張德強(qiáng)，宋曉朋，馮 潔，馬文潔，武炳瑾，張傳量，崔紫霞，馮 毅，孫道杰

(西北農(nóng)林科技大學(xué)農(nóng)學(xué)院，陜西楊凌 712100)

?

黃淮麥區(qū)小麥品種矮稈基因 Rht-B1b、 Rht-D1b和 Rht8的檢測(cè)及其對(duì)農(nóng)藝性狀的影響

張德強(qiáng)，宋曉朋，馮 潔，馬文潔，武炳瑾，張傳量，崔紫霞，馮 毅，孫道杰

(西北農(nóng)林科技大學(xué)農(nóng)學(xué)院，陜西楊凌 712100)

為了解黃淮麥區(qū)小麥品種主要矮稈基因的分布和利用狀況及其與主要農(nóng)藝性狀的關(guān)系，利用分子標(biāo)記結(jié)合系譜分析對(duì)黃淮麥區(qū)20世紀(jì)及近年來新育成的129份小麥品種所含矮稈基因 Rht-B1b、 Rht-D1b和 Rht8進(jìn)行檢測(cè)，并結(jié)合田間株高、基部莖稈直徑和壁厚、小穗數(shù)、穗粒數(shù)、千粒重及不同播期條件下的株高差等農(nóng)藝性狀的調(diào)查結(jié)果，分析比較了不同矮稈基因?qū)r(nóng)藝性狀的影響。結(jié)果表明，129份小麥品種中，含 Rht-B1b基因的品種有37份，含 Rht-D1b基因的品種有73份，含 Rht8基因的品種有89份，不含這3個(gè)矮稈基因的品種有6份，所占比例分別為28.68%、56.59%、68.99%和4.65%。其中，同時(shí)含 Rht-B1b和 Rht-D1b的品種有1份，同時(shí)含 Rht-B1b和 Rht8的品種有29份，同時(shí)含 Rht-D1b和 Rht8的品種有44份，同時(shí)含(Rht-B1b、) Rht-D1b和 Rht8的品種有1份。不同矮稈基因及其組合的品種，在小穗數(shù)、基部莖稈直徑及基部莖稈壁厚等性狀上無顯著差異，但僅含 Rht8基因的品種的千粒重、基部莖稈直徑及壁厚均大于其他基因型，并且能夠顯著增加穗粒數(shù)。不同矮稈基因的降稈作用強(qiáng)度依次為 Rht-D1b> Rht-B1b> Rht8，并具有累加效應(yīng)。在不同播期條件下，除不含矮稈基因材料外僅含 Rht8的品種的株高穩(wěn)定性最佳，僅含 Rht-B1b的品種株高穩(wěn)定性最差。僅含 Rht-B1b的品種小穗數(shù)最高，但千粒重卻最低，并顯著低于不含這3個(gè)矮稈基因的品種。以上結(jié)果表明，雖然矮稈基因 Rht8的降稈作用較弱，但其對(duì)農(nóng)藝性狀的有利貢獻(xiàn)較多，且在不同播期環(huán)境條件下株高穩(wěn)定性較好，因此在未來小麥育種中應(yīng)注重矮稈基因 Rht8的利用。

小麥；矮稈基因；分子標(biāo)記；農(nóng)藝性狀；株高穩(wěn)定性

株高作為小麥重要的農(nóng)藝性狀，對(duì)小麥產(chǎn)量具有重要影響。20世紀(jì)中期矮稈基因 Rht-B1b、 Rht-D1b和 Rht8的應(yīng)用，降低了小麥株高，提高了其耐肥抗倒性，從而大幅提高了小麥產(chǎn)量，引發(fā)了“綠色革命”。日本的赤小麥(Akagomugi)和達(dá)摩小麥(Daruma)是世界上廣泛應(yīng)用的矮化育種品種，且由達(dá)摩衍生出的農(nóng)林10號(hào)(Norin 10)也得到了廣泛應(yīng)用，并取得了顯著成就。我國生產(chǎn)上推廣的多數(shù)矮稈或半矮稈品種的矮稈基因多數(shù)來自這兩個(gè)矮源[1]。小麥育種中廣泛應(yīng)用的矮稈基因有 Rht-B1b、 Rht-D1b、 Rht8和 Rht9[2]，其中 Rht-B1b和 Rht-D1b來自達(dá)摩小麥[3]， Rht8來自赤小麥[4]。Ellis等[5]為鑒別 Rht-B1b和 Rht-D1b基因開發(fā)了特異性PCR引物BF-MR1、BF-WR1和DF-MR2、 DF2-WR2。BF-MR1可從含 Rht-B1b基因的材料中擴(kuò)增出237 bp的目的片段，而BF-WR1無擴(kuò)增產(chǎn)物，BF-WR1可從含 Rht-B1a的材料中擴(kuò)增出237 bp的產(chǎn)物，而BF-MR1無擴(kuò)增產(chǎn)物，兩者互為驗(yàn)證。同樣，含 Rht-D1b的材料可被DF-MR2擴(kuò)增出254 bp的目的片段，DF2-WR2無擴(kuò)增產(chǎn)物，含 Rht-D1a的材料可被DF2-WR2擴(kuò)增出264 bp的產(chǎn)物，DF-MR2無擴(kuò)增產(chǎn)物。楊松杰等[6-9]利用Ellis設(shè)計(jì)的上述STS特異引物對(duì)中國冬麥區(qū)不同小麥品系的矮稈基因 Rht-B1b和 Rht-D1b的分布狀況進(jìn)行了檢測(cè)分析。Worland等[10]報(bào)道，利用 SSR標(biāo)記Xgwm261所擴(kuò)增的192 bp的特異片段，并結(jié)合系譜分析，可以對(duì) Rht8基因進(jìn)行檢測(cè)。周 陽等[11]通過上述方法對(duì)中國北方麥區(qū)小麥品種(系)的 Rht8基因的利用和分布情況進(jìn)行了檢測(cè)。不同的矮稈基因?qū)π←溵r(nóng)藝性狀的影響不同。Mccartney等[12]對(duì)春小麥重要農(nóng)藝性狀的QTL定位研究發(fā)現(xiàn)，矮稈基因 Rht-B1b和 Rht-D1b的染色體位點(diǎn)常和穗粒重、穗粒數(shù)和千粒重等糧食產(chǎn)量重要構(gòu)成參數(shù)指標(biāo)的QTL熱點(diǎn)區(qū)域重合。Worland等[13]發(fā)現(xiàn)矮稈基因 Rht8和光周期不敏感基因 Ppd-D1a緊密連鎖，在降低株高的同時(shí)還具有早熟特性，而這早熟特性對(duì)于北半球南部地區(qū)6月份入夏越來越早的天氣而言是一個(gè)巨大的優(yōu)勢(shì)。這種氣候適應(yīng)性使得攜帶與 Ppd-D1a基因連鎖的矮稈基因 Rht8的小麥品系與含有和光周期不敏感基因不連鎖的矮稈基因 Rht-B1b和 Rht-D1b的材料相比具有更好的田間產(chǎn)量表現(xiàn)[14]。盡管矮稈基因 Rht-B1b和 Rht-D1b的廣泛利用使得世界小麥的產(chǎn)量顯著提高，但是在干旱條件下矮稈小麥品系的表現(xiàn)卻不如高稈小麥品系[15]?？梢姡捇蛟诓煌h(huán)境條件下的遺傳效應(yīng)不同，并且不同矮稈基因?qū)r(nóng)藝性狀的影響不同。氣候變暖引起的生育期縮短對(duì)冬小麥生長發(fā)育不利，溫度升高，作物發(fā)育速度加快，生育期相應(yīng)縮短，致使總干重和穗重減少，從而導(dǎo)致產(chǎn)量下降。未來100年內(nèi)華北地區(qū)冬小麥的生長期可能會(huì)有所縮短，平均縮短 8.4 d；產(chǎn)量也會(huì)有不同程度的下降，平均減產(chǎn)10.1%[16]。鑒于此，本研究以黃淮麥區(qū)的129個(gè)小麥品種為材料，利用分子標(biāo)記結(jié)合系譜分析對(duì)其所含的矮稈基因進(jìn)行檢測(cè)并分類，明確矮稈基因的分布利用情況，比較正常與晚播條件下不同矮稈基因小麥品種的株高穩(wěn)定性，探究不同矮稈基因?qū)Σ糠洲r(nóng)藝性狀的影響，以期為合理使用矮稈基因、改良小麥株高、提高產(chǎn)量提供參考依據(jù)。

1　材料與方法

1.1材 料

試驗(yàn)選用黃淮麥區(qū)20世紀(jì)育成種質(zhì)材料及近年來新培育的小麥品種共計(jì)129份，其中，陜西28份、山東33份、河南53份、安徽15份。對(duì)照品種為阿夫和中國春，阿夫含矮稈基因 Rht8，中國春不含任何矮稈基因。

1.2方 法

1.2.1田間試驗(yàn)

129份試驗(yàn)材料于2014-2015年分別種植于河南鄭州、南陽試驗(yàn)點(diǎn)以及陜西楊凌西北農(nóng)林科技大學(xué)試驗(yàn)點(diǎn)，試驗(yàn)設(shè)置了正常播期與晚播30 d的播期處理，每個(gè)播期處理均采用2個(gè)重復(fù)的隨機(jī)區(qū)組設(shè)計(jì)，單株點(diǎn)播，每個(gè)品種種植2行，行長2.0 m，株距3.3 cm。選擇性狀調(diào)查的最佳時(shí)期對(duì)每個(gè)試驗(yàn)點(diǎn)的129份試驗(yàn)材料的株高、基部莖稈直徑、基部莖稈壁厚、小穗數(shù)、穗粒數(shù)和千粒重等農(nóng)藝性狀進(jìn)行測(cè)量統(tǒng)計(jì)和記錄。

1.2.2DNA的提取

在小麥苗期取楊凌試驗(yàn)點(diǎn)小麥幼嫩葉片，采用CTAB法提取基因組總DNA，每份樣品提取2份，確保矮稈基因檢測(cè)的準(zhǔn)確性，具體方法參照文獻(xiàn)[17]，并作適當(dāng)改進(jìn)。

1.3矮稈基因的分子標(biāo)記檢測(cè)

為易于測(cè)序及擴(kuò)增目的片段，本試驗(yàn)用于擴(kuò)增 Rht-B1a、 Rht-B1b、 Rht-D1a、 Rht-B1b和 Rht8基因的引物，在參考Ellis等[5]和Korzun等[4]方法的基礎(chǔ)上，進(jìn)一步參考唐 娜等[8]的方法，在正向引物的5′端均加上了M13 for引物序列(5′-CACGACGTTGTAAAACGAC-3′)。PCR反應(yīng)體系(20 μL)：2×MIX混合液10 μL，上下游引物(5 μmol·L-1)各1 μL，模板DNA(100 ng·μL-1)2 μL，ddH2O 6 μL。PCR反應(yīng)程序：94 ℃預(yù)變性5 min；94 ℃變性40 s，67.0 ℃( Rht-B1a基因)/65.6 ℃( Rht-B1b基因)/57.5 ℃( Rht-D1a基因)/59.0 ℃( Rht-D1b基因)/55.5 ℃( Rht8基因) 退火40 s，72 ℃延伸40 s，38個(gè)循環(huán)；72 ℃延伸10 min，4 ℃保存。 Rht-B1a、 Rht-B1b、 Rht-D1a和 Rht-D1b的PCR擴(kuò)增產(chǎn)物采用1.5%的瓊脂糖凝膠電泳檢測(cè)，溴化乙錠染色，用凝膠成像儀觀察并照相； Rht8的分子標(biāo)記擴(kuò)增產(chǎn)物采用6.0%的變性聚丙酰胺凝膠檢測(cè)，銀染顯色，照相記錄。

1.4數(shù)據(jù)分析

利用Excel對(duì)兩年調(diào)查的田間數(shù)據(jù)整理并取均值，通過SPSS 20.0對(duì)基因型進(jìn)行差異顯著性檢驗(yàn)。

2　結(jié)果與分析

2.1供試小麥材料矮桿基因的檢測(cè)結(jié)果

分別利用略作修飾的引物對(duì)供試材料及對(duì)照材料進(jìn)行檢測(cè)，結(jié)果表明，129份黃淮小麥品種中，有37份含有矮稈基因 Rht-B1b，分布頻率為28.68%，代表品種有小偃6號(hào)、周8425b、陜229、淮麥21等(圖1)；有73份含有矮稈基因 Rht-D1b，分布頻率為56.59%，代表品種有陜麥509、周麥26、山麥20、周麥30、周麥19等(圖2)；有89份含有 Rht8基因，分布頻率為68.99%，代表品種有西農(nóng)979、周麥32、煙農(nóng)15等，值得注意的是，中國春也擴(kuò)增出了 Rht8基因的目的片段(圖3)。

統(tǒng)計(jì)分析結(jié)果(表1)發(fā)現(xiàn)，在供試材料中，僅含 Rht-B1b基因的材料有6份，分布頻率為4.65%；僅含 Rht-D1b基因的材料有27份，分布頻率為20.93%；僅含 Rht8基因的材料有15份，分布頻率為11.63%；同時(shí)含有 Rht-B1b和 Rht-D1b的材料只有1份，分布頻率為0.77%；同時(shí)含有 Rht-B1b和 Rht8的材料有29份，分布頻率為22.48%；同時(shí)含有 Rht-D1b和 Rht8的材料有44個(gè)，分布頻率為34.11%；同時(shí)含有 Rht-B1b、 Rht-D1b和 Rht8的材料只有1份，分布頻率為0.77%；不含矮稈基因的材料有6份，分布頻率為4.65%。

2.2不同矮稈基因及其組合對(duì)農(nóng)藝性狀的影響

由于同時(shí)含有矮稈基因 Rht-B1b和 Rht-D1b的材料及同時(shí)含有3個(gè)矮稈基因的材料過少，故僅分析除此之外的其他基因及其組合對(duì)小穗數(shù)、穗粒數(shù)、千粒重、基部莖稈直徑、基部莖稈壁厚等農(nóng)藝性狀的影響。結(jié)果(表2)表明，含有矮稈基因材料的小穗數(shù)、穗粒數(shù)均高于不含3個(gè)矮稈基因的材料，但千粒重卻低于不含3個(gè)矮稈基因的材料。含不同矮稈基因的材料與不含矮稈基因的材料在小穗數(shù)上不存在顯著差異，含有矮稈基因 Rht8和 Rht-B1b+ Rht8的材料能夠顯著增加穗粒數(shù)。不同矮稈基因材料的穗粒數(shù)無顯著差異，僅含有矮稈基因 Rht-B1b材料的千粒重最小，且顯著低于不含3個(gè)矮稈基因的材料，而僅含有矮稈基因 Rht8的材料在所有含不同矮稈基因的材料中千粒重最大。含不同矮稈基因的材料的基部莖稈直徑、基部莖稈壁厚均無顯著差異，但僅含有 Rht8基因的材料基部莖稈直徑、壁厚均大于其他材料，與僅含有矮稈基因 Rht-B1b的材料和含有 Rht-D1b的材料相比分別增長了8.2%、7.2%和5.4%、8.3%。

M:DL2000;1:魯麥5號(hào);2:豐產(chǎn)3號(hào);3:小偃6號(hào);4:西農(nóng)1376;5:陜229;6:周麥30;7:豫麥7號(hào);8:周8425B;9:中麥875;10:晥麥19;11:淮麥21;12:中國春。

M:DL2000;1:Lumai 5;2:Fengchan 3;3:Xiaoyan 6;4:Xinong 1376;5:Shaan 229;6:Zhoumai 30;7:Yumai 7;8:Zhou 8425B;9:Zhongmai 875;10:Wanmai 19;11:Huaimai 21;12:Chinese Spring.

圖1略作修飾的BF-MR1(圖1A)、BF-WR1(圖1B)引物在部分參試品種中的擴(kuò)增結(jié)果

Fig.1Results of PCR amplification of some tested varieties with primer BF-MR1 (A) and BF-WR1 (B) slightly modified

M:DL2000;1:陜麥509;2:西農(nóng)979;3:西農(nóng)291;4:周麥26;5:山農(nóng)20;6:陜512;7:小偃81;8:周麥30;9:周麥28;10:周麥19;11:臨麥4號(hào);12:中國春。

M:DL2000;1:Shaanmai 509;2:Xinong 979;3:Xinong 291;4:Zhoumai 26;5:Shannong 20;6:Shaan 512;7:Xiaoyan 81;8:Zhoumai 30;9:Zhoumai 28;10:Zhoumai 19;11:Linmai 4;12:Chinese Spring.

圖2略作修飾的DF-MR2(圖2A)、 DF2-WR2(圖2B)引物在部分參試品種中的擴(kuò)增結(jié)果

Fig.2Results of PCR amplification of some tested varieties with primer DF-MR2

(A) and DF2-WR2 (B) slightly modified

M:DL2000;1:阿夫;2:陜麥509;3:西農(nóng)979;4:周麥31;5:周麥19;6:煙農(nóng)15;7:良星99;8:周麥32;9:鄭引3號(hào);10:山農(nóng)20;11:淮麥21;12:中國春。

M:DL2000;1:Afu;2:Shaanmai 509;3:Xinong 979;4:Zhoumai 31;5:Zhoumai 19;6:Yannong 15;7:Liangxing 99;8:Zhoumai 32;9:Zhengyin 3;10:Shannong 20;11:Huaimai 21;12:Chinese Spring.

圖3略作修飾的Xgwm261引物在部分小麥品種中的擴(kuò)增結(jié)果

Fig.3Results of PCR amplification of some tested varieties with primer Xgwm261 slightly modified

2.3不同矮稈基因及其組合材料的株高穩(wěn)定性

與不含3個(gè)主要矮稈基因的材料相比，3個(gè)矮稈基因的降稈效應(yīng)從大到小依次是 Rht-D1b> Rht-B1b> Rht8，并且矮稈基因的降稈作用具有累加效應(yīng)，同時(shí)含有2個(gè)及以上矮稈基因的材料相對(duì)于只含其中1個(gè)的材料株高更低。由于生長期縮短，6組不同矮稈基因及其組合的晚播處理試驗(yàn)材料與正常播種的材料相比株高均出現(xiàn)不同程度的下降，不同矮稈基因及其組合的株高降低程度由大到小依次是 Rht-B1b> Rht-D1b> Rht-B1b+Rht8> Rht-D1b+ Rht8> Rht8>無矮稈基因(表1)。說明晚播處理后生育期變短的條件下，不含矮稈基因的材料株高穩(wěn)定性最好，僅含有矮稈基因 Rht8的材料株高穩(wěn)定性次之，而僅含矮稈基因 Rht-B1b的材料株高穩(wěn)定性最差。但不含矮稈基因的材料株高太高，易發(fā)生倒伏，不利于高產(chǎn)。因此，在育種材料選擇時(shí)，應(yīng)注重矮稈基因 Rht8的利用，以應(yīng)對(duì)未來的氣候變化。

表1　不同矮稈基因組合的情況及兩組播期的株高情況

數(shù)據(jù)后的不同字母表示不同基因型在0.05水平上差異顯著；“-”表示由于材料太少，不作進(jìn)一步分析。下同。

The statistical significant difference (P<0.05) between different dwarfing gene groups is indicated by different letters；“-”indicates the materials are too few to be analysed further.The same as below.

表2　不同矮稈基因及其組合對(duì)部分農(nóng)藝性狀的影響

3　討 論

株高是小麥重要的農(nóng)藝性狀，矮稈基因的合理選擇和使用使得株高適當(dāng)降低，提高了收獲指數(shù)和抗倒性，提高了小麥產(chǎn)量。目前已被發(fā)掘并命名的小麥矮稈基因有25個(gè)，由于不利連鎖，在生產(chǎn)實(shí)踐中被利用的矮稈基因只有 Rht-B1b、 Rht-D1b、 Rht8等少數(shù)幾個(gè)。通過分子標(biāo)記并結(jié)合系譜分析對(duì)我國小麥矮稈基因的分布利用狀況進(jìn)行探究分析，并將田間表型性狀與基因型關(guān)聯(lián)分析，尋找最優(yōu)矮稈基因組合，以期輔助育種者對(duì)不同材料進(jìn)行選擇，高效的將不同矮稈基因聚合，促進(jìn)矮化育種的發(fā)展。周 陽等[7-9，11]對(duì)中國不同麥區(qū)小麥矮稈基因的分布狀況進(jìn)行了研究，發(fā)現(xiàn)在黃淮麥區(qū)中，矮稈基因 Rht-D1b和 Rht8的分布利用頻率較高， Rht-B1b的分布利用頻率最低。本試驗(yàn)研究表明黃淮麥區(qū)中矮稈基因 Rht-B1b、 Rht-D1b和 Rht8的分布頻率分別為28.68%、56.59%和68.10%，與上述研究結(jié)果基本一致。

在利用Xgwm261對(duì)矮稈基因 Rht8的檢測(cè)中，陰性對(duì)照材料中國春也擴(kuò)增出了目的片段，這與Ellis等[18]報(bào)道的結(jié)果相同，表明通過特異引物Xgwm261擴(kuò)增出192 bp片段的材料不一定含有矮稈基因 Rht8?？赡苁怯捎谠撐稽c(diǎn)又形成了一個(gè)新的單倍型突變，雖然可以擴(kuò)增出同樣大小的目的片段，但卻和矮稈基因 Rht8沒有關(guān)聯(lián)，對(duì)株高也沒有影響。因此，在對(duì)材料所含矮稈基因情況進(jìn)行鑒定時(shí)，應(yīng)結(jié)合系譜分析進(jìn)行。

國內(nèi)外不同學(xué)者對(duì)矮稈基因的降稈效應(yīng)及其對(duì)其他農(nóng)藝性狀的影響均做了相應(yīng)研究[12-15，19]。在本試驗(yàn)中對(duì)不同矮稈基因及其組合的降稈效應(yīng)的分析表明，矮稈基因的降稈作用具有累加效應(yīng)，所含矮稈基因的種類和數(shù)目不同，株高的降低程度不同。不同矮稈基因及其組合的降桿作用強(qiáng)弱的順序依次為 Rht-D1b+ Rht8> Rht-B1b+ Rht8> Rht-D1b> Rht-B1b> Rht8，其中矮稈基因 Rht8的降稈作用最小，屬于弱降稈基因，該研究結(jié)果與前人研究結(jié)果[19]基本一致。Kuchel等[20]在研究中發(fā)現(xiàn)，小麥產(chǎn)量相關(guān)的主效QTL被定位在矮稈基因所在的4B和4D染色體相應(yīng)的位點(diǎn)區(qū)段，然而，矮稈基因?qū)ι鷳B(tài)環(huán)境條件反應(yīng)敏感，在不同環(huán)境條件下對(duì)性狀的影響效應(yīng)不同[21]。Zhang等[22]利用DH群體研究發(fā)現(xiàn)，在干旱環(huán)境條件下，含有野生型矮稈基因 Rht-B1a和 Rht-D1a的高稈家系材料千粒重與穗粒數(shù)更高。本研究發(fā)現(xiàn)，在產(chǎn)量性狀方面，不同的矮稈基因?qū)π∷霐?shù)無顯著影響，但對(duì)穗粒數(shù)及千粒重影響較大。同檢測(cè)不含矮稈基因的材料相比，含有矮稈基因 Rht8和 Rht-B1b+ Rht8的小麥材料穗粒數(shù)顯著增加，而僅含矮稈基因 Rht-B1b材料千粒重顯著降低，但由于檢測(cè)不含3個(gè)矮稈基因的材料數(shù)量較少，還需進(jìn)一步研究驗(yàn)證。在基部莖稈直徑、壁厚等莖稈強(qiáng)度性狀方面，矮稈基因?qū)Υ藷o顯著影響，但比較發(fā)現(xiàn)僅含矮稈基因 Rht8材料的基部莖稈直徑及壁厚均優(yōu)于其他材料。不同播期處理?xiàng)l件下，不同矮稈基因的的材料株高變化程度不同，僅含 Rht-B1b的材料株高穩(wěn)定性最差，且與株高穩(wěn)定性最佳的不含矮稈基因材料之間差異顯著，而僅含 Rht8基因的材料是除不含矮稈基因的材料外株高穩(wěn)定性最好的材料。僅含 Rht8基因的材料之所以有較好的株高穩(wěn)定性可能與矮稈基因 Rht8與光周期不敏感基因 Ppd-D1a基因緊密連鎖有關(guān)。

綜上所述，矮稈基因 Rht-B1b在降低株高的同時(shí)，卻對(duì)千粒重有不利影響，并且在模擬氣候波動(dòng)生育期縮短條件下，株高穩(wěn)定性較差。而矮稈基因 Rht8，雖然降稈效應(yīng)較弱，但對(duì)其他農(nóng)藝性狀影響較小，并能顯著增加穗粒數(shù)，且在不同播期條件下株高穩(wěn)定性較好，莖稈強(qiáng)度也優(yōu)于其他材料，因此，在未來矮稈基因的選擇利用中應(yīng)予以重視。

[1]賈繼增,丁壽康,李月華,等.中國小麥的主要矮稈基因及矮源的研究[J].中國農(nóng)業(yè)科學(xué),1992,25(1):1-5.

JIA J Z,DING S K,LI Y H,etal.Studies of main dwarf gene and dwarf sources on Chinese wheat [J].ScientiaAgriculturaSinica,1992,25(1):1-5.

[2]Gale M D,Marshall G A,Gale M D,etal.Nature and genetic control of gibberellin insensitivity in dwarf wheat grain[J].Heredity,1975,35(1):55-65.

[3]Gale M D,Marshall G A,Gale M D,etal.The chromosomal location of Gai1 and Rht1,genes for Gibberellin insensitivityand semi-dwarfism,in a derivative of Norin 10 wheat[J].Heredity,1976,37:283-289.

[4]KORZUN V,R?DER M S,GANAL M W,etal.Genetic analysis of the dwarfing gene ( Rht8) in wheat.Part I.Molecular mapping of Rht8 on the short arm of chromosome 2D of bread wheat (TriticumaestivumL.)[J].TheoreticalandAppliedGenetics,1998,96(8):1104-1109.

[5]ELLIS M,SPIELMEYER W,GALE K,etal.“Perfect” markers for the Rht-B1b and Rht-D1b dwarfing genes in wheat [J].TheoreticalandAppliedGenetics,2002,105(6-7):1038-1042.

[6]楊松杰,張曉科,何中虎,等.用STS標(biāo)記檢測(cè)矮稈基因 Rht-B1b 和 Rht-D1b 在中國小麥中的分布[J].中國農(nóng)業(yè)科學(xué),2006,39(8):1680-1688.

YANG S J,ZHANG X K,HE Z H,etal.Distribution of dwarfing genes Rht-B1b and Rht-D1b in Chinese bread wheats detected by STS marker[J].ScientiaAgriculturaSinica,2006,39(8):1680-1688.

[7]馬東欽,王曉偉,許蘭杰,等.黃淮麥區(qū)部分小麥種質(zhì)資源中矮稈基因的分布[J].河南農(nóng)業(yè)大學(xué)學(xué)報(bào),2009,43(2):118-125.

MA D Q,WANG X W,XU L J,etal.Distribution of dwarfing genes derived from some wheat germplasm in Huang-huai wheat area [J].JournalofHenanAgriculturalUniversity,2009,43(2):118-125.

[8]唐 娜,李 博,閔 紅,等.分子標(biāo)記檢測(cè)矮稈基因 Rht-B1b、 Rht-D1b 和 Rht8 在我國小麥中的分布[J].中國農(nóng)業(yè)大學(xué)學(xué)報(bào),2012,17(4):21-26.

TANG N,LI B,MIN H,etal.Distribution of dwarfing genes Rht-B1b, Rht-D1b and Rht8 in Chinese bread wheat cultivars detected by molecular markers [J].JournalofChinaAgriculturalUniversity,2012,17(4):21-26.

[9]ZHANG X K,YANG S J,ZHOU Y,etal.Distribution of the Rht-B1b, Rht-D1b and Rht8 reduced height genes in autumn-sown Chinese wheats detected by molecular markers [J].Euphytica,2006,152(1):109-116.

[10]WORLAND A V,RODER M S,GANAL M W,etal.Genetic analysis of the dwarfing gene Rht8 in wheat.Part II.The distribution and adaptive significance of allelic variants at the Rht8 locus of wheat as revealed by microsatellite screening[J].TheoreticalandAppliedGenetics,1998,96(8):1110-1120.

[11]周 陽,何中虎,張改生,等.用微衛(wèi)星標(biāo)記鑒定中國小麥品種中 Rht8 矮稈基因的分布[J].作物學(xué)報(bào),2003,29(6):810-814.

ZHOU Y,HE Z H,ZHANG G S,etal. Rht8 dwarf gene distribution in Chinese wheats identified by microsatellite marker [J].ActaAgronomicaSinica,2003,29(6):810-814.

[12]MCCARTNEY C A,SOMERS D J,LUKOW O,etal.QTL analysis of quality traits in the spring wheat cross RL4452בAC Domain’[J].PlantBreeding,2007,11(29):2607-2613.

[13]WORLAND A J,SAYERS E J,KORZUN V.Allelic variation at the dwarfing gene Rht8 locus and its significance in international breeding programmes [J].Euphytica,2001,119(1):157-161.

[15]BUTLER J D,BYRNE P F,MOHAMMADI V,etal.Agronomic performance of alleles in a spring wheat population across a range of moisture levels [J].CropScience,2005,45(3):939-947.

[16]張建平,趙艷霞,王春乙,等.氣候變化對(duì)我國華北地區(qū)冬小麥發(fā)育和產(chǎn)量的影響[J].應(yīng)用生態(tài)學(xué)報(bào),2006,17(7):1179-1184.

ZHANG J P,ZHAO Y X,WANG C Y,etal.Effects of climate change on winter wheat growth and yield in north China [J].ChineseJournalofAppliedEcology,2006,17(7):1179-1184.

[17]STEWART C N,VIA L E.A rapid CTAB DNA isolation technique useful for RAPD fingerprinting and other PCR applications [J].Biotechniques,1993,14(5):748-750.

[18]ELLIS M H,BONNETT D G,REBETZKE G J.A 192 bp allele at the Xgwm261 locus is not always associated with the Rht8 dwarfing gene in wheat (TriticumaestivumL.) [J].Euphytica,2007,157(1-2):209-214.

[19]唐 娜,姜 瑩,何蓓茹,等.赤霉素敏感性不同矮稈基因?qū)π←溑哐壳书L度和株高的效應(yīng)[J].中國農(nóng)業(yè)科學(xué),2009,42(11):3774-3784.

TANG N,JIANG Y,HE B R,etal.Effects of dwarfing genes of Rht-B1b, Rht-D1b and Rht8 with different response to GA3 on coleoptile length and plant height of wheat[J].ScientiaAgriculturaSinica,2009,42(11):3774-3784.

[20]KUCHEL H,WILLIAMS K J,LANGRIDGE P,etal.Genetic dissection of grain yield in bread wheat.I.QTL analysis[J].TheoreticalandAppliedGenetics,2007,115(8):1029-1041.

[21]GALEM D,YOUSSEFIAN S.Progress in Plant Breeding[M].London:Butterworth-Heinemann,1985:1-35.

[22]ZHANG J,DELL B,BIDDULPH B,etal.Wild-type alleles of Rht-B1 and Rht-D1 as independent determinants of thousand-grain weight and kernel number per spike in wheat [J].MolecularBreeding,2013,32(4):771-783.

Detection of Dwarf Genes Rht-B1b， Rht-D1b and Rht8 in Huang-huai Valley Winter Wheat Areas and Their Influences on Agronomic Characteristics

ZHANG Deqiang，SONG Xiaopeng，F(xiàn)ENG Jie，MA Wenjie，WU Bingjin，ZHANG Chuanliang，CUI Zixia，F(xiàn)ENG Yi,SUN Daojie

(College of Agronomy，Northwest A&F University，Yangling，Shaanxi 712100，China)

To find out the distribution and utilization of dwarf genes Rht-B1b， Rht-D1b and Rht8 in Huang-huai Valley Winter Wheat Areas and clarify their impact on main agronomic characters，129 wheat varieties cultivated in last century and recent years of Huang-huai wheat area were classified into different groups according to the dwarf genes.Combined with molecular marker detection and pedigree analysis，the effects of dwarf genes on plant height，the diameter and wall thickness of basal stems，spikelet number，grain number per spike and the reduced plant height under different sowing dates were analyzed.The results showed that 37 varieties carried the Rht-B1b allele，while 73 varieties carried the Rht-D1b allele，and 89 varieties carried the Rht8，but six varieties did not carry any dwarf genes，accounting for 28.68%，56.59%，68.99% and 4.65%，respectively.Among them，only one variety carried dwarf alleles Rht-B1b/ Rht-D1b，and 29 varieties carried Rht-B1b/ Rht8，and 44 varieties carried Rht-D1b/ Rht8，and one variety carried all three genes.Different groups with different dwarf genes had no significant difference in spikelet number，or the diameter and wall thickness of basal stems.However，compared with other groups，the varieties only carrying Rht8 had higher diameter and wall thickness of basal stems and 1 000-grain weight than other varieties，and Rht8 could significantly increase grain number per ear.The height reducing capability of different dwarf genes ranged as Rht-D1b > Rht-B1b > Rht8，which could be accumulated.Meanwhile，under different sowing dates，the varieties only with Rht8 performed best except for varieties without any dwarf genes in plant height stability，while varieties just with Rht-B1b performed worst.And the varieties only with Rht-B1b had the most spikelet number but performed worst in 1 000-grain weight，which is significantly lower than that in the materials without these three genes.To summarize，the height reducing capability of dwarf gene Rht8 was lower than that of other two dwarf genes.However， Rht8 had more contribution on agronomic traits，and also has the better plant height stability under different sowing dates.Thus，more attention should be given to dwarf gene Rht8 in the future wheat improvement.

Bread wheat;Dwarf genes;Molecular markers;Agronomic traits;Plant height stability

2016-03-17

2016-04-18

國家重點(diǎn)基礎(chǔ)研究計(jì)劃(973計(jì)劃)項(xiàng)目 (No.2014CB138100)；陜西省自然科學(xué)基金項(xiàng)目(No.2015JM3094)；陜西省重點(diǎn)科技創(chuàng)新團(tuán)隊(duì)項(xiàng)目(No.2014KCT-25)

E-mail：edward0053@126.com

孫道杰(E-mail:chinawheat@hotmail.com)

S512.1；S330

A

1009-1041(2016)08-0975-07

網(wǎng)絡(luò)出版時(shí)間：2016-08-01

網(wǎng)絡(luò)出版地址：http://www.cnki.net/kcms/detail/61.1359.S.20160801.1120.002.html