农业类资料：小麦34节ppt

1、小麦种质资源的研究与利用小麦是世界性的重要粮食作物，分布于世界五大洲的各个国家。全世界约35-40%的人口以小麦作为主要粮食作物。 面包小麦是人类蛋白质、维生素和矿质元素的重要来源，占人类消耗热量的20%小麦族植物区别于其他族植物的特点：复穗状花序、小穗两侧着生护颖、淀粉粒为单粒、染色体较大，基数为7小麦族内约有300多个物种，25个属，其中77%为多年生，余为1年（Neveski,1933），我国有12个属，50多个种，其中30多个已经与小麦做成了杂交小麦的起源、进化与种质类型1.1 小麦的起源与进化人类栽培小麦始于大约1万年以前近东（土耳其、叙利亚、伊朗、以色列、巴勒斯坦等国）地区的“新月

2、沃土”（fertile crescent）地带。最先采食野生一粒小麦、稍后种植栽培一粒小麦、栽培二粒小麦。普通小麦大约源于8000年前的野生二粒小麦与粗山羊草的天然杂交我国不是小麦的初生起源中心，是次生起源中心小麦的栽培物种世界范围 普通小麦90%（冬小麦3/4，春小麦1/4），硬粒小麦8%零星种植 圆锥小麦、密穗小麦、斯卑尔脱小麦 中 国 普通小麦占98%（冬小麦80%，春小麦20%）零星种植 硬粒小麦、圆锥小麦、密穗小麦等1.2 小麦种质资源的类型1.2.1 国内资源1）地方品种、选育品种19600余份（1996），其中地方品种12897份，选育品种6700余份。目前进入中期资源库的小麦品

3、种22058份2）地方品种（参见中(全)国小麦遗传资源目录）中国作物种质信息网 /photobase/1.2.2 国外资源中国从20世纪20年代开始引进外国资源1921-1925 引进300余份，其中碧玉麦（Quality, Austrialia）曾利用，并育成了碧蚂1号、4号等1932 中央农业实验所，从英国购进世界小麦品种1700余份，从中选出南大2419（Mentana, Italy），矮粒多（Ardito, Italy）1946 前北大农学院从USA引进品种2000余份，选出胜利麦（Triumph, USA），早洋麦（Early Premium USA）等种植，并作为亲本选育出一批品种

4、1.2.3 小麦的近缘植物小麦族内除小麦属外均为小麦的近缘种属。Love（1982）将小麦族划分为38个属，不同人划分不一，Neveski(1933)划分为25个属，中国植物志中列举了生长于中国的12个属，包括小麦属和山羊草属（颜济)我国入库的稀有种质资源1490份（/photobase/）1.2.4 人工合成资源（创新）双二倍体，部分双二倍体，附加系，代换系（参见中国小麦遗传资源目录），非整倍体1.3 种质资源的评价及分类1.3.1 表型性状评价1）农艺性状鉴定 早熟种质、矮秆种质、大穗大粒种质2）抗病种质 锈病、白粉病、赤霉病、黄矮病、纹枯病3）抗逆种质 抗旱、耐湿、抗寒、耐盐4）优质 P

5、r含量、Lys含量、籽粒硬度沉降值、淀粉品质（糯性小麦）Waxy1.3.2 遗传多样性与核心种质构建基于重复序列的遗传多样性基于蛋白亚基的遗传多样性基于基因的遗传多样性基于表型性状的遗传多样性1.3.4 基因克隆与功能分析/gquery/gquery.fcgi基因组测序发现：普通小麦包含9400096000个基因，其中2/3定位到了A、B、D三个基因组中，普通小麦基因组与其祖先二倍体相比较，在多倍体化和驯化过程中发生了很大的变化，涉及到许多基因的丢失和扩增从乌拉图小麦(AA）鉴定出34,879个基因，比普通小麦A组基因28,000个多了6800个，从粗山羊草（DD）中鉴定出43,150个基因1

6、.4 种质资源的应用1. 矮秆基因与第一次绿色革命2.小麦-黑麦易位系T1BL.1RS的应用3. 质核互作不育系和光温敏不育系与杂交小麦4. 太谷核不育基因与轮回选择5.小偃系列的利用6.小麦-簇毛麦易位系T6AL.6VS的应用7. 繁六的利用主要参考文献:1.金善宝 主编，中国小麦学，1996，中国农业出版社2.中国作物种质信息网, /photobase/3. Daryl J. Somers . Peter Isaac . Keith Edwards. A high-density microsatellite consensus map for bread wheat(Triticum a

7、estivum L.). Theor Appl Genet (2004) 109: 11051114.4. Liuling Yan, Artem Loukoianov, Ann Blechl,Gabriela Tranquilli, Wusirika Ramakrishna, Phillip SanMiguel,Jeffrey L. Bennetzen, Viviana Echenique, Jorge Dubcovsky. The Wheat VRN2 Gene Is a Flowering Repressor Down-Regulated by Vernalization. Science

8、 303, 1640 (2004)5. Rachel Brenchley, Manuel Spannagl, Matthias Pfeifer et al., Analysis of the bread wheat genome using whole-genome shotgun sequencing.Nature,2012,491:705-7106. Peidu Chen, Chunfang You, Yin Hu, Shengwei Chen, Bo Zhou, Aizhong Cao,Xiue Wang. Radiation-induced translocations with re

9、duced Haynaldia villosa chromatin at the Pm21 locus for powdery mildew resistance in wheat. Mol Breeding (2013) 31:4774847. /home/index.html8.盖钧镒主编，作物育种学各论，中国农业出版社9. Jia Jizeng et al., Aegilops tauschii draft genome sequecne reveals a gene repertoire for wheat adaption. Nature, 2013, online.10.Ling

10、honhqing et al., Draft genome of the wheat A-genome of progenitor Triticum urartu. Nature, 2013, online思考题1. 小麦属包括多少个种，写出它们的名称和染色体组成、染色体数及减数分裂中期I配对构型?2. 图示小麦不同物种的进化过程，如何设计实验进行验证。3. 小麦种质资源分几种类型，各有什么特点与应用价值？4.为什么说小麦育种的突破关键在于种质资源的突破？5.根据你家乡所在小麦生态区的育种目标，从中国作物种质信息网()查找20份具有你所需要的目标性状的品种资源。6.小麦基因组学的发展对小麦育种

11、会产生什么影响？小麦主要性状的遗传与选育现代生产中应用的小麦品种类型家系品种 应用最广泛杂种品种 已经开始推广 多系品种 遗传背景基本相同的近等基因系小麦的遗传组成及遗传特点7个部分同源群(homoeologous group)A1A7AB1B7BD 1D7D质量性状和数量性状水平抗性、垂直抗性自由组合、连锁遗传、基因互作连锁分子标记，5cM3. 小麦主要性状的遗传与选育特点3.1 产量构成因素的遗传与选育亩产量=穗数穗粒数千粒重在我国亩产500 kg的小麦品种有三种类型1）多穗型，以多穗实现高产，结构为亩穗数50-60万，每穗粒数25-30粒，千粒重36-40g2）大穗型，以穗粒重高为特点，

12、亩穗数28-35万，每穗粒重不少于1.3-1.6g3）中间型，南方 亩穗数37-40万，穗粒数37-40粒，千粒重37-40g北方 亩穗数40-45万，穗粒数30粒，千粒重40g以上遗传特点产量，数量性状，早代选择效率差单株成穗率在产量因素中，遗传率最低，早选差穗长遗传率较高，小穗数遗传率较高，可达70%，早代选择有效穗粒数遗传率低（40%），可间接选择穗长来提高穗粒数千粒重遗传力（70%），早代选择有效3.2 生物学产量与收获指数，株型与高光效1）生物学产量=光合面积光合速率光合时间 呼吸消耗，除根部以外所有地上部分器官的重量2）收获指数=经济产量/生物学产量100%3）经济产量=生物产量收

13、获指数4）收获指数与籽粒产量相关显著，是遗传率较高的数量性状，早代选择有效5）单株收获指数可有效反映品系的产量潜力，可作为产量潜力的选择指标，但要同时重视生物产量的选择6）现代品种收获指数已由地方品种的30-35%提高到40-50%3.3 品质性状营养品质Pr在品种间变异大，变幅6.9%-22.0%，平均12.99%2.019%，受多基因控制的性状，遗传率为19%-90%，大多数情况下，遗传率中等，早代选择有效Lys含量变异较小，一般为2.25-4.26%，平均3.16%0.231%（占Pr含量），占籽粒干重表示时，为0.25%-0.66%，平均为0.40%0.09%。 当Pr30%）、中筋粉

14、（26-30%）中低筋粉（20-25%）和低筋粉（13%）、中筋粉（10%-13%）和低筋粉（12%，沉降值30ml，含支链高（直链低）的面粉生产出的面条煮熟后韧性大，不粘，适口性好3.4 矮秆1） 株高与产量株高 收获指数 产量增加e.g 英国130cm 70cmHarvest Index 50% 产量50%我国130cm80-90cmHI, 0.30.43 产量50% 2）Rht基因（Reduced height）目前正式命名了21个，Rht1Rht21，包括41个等位或复等位基因Rht8发现了8个复等位基因（Rht8a-Rht8h）其中我国有Rht3（西藏大拇指矮）和Rht10（矮变1号

15、）我国主要应用的Rht有4种 Daruma, 以水原86和农林10号为代表Rht1和Rht2Saitana 27，以St2422/464为代表Rht1S，于4B辉县红，Rht2 GA3不敏感 赤小麦，阿夫为代表，Rht8、Rht9，GA3敏感 Rht1, Rht2和Rht8和Rht9的应用Rht1和Rht2 Rht8和Rht9Daruma “不倒翁” 赤小麦（Akakomuji） 农林10号 Italy USA Ardito Mentana Funo Abbondanza Gaines 中国南大2419遗传特点Rht1和Rht2呈不同程度的隐性，GA3不敏感Rht8和Rht9呈隐性，GA3敏感

16、Rht3（Tom Thumb）呈部分显性，GA3不敏感Rht10呈部分显性，GA3不敏感SSD-GA3方法快速选育矮秆基因型株高遗传率较高，66.5%，早代选择有效，但不宜太严格以70-80cm为宜矮秆与早衰、青枯、千粒重和容重低、品质差相关矮秆与生物学产量，在一定高度的基础上，改善茎秆质量3.5 抗性3.5.1 抗病影响我国小麦生产的主要病害有锈病（主要是条锈病）、白粉病、赤霉病、纹枯病、全蚀病、病毒病锈病Rust条锈病危害地区 华北、黄淮平原、西北和西南目前优势小种 条中28、29、30、31号、水源86等并不断产生新的优势小种侵染新的抗病基因抗病基因 主要是小种专化性抗性基因，但是应该注

17、意非专化性基因的应用目前条锈基因至少已正式命名了49个（Yr1Yr49），我国常利用为1B/1R（洛类）Yr9为主要抗源，其次为Yr3、Yr4位于Marris和T.J.B系统。第三为VPMMoisson系统，含偏凸山羊草的抗病基因，第四为中3、中4、中5等，含中间偃麦草抗性基因的小偃麦系统目前源自圆锥小麦的Yr26抗性好，正在生产中应用遗传特点 抗条锈主要受主效基因控制，不同抗性基因呈显性或不完全显性，亦有呈隐性的，抗条锈性的遗传率较高，早代应注意选择。抗叶锈（Lr）基因已鉴定出50多个，抗秆锈基因60多个，大多数为小种专化性的，有些位点是紧密连锁的，e.g. Yr9、Lr26、Sr31位于1

18、RS上呈连锁遗传。建议利用Sr2 、Sr24 、Sr26 、Sr36 、Sr Tmp 和来自1A/ 1R 易位的未知抗性基因，采用持久抗性与主效基因相结合的策略，通过分子标记辅助选择提高品种选育效率白粉病（Powdery mildew）地区 近年来由于水肥措施，矮秆品种，种植密度加大，白粉病危害严重南北方都需要选育抗性品种小种 国外已鉴定出38个生理小种，中国鉴定出9群43个小种其中第4群的频率最大遗传 白粉病可受单基因、两个基因或多基因控制，可为显性、隐性或部分显性，也存在基因互作的情况，现已发现至少47个Pm基因（Pm1-Pm47），其中在我国目前有效基因为Pm2、Pm4a（二粒小麦）、P

19、m4b（波斯小麦）Pm6(提莫菲维)、Pm21(簇毛麦)等。Pm20部分地区有效赤霉病（Scab, Fusarium head blight）地区 南方，长江中下游，华南冬麦区及东北春麦区东部近年来，已扩展到关中地区和河南、山东、河北等省小种 兼性，非专化性寄生，寄主范围广，因此，小麦品种中并不存在对赤霉病的免疫性，目前也未发现赤霉病的生理分化，但不同品种间有抗性差异抗性遗传 抗侵入型和抗扩展型，以后者为主，为多基因控制的数量性状，以加性效应为主，抗性表现为显性或部分显性，应以轮回选择高代选择有效。目前定名的基因Fhb1-Fhb5抗病种质有苏麦 3号、望水白危害：产量降低；品质下降；籽粒含多种

20、对人畜有害的真菌毒素，其中在我国主要类型为脱氧雪腐镰刀菌烯醇（deoxynivalenol, DON）DON的中毒症状 厌食、呕吐、消化道发炎、白血球下降、内脏出血等，对血液及皮肤也有损害作用限量标准 世界上很多国家都规定了DON限量标准(0.3-2 mg/kg)，我国国标（GB16369-2003)规定小麦籽粒和面粉中DON含量不得超过1mg/kg污染现状 2003年江苏省4个地区12个小麦样品籽粒DON含量变幅0.175-7.239mg/kg，其中5个品种（42%）超过国标防治措施 培育与利用抗赤霉病且籽粒低DON含量的小麦品种4）纹枯病小麦品种间存在差异，荆州黑麦抗性好，遗传机制尚不清楚

21、5）病毒病大麦黄矮病(BYDV) 中5, 抗性基因（Bdv1-Bdv3） 黄花叶病、仪宁小麦、西风、宁麦9号、荆州黑麦等6）全蚀病（take-all）小麦种内未发现抗源，据报道 簇毛麦有抗性3.5.2 抗虫USA培育了很多抗虫品种，主要抗Hessian fly。我国要培育抗种麦秆蝇、麦二叉蚜、麦吸浆虫、孢囊线虫等的品种抗虫机制 拒虫、抗虫、耐虫遗传特点 抗虫性受单基因，二个基因或多基因控制，目前正式命名的抗Hessian fly的基因30多个（H1-H32），抗线虫基因8个（Cre1-Cre8，临时命名3个，CreR来自6R），抗Russian aphid基因Dn1-Dn93.5.3 抗病虫育

22、种方法1）广泛搜集抗源2）杂交育种 亲本组配、后代选择3）系统育种4）回交育种5）远缘杂交、染色体工程、基因工程6）MAS3.6 抗逆性3.6.1 抗寒性冻害 0造成的伤害和死亡，发生在越冬、返青期，包括拨节前后的霜害冷害 0以上低温，生长速度，产量降低耐冷性 指低温下发育正常，籽粒正常越冬性（Winter hardiness）指小麦品种对一定地区越冬和返青期内各种不利因素如冻、旱、风、雪、变温及土壤龟裂等的抵抗和适应的能力，是一个复杂的性状抗寒性为多基因控制的数量性状，遗传率较高，早代选择有效。目前命名了2个基因，Fr1-Fr2，分别位于5AL和5DL抗寒品种的特点：幼苗葡匐，苗色深绿，叶窄小的品种及冬前分蘖多、分蘖节深而状，根系发育好的品种，抗寒力比较强鉴定和选择，直接鉴定和选择为主，实验室鉴定相结合，提高鉴定准确性3.6.2 抗旱性避旱、免旱、耐旱抗性遗传不清，品种间杂交为主，远缘杂交、基因工程鉴定方法 直接鉴定间接鉴定 叶