Wild Wheat Seedlings in Field: The Determination of Pre-harvest Sprouting Resistance and Genetic Analysis

doi:10.11923/j.issn.2095-4050.cjas2021-0006

Abstract

Abstract:

The aims are to obtain the wheat germplasm resources with high resistance to pre-harvest sprouting (PHS) and to clarify the genetic background. After autumn harvest before winter wheat planting, the newly emerged wild wheat seedlings in field were used as test materials. The centralized transplanting cultivation, and growth consistency and genetic stability observation were used to eliminate the strains with unstable inheritance. The comprehensive agronomic characters of 118 wild wheat seedlings with genetic stability were investigated, and the PHS resistance was determined. 4 germplasm lines with good comprehensive agronomic characters and high resistance to PHS were selected. SSR molecular markers were used to analyze the genomic DNA of the 4 germplasm lines, Aegilops tauschii Coss. and local main wheat varieties planted in 5-10 years before wild wheat seedlings. The results showed that 78.8% of the wild wheat seedling lines were highly resistant to PHS, and 19.5% of the wild wheat seedling lines had a PHS rate of 0. The 4 germplasm lines with high resistance to PHS were found to be the hybrids of Aegilops tauschii Coss. and the former main wheat varieties by SSR molecular marker analysis. Collecting, transplanting and identifying wild wheat seedlings in field after autumn could be a new way to obtain wheat germplasm resources resistant to PHS.

Key words: wild wheat seedlings in field, field wheat seedling, Aegilops tauschii Coss., resistance to pre-harvest sprouting, identification, genetic analysis

ZHANG Xitai, XIAO Lei, DONG Ce, XIE Shuqin, LIN Guifen. Wild Wheat Seedlings in Field: The Determination of Pre-harvest Sprouting Resistance and Genetic Analysis[J]. Journal of Agriculture, 2022, 12(8): 35-42.

Figures/Tables 9

References 22

[1]	李志刚. 转基因小麦抗穗发芽特性的分子鉴定、遗传分析与抗性机理研究[D]. 太谷: 山西农业大学, 2004.
[2]	尹钧, 李永春. 中国小麦转基因研究的现状及发展趋势[J]. 中国农业信息, 2009, 06.
[3]	于春泉, 阮仁武, 余国东, 等. 小麦抗穗发芽种质筛选与新品系的抗穗发芽性鉴定[J]. 西南大学学报:自然科学版, 2010, 32(4):36-40.
[4]	薛香, 茹振钢, 郜庆炉. 黄淮地区小麦品种(系)抗穗发芽性的研究[J]. 麦类作物学报, 1999, 19(3):8-10.
[5]	昌小平. 对冬小麦品种穗发芽抗性的初步研究[J]. 作物品种资源, 1997(4):34-35.
[6]	张海峰, ZEMETRA R S, LIU C T. 冬小麦穗发芽抗性及其鉴定方法的研究[J]. 作物学报, 1989, 15(2):97-103.
[7]	张海峰, 卢荣禾, 王建龙. 冬小麦穗发芽抗性及其遗传研究[J]. 西北植物学报, 1992, 12(2):95-103.
[8]	李世平, 许钢垣, 王美玲, 等. 山西省冬小麦品种资源对穗发芽的抗性鉴定研究[J]. 山西小麦通讯, 1995, 16(4):30-33.
[9]	尹钧, 任江萍, 李志岗, 等. 转基因抗穗发芽小麦的获得[J]. 湖南农业大学学报:自然科学版, 2007, 33(4):67-71.
[10]	任江萍, 郭建军, 王新国, 等. 转反义trxs基因小麦株系01TY18遗传分析及抗穗发芽特性[J]. 西北植物学报, 2008, 28(8):1549-1553.
[11]	李木子. 科学家发现小麦抗穗发芽基因[J]. 浙江大学学报:农业与生命科学版, 2013, 39(5):530.
[12]	兰秀锦, 郑有良, 刘登才, 等. 节节麦抗穗发芽基因的染色体定位及其抗性机理[J]. 中国农业科学, 2002, 35(1):12-15.
[13]	刘登才, 兰秀锦, 杨足君, 等. 远缘杂交不需要幼胚培养的节节麦基因型[J]. 植物学报, 2002, 44(6):780-783.
[14]	兰秀锦, 颜济. 中国四倍体地方小麦品种矮兰麦与中国产节节麦的双二倍体及其在育种上的利用[J]. 四川农业大学学报, 1992, 10(4):581-585.
[15]	兰秀锦. 小麦新材料RSP的人工合成及其穗发芽抗性研究[D]. 雅安: 四川农业大学, 2005.
[16]	苏亚蕊, 刘新浩, 张大乐, 等. 黄河中游地区节节麦抗穗发芽的鉴定与分析[J]. 植物遗传资源学报, 2011, 12(6):1004-1009.
[17]	刘新浩. 节节麦的抗穗发芽鉴定及遗传多样性研究[D]. 开封: 河南大学, 2008.
[18]	陈趁趁. 节节麦-小麦杂交后代抗穗发芽鉴定及相关染色体片段分析[D]. 开封: 河南大学, 2015.
[19]	王汝峰, 李立会, 郑殿升, 等. GB/T 19557.2—2004 “植物新品种特异性、一致性和稳定性测试指南(普通小麦)[B]. 北京: 中华人民共和国农业部,2004-12-1.
[20]	李为喜, 蔡士宾, 朱志华, 等. NY/T 1739—2009“小麦抗穗发芽性检测方法”[B]. 北京: 中华人民共和国农业部,2009-5-20.
[21]	丁春邦, 周永红. 小麦×节节麦杂种发育的胚胎学研究[J]. 广西植物, 1999(02):47-49,100.
[22]	王关林, 方宏筠. 植物基因工程原理与技术[M]. 北京: 科学出版社, 1998:598-599.

收集移栽时间（年/月/日）	批次	收集数量		成活率/%		收集移栽时间	批次	收集数量		成活率/%
收集移栽时间（年/月/日）	批次	单生（株）	簇生（簇）	单生	簇生	收集移栽时间	批次	单生（株）	簇生（簇）	单生	簇生
2014/9/30	Ⅰ	30	12	100	100	2016/9/30	Ⅲ	28	13	100	100
2015/9/30	Ⅱ	26	11	100	100	2017/9/30	Ⅳ	30	12	100	100

收集移栽时间（年/月/日）	批次	收集数量		成活率/%		收集移栽时间	批次	收集数量		成活率/%
收集移栽时间（年/月/日）	批次	单生（株）	簇生（簇）	单生	簇生	收集移栽时间	批次	单生（株）	簇生（簇）	单生	簇生
2014/9/30	Ⅰ	30	12	100	100	2016/9/30	Ⅲ	28	13	100	100
2015/9/30	Ⅱ	26	11	100	100	2017/9/30	Ⅳ	30	12	100	100

农艺性状指标		系号	百分比/%
株高	≤75 cm	21、46、53、63、68、96、106、116	6.8
	76~80 cm	1、5~7、12、14、24~26、49、66、72、73、87、111、117	13.6
	81~100 cm	2~4、15~20、29、30、33~35、97~99	14.4
	>100 cm	8~11、13、22、23、27、28、31、32、36~45、47、48、50~52、54~62、64、65、67、69、70、71、74~86、88~95、100~105、107~110、112~115、118	65.3
抗倒性（严重度,普遍率）	[1],0	1、5、6、21、25、33、35、46、53、63、68、72、87、96、106、116	13.6
	[2],<0.1	2~4、7、12、14~20、24、26、29、30、34、49、66、73、97~99、111、117	21.2
	≥[2],≥0.1	8~11、13、22、23、27、28、31、32、36~45、47、48、50~52、54~62、64、65、67、69、70、71、74~86、88~95、100~105、107~110、112~115、118	65.3
抗病性	[1]	1~33、38~71、86~112、116	80.5
	[2]	34~37、72~85、113~115、117、118	19.5
	[3]	无	0.0
抗冻性	[1]	9~26、40~46、49~56、57~71、84~101、106、116	55.9
	[2]	1~8、27~39、47、48、55、56、72~83、102~105、107~115、117、118	44.1
	≥[3]	无	0.0
分蘖率	<20%	无	0.0
分蘖率	≥20%	1~118	100.0
有效分蘖率	<80%	无	0.0
有效分蘖率	≥80%	1~118	100.0
穗粒数	<35	无	0.0
穗粒数	≥35	1~118	100.0
千粒重	<45 g	1~8、27~45、47、48、50~62、64、65、67~105、107~116、118	78.8
千粒重	≥45 g	8~26、46、49、63、66、106、117	21.2

农艺性状指标		系号	百分比/%
株高	≤75 cm	21、46、53、63、68、96、106、116	6.8
	76~80 cm	1、5~7、12、14、24~26、49、66、72、73、87、111、117	13.6
	81~100 cm	2~4、15~20、29、30、33~35、97~99	14.4
	>100 cm	8~11、13、22、23、27、28、31、32、36~45、47、48、50~52、54~62、64、65、67、69、70、71、74~86、88~95、100~105、107~110、112~115、118	65.3
抗倒性（严重度,普遍率）	[1],0	1、5、6、21、25、33、35、46、53、63、68、72、87、96、106、116	13.6
	[2],<0.1	2~4、7、12、14~20、24、26、29、30、34、49、66、73、97~99、111、117	21.2
	≥[2],≥0.1	8~11、13、22、23、27、28、31、32、36~45、47、48、50~52、54~62、64、65、67、69、70、71、74~86、88~95、100~105、107~110、112~115、118	65.3
抗病性	[1]	1~33、38~71、86~112、116	80.5
	[2]	34~37、72~85、113~115、117、118	19.5
	[3]	无	0.0
抗冻性	[1]	9~26、40~46、49~56、57~71、84~101、106、116	55.9
	[2]	1~8、27~39、47、48、55、56、72~83、102~105、107~115、117、118	44.1
	≥[3]	无	0.0
分蘖率	<20%	无	0.0
分蘖率	≥20%	1~118	100.0
有效分蘖率	<80%	无	0.0
有效分蘖率	≥80%	1~118	100.0
穗粒数	<35	无	0.0
穗粒数	≥35	1~118	100.0
千粒重	<45 g	1~8、27~45、47、48、50~62、64、65、67~105、107~116、118	78.8
千粒重	≥45 g	8~26、46、49、63、66、106、117	21.2

相对穗发芽指数(I)	穗发芽抗性级别	系号	百分比
0	高抗(HR)	1、5~7、12、14、21、24~26、46、49、53、63、66、68、72、73、87、96、106、111、117	19.5
0<I<0.05	高抗(HR)	9~11、13、22、23、27、28、31~45、50~52、54~62、64、65、67、69、70、71、74~86、88~95、97~99、107~110、118	59.3
0.05≤I≤0.2	抗（I）	2~4、15~20、29、30、100~105、112~115	17.8
0.21≤I≤0.4	中抗(MR)	8、116、47、48	3.4
0.41≤I≤0.6	感(S)	无	0
I>0.6	高感(HS)	无	0