的抗病小麦新品种.在此背景下,本文结合大量相关研究文献,以粗山羊草和华山新麦草为例,着重围绕小麦近缘植物优异基因发掘以及小麦遗传改良进行分析研究.
关键词：小麦近缘植物；优异基因；遗传改良
中图分类号：S512.1 文献标识码：A DOI 编号： 10.14025/j.cnki.jlny.2018.23.032
近年来,国内外先后有众多研究学者加入到小麦近缘植物优异基因发掘以及小麦遗传改良的研究当中,并取得了一定的研究成就.本文将通过梳理当前该研究领域当中最新的研究成果,并在小麦近缘植物优异基因发掘的基础上,围绕华山新麦草在小麦遗传改良中的应用成效进行初步探究,希望能够为相关研究人员提供必要的参考与帮助.
1 小麦近缘植物优异基因发掘分析
1.1 农艺性状调查
本文以粗山羊草这一小麦近缘植物为例,在参考大量相关文献资料下,发现其1N~4N、9/6N 以及7N 附加系在株型以及株高、结实率等方面并未出现实质性的变化,但在5N 附加系当中则出现了明显发育速度缓慢、植株矮化等情况,这也意味着粗山羊草在5N 染色体当中可能存在矮化基因.小麦—粗山羊草当中有且只有7N 附加系籽粒与普通小麦大小基本一致,并且千粒重比普通小麦略高,其他附加系的籽粒以及千粒重同普通小麦比较均相对较小[1].
1.2 抗病基因定位
根据资料显示,作为普通小麦D 染色体组供体的粗山羊草,拥有包括抗病虫以及优质等在内的众多优异基因,在与小麦杂交的过程中能够充分实现遗传物质的高效交流.而在普通小麦当中则主要存在小麦赤霉病、锈病以及病等病害,其中在1N 附加系当中表现为明显的高抗条锈病,而其他附加系当中则同时表现出小麦赤霉病与病.由于本文并没有准确收集到原始清本,因而在对普通小麦—粗山羊草附加系原始粗山羊草亲本进行创制的过程中,有可能不含抗小麦叶锈病或是小麦赤霉病、病基因.通过运用正向遗传学手段,对粗山羊草抗病基因PmAe2147 进行图位克隆.
1.3 发掘优异基因
通过结合相关测定数据可知,在普通小麦—粗山羊草的4N 与7N 附加系种子中,含水量分别在10.5%与10.6%,而其他材料含水量至少可以达到11%,最高时可以达到11.5%.因此将7N 以及1N~4N、9/6N 染色体导入其中有助于提升小麦蛋白含量以及湿面筋含量.由于各材料之间的吸水率虽然存在一定差异,但差异相对较小,幅度不超过50%,并且除了将2N 染色体导入其中后使得普通小面容重出现了小幅下降的情况以外,导入其他剩余染色体后小麦容重均出现了明显增加的情况.
2 基于华山新麦草的小麦遗传改良分析
考虑到小麦在生产过程中经常会受到包括病与锈病等在内的多种病害,进而严重影响小麦的生长品质以及产量,容易为种植户造成巨大的经济损失.因此有必要对小麦进行遗传改良,在此过程中华山新麦草所具有的抗旱耐寒、抗病早熟以及优质等众多优势特征使其能够有效帮助完成小麦遗传改良,成功培育出一大批具有抗病与抗逆性的新优质小麦品种.
2.1 创制新类型
当前,我国诸多农业研究所通过积极展开对普通小麦同华山新麦草杂交的实验研究,其在利用华山新麦草与中国春突变体Ph2b 进行杂交的过程中使用幼胚组织培养出多种秋水仙碱处理F1,在完成染色体加倍之后人工合成了双倍体PHW-SA,其对于病以及条锈病具有良好的免疫表现.
2.2 外源遗传物质鉴定
有研究人员通过从分子细胞学的角度对普通小麦—华山新麦草异代换系进行分析研究,指出异代换系H921-6-12 极有可能与普通小麦5A 以及华山新麦草5Hs 染色体发生代换.现阶段国外也有相关专家通过进行贮藏蛋白电泳分析,指出双二倍体PHW-SA 能够对部分华山新麦草醇溶蛋白以及麦谷蛋白进行有效表达,而随着该领域研究程度的不断加深,也在一定程度上充分利用华山新麦草外源优异基因给予了至关重要的技术支持[2].
2.3 选育鉴定抗病材料
事实上华山新麦草属于一种抗条锈病、病等病害的特异种质资源,将其运用在小麦遗传改良中能够有效选育出小麦抗病品种,从而大大降低小麦病害发生概率,达到实现小麦增产增收,提高其自身品质的根本目的.
3 结语
通过本文的分析,可知从小麦近缘植物当中进行优异基因的精准定位和有效发掘,并运用分子标记辅助选择以及正向遗传学等技术手段将其转移至小麦当中,可以有效突破小麦育种中的现实困境,进一步提高小麦的抗病抗虫和优质等属性.而将华山新麦草运用在小麦遗传改良当中,同样可以起到提升小麦抗病性,培育优质丰产小麦新品种的效果.
参考文献
[1]赵京岚.粗山羊草和普通小麦主要农艺性状与SSR 标记的关联分析[D].山东农业大学,2014.
[2]张文涛,杜久元,陈新宏,武军,赵继新,杜万里,张礼军.华山新麦草在小麦遗传改良中的应用研究进展[J]. 草业学报,2014,23(05):330-337.
作者简介：胡易冰,本科学历,高级农艺师,研究方向：小麦育种,农作物栽培及病虫害防治；刘明芳,本科学历,高级农艺师,研究方向：小麦育种、农作物栽培及病虫害防治.
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