发育稳定性以物候为指标,未经人工驯化(自然进化)的植物往往具有稳定的物候期,人类改良的作物由于种种原因物候稳定性下降。近年来气候波动加剧,干扰了作物发育的稳定性,粮食生产受到影响。小麦生殖物候(抽穗期、开花期等)的稳定性在品种间存在明显差异,已知的发育相关基因(Vrn、Ppd等)与该性状的关系并不明晰。生殖物候稳定的品种能够抵御气候波动,不会因"暖冬"而提前抽穗,也不会因春季低温寡照而推迟开花,可以减轻倒春寒、干热风等气象灾害的影响,确保产量稳定。小偃81具有突出的生殖物候稳定性,本研究利用该品种构建遗传群体,发掘"生殖物候稳定性"相关基因并研究其遗传效应,探明"生殖物候稳定性"对生长发育、株型构建和产量形成等方面的影响,为生态育种奠定基础。全球气候趋暖,研究和利用发育基因来应对日渐频繁的气象灾害,是稳定粮食生产的一项有效措施,也是小麦育种新的研究领域,可为作物发育研究提供借鉴。
小麦的稳产性一直是育种家追求的重要育种目标,但近年来气候的波动使得小麦的稳产性变得越来越难以实现。培育生长发育稳定的小麦品种是当务之急。小麦生殖物候(抽穗期、开花期等)的稳定性在品种间存在明显差异,已知的发育相关基因(Vrn、Ppd等)与该性状的关系并不明晰。生殖物候稳定的品种能够抵御气候波动,不会因“暖冬”而提前抽穗,也不会因春季低温寡照而推迟开花,可以减轻倒春寒、干热风等气象灾害的影响,确保产量稳定。本项目利用生长发育非常稳定的小偃81和生长发育受环境影响较大的西农1376 作为亲本,构建了含236个家系的重组自交系群体(F7 代),试验材料分别于2011-12,2012-13 年间种植于杨凌、驻马店和济南。发掘“生殖物候稳定性”相关基因;另外,选取来自我国各麦区的477份小麦品种(品系),利用11对STS引物标记对4个春化基因位点Vrn-A1、Vrn-B1、Vrn-D1和 Vrn-B3进行检测,用2对STS引物标记对光周期基因Ppd-D1位点进行检测,研究探索已知的小麦发育相关基因Vrn、Ppd对小麦发育稳定性的影响。研究结果如下①利用小偃81构建的群体,研究发现了与小麦抽穗稳定性相关的5个QTL,分布在2A、3A、5B 和5D 染色体上,解释表型变异4.82-52.29%,其中位于5D染色体相邻位置的2个QTL位点在三地两年间均被检测到,这两个QTL贡献率较高。另外,在5D染色体上相似位置找到2个QTL,通过与已有的图谱进行对比发现,其与Vrn-D1位置相近或相同;本研究中在5B染色体上cfd7-barc109 之间找到的QTL与Vrn-B1位置相近。该发现提示这两个春化基因可能与发育稳定性有关。②利用477份品种和材料,研究小麦春化、光周期基因型与发育稳定性(主要指抽穗期稳定性)的相关性分析得出,显性春化基因Vrn-A1位点、Vrn-B1位点、Vrn-D1位点与抽穗期稳定性极显著负相关,光周期非敏感型基因Ppd-D1a位点与与抽穗期稳定性显著正相关;说明光周期非敏感型基因Ppd-D1a位点的存在使得小麦发育更加稳定。本项目期内共获得奖励2项,审定小麦新品种2个,申请或授权专利3项,发表研究论文6篇。