二系杂交小麦混播制种技术研究与利用

二系杂交小麦技术体系是我国原创的利用不育系实现杂交小麦产业化应用的重要成果,其高效制种技术是杂交小麦产业化发展的核心关键技术,选育高配合力和异交性状优良的不育系与恢复系能够有效提高制种异交结实率和产量.本研究通过2016～2020年间二系杂交小麦相关制种试验,对制种过程中的影响因素和效果进行研究,发现恢复系花粉传播距离、花药大小、花药外露率、花粉量和不育系的开颖角度、柱头外露率等异交生物学性状与异交结实性能有显著相关性;父本花期比母本晚2～3 d能够实现时空协同和生理协同的有效配制.按照父本比例5%对父母本进行混播制种比行比制种产量显著提高28.2%. 2019～2021年度,在南阳地区进行规模化混播制种生产效果突出, BS1453/JS1规模化制种产量达到5273.4 kg/hm²,为二系杂交小麦推广应用和产业化提供了理论与技术支撑.     

基于隐性核雄性不育系的杂交小麦制种技术研究进展、问题与展望

小麦作为人类最重要的粮食作物之一,面临大幅提高产量以满足人口持续膨胀的挑战,而杂交小麦被认为是提高小麦产量的首选途径.作为自花授粉作物,小麦杂交种的生产应用需要稳定的雄性不育母本和高效经济的杂交育种体系.相比其他雄性不育材料,小麦隐性细胞核雄性不育具有不育性稳定、恢复源广泛等优点,是建立杂交育种体系理想的母本材料.本文综述了近年来小麦隐性细胞核雄性不育突变体的研究进展,包括正向遗传学的基因克隆和通过基因编辑技术获得的多重突变体.本文详述了国内外通过染色体操作建立的小麦杂交育种体系,分析了各体系的优缺点及改进措施,以及利用分子设计育种建立的小麦第三代杂交育种体系的研究进展,并讨论了提高小麦杂种优势、降低杂交种生产成本和播种量的必要性与相应解决方案.     

染色体工程在杂交小麦育种中的应用进展

全球气候变暖和人口增长对小麦生产提出了更大的挑战.杂交小麦可以综合双亲有利性状,提高小麦抗生物和非生物胁迫能力,实现小麦高产、稳产、优质和绿色生产.但是,目前杂交小麦育种由于缺乏简单、绿色、实用的制种系统和强优势杂交组合尚难以大规模产业化.基于基因工程创制的第三代玉米、水稻杂交制种系统为杂交小麦制种系统研发提供了重要启发.相比于玉米和水稻,小麦染色体工程曾创制出一批小麦异染色体系和非整倍体,其中有些染色体、端体或易位系携有蓝粒、毛颈、非蜡质等植株或种子标记基因以及育性恢复基因可以直接用于某些不育基因的保持,其他一些特定染色体可采用基因工程等技术,仅需要向其导入有限的种子标记基因或恢复基因,即可实现对现有核不育系和细胞质不育系的升级改造,简化不育系的保持和繁殖,创制简单、绿色和实用的新型杂交小麦制种系统.本文简要综述了染色体工程在小麦雄性不育系、保持系和恢复系及新型杂交小麦制种系统创制中的应用进展,并对杂交小麦育种存在的问题,以及如何综合染色体工程与基因工程创制第三代杂交小麦制种系统进行了讨论与展望,为杂交小麦育种提供参考.     

小麦籽粒蓝色基因及应用研究进展

粮食作物是人类主要的能量来源,大部分作物品种的种子是白色或黄色,而小麦、玉米、水稻等物种中有些品种的种子因黄酮类物质花青素的积累表现出红、蓝、黑等颜色.不同于其他作物中天然存在有色种子的品种,蓝粒小麦则是普通小麦与其他物种杂交形成的,染色体来源比较复杂.尽管近几十年间,依赖于MYB-bHLH-WDR复合体的花青素调控机制在玉米、水稻等作物中被发现,但是蓝粒小麦花青素在小麦糊粉层中积累的机制至今并不清楚.本文简要介绍了玉米、水稻、大麦中已发现的花青素合成调控基因以及其可能的调控机制;阐述了小麦蓝粒基因最新的研究成果,包括小麦蓝粒性状有3个公认的基因来源:来源于十倍体长穗偃麦草的蓝粒基因Ba1、来源于一粒小麦的蓝粒基因Ba2以及来源于百萨偃麦草的蓝粒基因BaThb,并描述它们在染色体中的已知定位.本文还对控制蓝粒性状可能的基因数量以及这些基因在染色体上的定位进行了讨论,对蓝粒性状作为分子标记在小麦细胞遗传分析、育种等领域的应用进行了总结和分析,对小麦蓝粒基因的克隆、应用以及种子花青素积累与作物演化和驯化的关系进行了展望.     

小麦条锈菌实时荧光定量PCR检测方法的建立

为了研究青海省小麦条锈菌在小麦潜育期叶片菌源量,文中以小麦条锈菌延伸因子EF1为引物,利用实时荧光定量PCR技术建立了小麦条锈菌潜育期菌源量检测体系。结果表明:(1)小麦条锈菌延伸因子EF1引物能从小麦叶片gDNA中扩增出特异性目的片段243 bp。(2)实时荧光定量PCR检测体系的灵敏度是常规PCR灵敏度的100倍。(3)铭贤169叶片接种小麦条锈菌后第1天到第8天均检测到条锈菌,且菌源量随着天数的变化呈指数型增长趋势。本研究建立的检测体系可检测到小麦条锈菌在小麦潜育期叶片菌源量,为早期小麦条锈病的发生和防治提供理论依据。     

无磷洗衣粉对农业环境生物的影响

本文通过研究不同浓度无磷洗衣粉液对小麦种子萌发和幼苗生长及生理指标的影响，分析和探讨无磷洗衣粉对农业环境生物的危害，提出了改进或替代无磷洗衣粉中有害物质为环保和无公害成分的建议，为安全农灌提供理论依据，对科学评价无磷洗衣粉对小麦生产乃至农业环境生物的潜在危害具有重要意义。     

苹果白兰地生产工艺的研究

采用经试验所筛选的菌种，进行了分批发酵生产苹果白兰地的研究，选择了适宜的培养基配方和蒸馏方案，确定了较佳的生产工艺条件，对生产过程中酵母的分离进行了初步探讨。     

高效简便的合成纯β构型全乙酰化保护糖缀合物的方法

经由路易斯酸BF2·Et2O催化全乙酰化糖缀合物合成反应中,只有纯卢构型全乙酰化保护糖因其反应中邻基参与效应可以参与反应过程.基于此种机理,为了能得到更多纯卢构型全乙酰化保护糖以提高总路线的产率,需要探索出高效糖全乙酰化保护反应.通过对所待选的众多非金属绿色催化剂进行对比,无水醋酸钠因其产率高、构型选择性好被证实是最为理想的糖全乙酰化催化剂.在得到糖全乙酰化产物后,由于不同构型的溶解能力不同,对其进行重结晶可以得到单-β构型的糖全乙酰化产物.基于以上反应,找到了一条高效简便高产率且得到纯β构型全乙酰化保护糖缀合物的合成路线.

Abstract：

In the route to synthesize per-O-acetyl-β-glycoside catalyzed by Lewis acid BF3· Et2O, only theper-O-acetyl-β-glycosyl acetate because of the neighboring group assistance can engage into the reaction. Based on this phenomenon, the high efficient peracetylation has to be explored in order to gain more per-O-acetyl-β-glycosyl acetate. Among available nonmetallic and green catalysts with the ability of promoting the peracetyla-tion, the anhydrous sodium acetate has been proved to efficiently catalyze acetylation in satisfying proportion.To gain pure anomeric β-acetate, the product can be purified by recrystallization because of the different solubil-ity between a and β mixtures. Through the study of the methodology above, a high efficient and simple route to synthesize per-O-acetyl-β-glycoside in good yield is delineated.     

小麦生长的三维建模研究

基于小麦各部分器官形态特征参数,利用3DSMAX搭建小麦器官三维几何模型。结合计算机图像图形学技术,以VS 2010为开发平台,基于Open GL对小麦器官的三维模型进行真实感显示处理,实现小麦形态三维可视化模型构建。