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普通小麥及其親緣種農(nóng)藝與籽粒品質(zhì)性狀及金屬元素含量相關(guān)分子標(biāo)記分析

2022-10-11 12:51余慧霞劉彩霞李清峰許娜麗王彥青姚明明陳佳靜孫剛王掌軍
關(guān)鍵詞:農(nóng)藝籽粒性狀

余慧霞,劉彩霞,李清峰,許娜麗,王彥青,姚明明,陳佳靜,孫剛,王掌軍

(寧夏大學(xué)農(nóng)學(xué)院,寧夏銀川750021)

0 引言

【研究意義】小麥(L.)作為世界三大糧食作物之一,是居民膳食中能量、蛋白質(zhì)和微量元素的主要來(lái)源,在居民飲食結(jié)構(gòu)中占據(jù)重要地位。隨著世界人口增長(zhǎng)、耕地減少及人民日益增長(zhǎng)的美好生活需要,要求小麥育種提質(zhì)增效(黃義文等,2021)。我國(guó)小麥育種先后經(jīng)歷了以抗病穩(wěn)產(chǎn)、矮化高產(chǎn)、高產(chǎn)優(yōu)質(zhì)育種并進(jìn)的育種階段(李振聲,2010),育成了許多產(chǎn)量高、品質(zhì)好的小麥品種。目前,高產(chǎn)優(yōu)質(zhì)仍是小麥育種工作的重要目標(biāo)(蔣城等,2021)。綜合性狀優(yōu)良的小麥?zhǔn)桥嘤弋a(chǎn)優(yōu)質(zhì)小麥的重要育種資源之一(Xie and Nevo,2008;袁漢民,2012)。本研究基于農(nóng)藝和籽粒品質(zhì)性狀對(duì)普通小麥及其親緣種進(jìn)行科學(xué)評(píng)價(jià),結(jié)合與籽粒Fe、Zn含量相關(guān)的分子標(biāo)記,篩選富Fe和富Zn材料,為選育高產(chǎn)優(yōu)質(zhì)小麥新品種提供優(yōu)異親本,且對(duì)挖掘優(yōu)異性狀具有指導(dǎo)意義。【前人研究進(jìn)展】相關(guān)分析、聚類(lèi)分析和回歸分析等方法被廣泛應(yīng)用于國(guó)內(nèi)外小麥種質(zhì)資源農(nóng)藝與品質(zhì)性狀的綜合評(píng)價(jià)及優(yōu)異資源的篩選(王美芳等,2018;Yaxoubi et al.,2020)。隨著科學(xué)技術(shù)的進(jìn)步,獲取數(shù)據(jù)的效率大幅提高,成本逐漸降低,可獲取的數(shù)據(jù)類(lèi)型也大幅增加。當(dāng)前,育種項(xiàng)目關(guān)注的目標(biāo)性狀越來(lái)越多,可用于評(píng)價(jià)育種材料的數(shù)據(jù)維度也逐漸增加。因此,如何科學(xué)地分析多維數(shù)據(jù),對(duì)綜合、客觀及有效地評(píng)價(jià)育種材料至關(guān)重要。在達(dá)到降維效果的同時(shí)能最大程度保證信息的完整性,以此提高分析效率。近年來(lái)主成分分析法受到了越來(lái)越多育種家的青睞(Andersson et al.,2013;楊塞等,2016;郭麗芬等,2018),并被廣泛地應(yīng)用于小麥性狀的綜合分析(張軍等,2014;胡成梅等,2020)?;谥鞒煞值亩S排序分析和綜合評(píng)價(jià)值()常被用于小麥種質(zhì)資源的綜合評(píng)價(jià),加快了小麥育種資源的篩選進(jìn)程(劉亞楠等,2018;許小宛等,2019)。柴永峰等(2013)對(duì)國(guó)外31份小麥種質(zhì)資源的18個(gè)農(nóng)藝和品質(zhì)性狀進(jìn)行主成分分析,提取出8個(gè)可代表農(nóng)藝和品質(zhì)綜合性狀的主成分,并利用8個(gè)主成分對(duì)農(nóng)藝和品質(zhì)性狀進(jìn)行綜合評(píng)價(jià)。要燕杰等(2014)對(duì)96份小麥材料的11個(gè)農(nóng)藝和10個(gè)品質(zhì)指標(biāo)進(jìn)行主成分分析,基于二維排序篩選出綜合性狀良好的高產(chǎn)優(yōu)質(zhì)材料6份。李桂萍等(2016)通過(guò)對(duì)4個(gè)小麥品種及其雜交后代的品質(zhì)性狀進(jìn)行主成分分析,結(jié)果表明以籽粒硬度和蛋白質(zhì)含量作為選擇指標(biāo),有利于篩選出高面筋含量、高沉淀值及蛋白質(zhì)品質(zhì)和磨粉品質(zhì)優(yōu)良的材料。丁明亮等(2020)對(duì)171個(gè)云南育成小麥品種(系)的品質(zhì)進(jìn)行主成分分析,計(jì)算綜合評(píng)價(jià)值(),并根據(jù)大小排序,篩選出適合云南省三大優(yōu)質(zhì)專(zhuān)用小麥產(chǎn)區(qū)的2個(gè)小麥親本資源。分子標(biāo)記輔助選擇已被廣泛應(yīng)用于小麥高產(chǎn)、優(yōu)質(zhì)、抗病性的育種實(shí)踐(王掌軍等,2019a,2019c;楊雪敏等,2020;蔣正寧等,2021;李春鑫等,2022)。目前關(guān)于小麥Fe和Zn含量QTL的研究已較少報(bào)道。何秋怡(2013)以2個(gè)重組自交系群體為研究對(duì)象,在小麥4A和6A染色體上定位到控制Fe和Zn元素含量的QTL。潘宇博(2020)以243份小麥材料籽粒為研究對(duì)象,在1D染色體上定位1個(gè)控制Fe元素含量的QTL,在1B、4B和7D染色體上定位到3個(gè)控制Zn元素含量的QTL。但這些QTL在育種上尚未得到應(yīng)用和驗(yàn)證?!颈狙芯壳腥朦c(diǎn)】目前鮮見(jiàn)有關(guān)普通小麥及其親緣種農(nóng)藝和籽粒品質(zhì)性狀綜合評(píng)價(jià),并結(jié)合籽粒Fe和Zn含量相關(guān)的分子標(biāo)記輔助選擇的研究報(bào)道。【擬解決的關(guān)鍵問(wèn)題】針對(duì)寧夏小麥綠色優(yōu)質(zhì)高效品種選育和產(chǎn)業(yè)提質(zhì)增效存在的需求,基于主成分分析的二維排序和綜合評(píng)價(jià)值(),對(duì)國(guó)內(nèi)外103份不同來(lái)源普通小麥及其親緣種農(nóng)藝性狀和籽粒品質(zhì)性狀進(jìn)行綜合評(píng)價(jià),并根據(jù)籽粒Fe、Zn含量相關(guān)分子標(biāo)記分布情況,篩選綜合性狀優(yōu)異的育種親本,為寧夏小麥高產(chǎn)優(yōu)質(zhì)新品種培育提供優(yōu)異育種親本。

1 材料與方法

1.1 試驗(yàn)材料

103份不同來(lái)源普通小麥及其親緣種由寧夏大學(xué)小麥育種課題組提供,具體信息見(jiàn)表1。試驗(yàn)于2020和2021年在寧夏大學(xué)教學(xué)實(shí)驗(yàn)農(nóng)場(chǎng)進(jìn)行,每個(gè)材料種植5行,行長(zhǎng)1.10 m,行寬0.20 m,田間管理同大田水平。主要試劑:甲叉雙丙烯酰胺(CHNO)、丙烯酰胺(CHNO)、十二烷基硫酸鈉(西安國(guó)安生物科技有限公司)、DNA聚合酶、10×Buffer(含Mg)和dNTPs均購(gòu)自銀川昕泰昌盛生物有限公司。主要設(shè)備儀器:PL202-L電子天平(上海梅特勒-托利多儀器有限公司)、瑞典波通9200整粒谷物近紅外線分析儀(瑞典波通儀器公司)、MixOLab混合實(shí)驗(yàn)儀(法國(guó)肖邦技術(shù)公司)、PTC-200 PCR儀(Bio-Rad,美國(guó))、DYY-6C型電泳儀電源(北京市六一儀器廠)和DYCZ-30C型電泳儀(北京市六一儀器廠)。

1.2 農(nóng)藝性狀指標(biāo)調(diào)查

農(nóng)藝性狀考察方法參照《小麥種質(zhì)資源描述規(guī)范和數(shù)據(jù)標(biāo)準(zhǔn)》(李立會(huì)等,2006)??疾煨誀畎ǚ痔Y數(shù)、株高、穗長(zhǎng)、小穗數(shù)、結(jié)實(shí)小穗數(shù)、穗粒數(shù)、穗粒重、千粒重和經(jīng)濟(jì)系數(shù),每個(gè)性狀設(shè)15次重復(fù)。測(cè)量標(biāo)準(zhǔn)和方法:株高和穗長(zhǎng)是用卷尺直接測(cè)量;小穗數(shù)是采用計(jì)數(shù)法統(tǒng)計(jì)單穗上所有小穗數(shù)量;結(jié)實(shí)小穗數(shù)是采用計(jì)數(shù)法統(tǒng)計(jì)單穗上結(jié)實(shí)的小穗數(shù)量;穗粒數(shù)采用計(jì)數(shù)法統(tǒng)計(jì)單穗的小麥籽粒粒數(shù);穗粒重采用稱(chēng)量法,即稱(chēng)取15個(gè)單穗的小麥籽粒重量并計(jì)算平均值;千粒重采用稱(chēng)重法,即稱(chēng)取1000粒籽粒的重量。經(jīng)濟(jì)系數(shù)=經(jīng)濟(jì)產(chǎn)量/生物產(chǎn)量,式中,生物產(chǎn)量是指整株干重;經(jīng)濟(jì)產(chǎn)量是指整株植株籽粒干重。

1.3 籽粒品質(zhì)性狀測(cè)定

在國(guó)家小麥改良中心西北分中心(寧夏銀川)進(jìn)行小麥籽粒品質(zhì)性狀測(cè)定。測(cè)定的籽粒品質(zhì)性狀包括水分含量、粗蛋白含量、濕面筋含量、出粉率、吸水率、降落值、沉降值、容重和硬度指數(shù)。測(cè)定時(shí),每個(gè)材料重復(fù)測(cè)定5次,每次取樣約30 g,取5次測(cè)定的平均值為最終測(cè)定結(jié)果。

1.4 分子標(biāo)記檢測(cè)

采用CTAB法提取材料苗期葉片基因組DNA(Zhang et al.,2013)。利用10個(gè)已發(fā)表的小麥籽粒Fe和Zn含量相關(guān)分子標(biāo)記進(jìn)行輔助選擇,其引物信息見(jiàn)表2,由生工生物工程(上海)股份有限公司合成。PCR反應(yīng)體系與擴(kuò)增程序參照王掌軍等(2019a)。擴(kuò)增產(chǎn)物采用6%聚丙烯酰胺凝膠電泳檢測(cè),經(jīng)銀染后拍照觀察,并統(tǒng)計(jì)擴(kuò)增結(jié)果。

1.5 統(tǒng)計(jì)分析

采用Excel 2013統(tǒng)計(jì)整理數(shù)據(jù),使用SPSS 26.0對(duì)農(nóng)藝和籽粒品質(zhì)性狀進(jìn)行變異分析、相關(guān)分析和主成分分析,參照戴海芳等(2014)的方法計(jì)算各主成分隸屬函數(shù)值、權(quán)重和綜合評(píng)價(jià)值();利用OriginPro 2022進(jìn)行二維排序作圖;利用R 4.1.2進(jìn)行Fe和Zn含量相關(guān)分子標(biāo)記檢測(cè)結(jié)果作圖。

2 結(jié)果與分析

2.1 農(nóng)藝和籽粒品質(zhì)性狀變異分析結(jié)果

對(duì)103份普通小麥及其親緣種的農(nóng)藝和籽粒品質(zhì)性狀進(jìn)行變異分析,結(jié)果如表3所示。9個(gè)農(nóng)藝性狀的變異系數(shù)為10.37%~25.26%,平均為18.37%,其中,穗粒重(25.26%)、分蘗數(shù)(22.80%)、株高(22.52%)和穗長(zhǎng)(20.60%)的變異系數(shù)高于平均變異系數(shù)。9個(gè)籽粒品質(zhì)性狀的變異系數(shù)為1.95%~13.83%,平均為6.57%,其中,沉降值(13.83%)、濕面筋含量(10.05%)、粗蛋白含量(9.64%)和降落值(9.08%)的變異系數(shù)高于平均變異系數(shù)。因此,103份普通小麥及其親緣種在穗粒重、分蘗數(shù)、株高、穗長(zhǎng)、沉降值、濕面筋含量、粗蛋白含量和降落值等性狀上均存在較大差異。

2.2 農(nóng)藝和籽粒品質(zhì)性狀的主成分及相關(guān)分析結(jié)果

對(duì)9個(gè)農(nóng)藝性狀進(jìn)行主成分及相關(guān)分析,結(jié)果如表4和表5所示。4個(gè)主成分對(duì)小麥農(nóng)藝性狀的變異解釋累計(jì)貢獻(xiàn)率達(dá)87.00%,其中,第1主成分(PC1)的貢獻(xiàn)率為40.57%,主要包含與穗部產(chǎn)量構(gòu)成相關(guān)的結(jié)實(shí)小穗數(shù)、穗粒數(shù)和穗粒重,稱(chēng)為穗部產(chǎn)量構(gòu)成因子,結(jié)實(shí)小穗數(shù)、穗粒數(shù)和穗粒重三者間呈極顯著正相關(guān)(<0.01,下同);第2主成分(PC2)的貢獻(xiàn)率為23.77%,主要包含與小麥生長(zhǎng)量相關(guān)的株高、穗長(zhǎng)、小穗數(shù)和經(jīng)濟(jì)系數(shù),稱(chēng)為生長(zhǎng)量因子,其中,株高與穗長(zhǎng)呈極顯著正相關(guān),穗長(zhǎng)與小穗數(shù)呈極顯著正相關(guān),經(jīng)濟(jì)系數(shù)與株高呈極顯著負(fù)相關(guān),與穗長(zhǎng)呈顯著負(fù)相關(guān)(<0.05);第3主成分(PC3)的貢獻(xiàn)率為14.18%,千粒重的特征值最大(0.75),稱(chēng)為千粒重因子;第4主成分(PC4)的貢獻(xiàn)率為8.48%,分蘗數(shù)的特征值最大(0.92),稱(chēng)為分蘗因子。

對(duì)9個(gè)籽粒品質(zhì)性狀進(jìn)行主成分及相關(guān)分析,結(jié)果如表4和表5所示。籽粒品質(zhì)性狀的4個(gè)主成分的變異解釋率累計(jì)達(dá)87.76%,其中,PC1的貢獻(xiàn)率為40.06%,主要包含與蛋白質(zhì)數(shù)量和質(zhì)量相關(guān)的粗蛋白含量、濕面筋含量、沉降值和出粉率等,稱(chēng)為蛋白質(zhì)因子,粗蛋白含量與濕面筋含量、沉降值均呈極顯著正相關(guān),濕面筋含量與沉降值呈極顯著正相關(guān);PC2的貢獻(xiàn)率為23.56%,主要包含與磨粉相關(guān)的吸水率和硬度指數(shù)等,稱(chēng)為磨粉因子,吸水率與硬度指數(shù)呈極顯著正相關(guān);PC3的貢獻(xiàn)率為12.87%,包含了降落值和容重等,降落值隨著容重的增大而減小,稱(chēng)為容重因子,降落值和容重呈極顯著負(fù)相關(guān);PC4的貢獻(xiàn)率為11.27%,水分含量特征向量值最大(0.76),稱(chēng)為水分含量因子。

2.3 農(nóng)藝和籽粒品質(zhì)性狀的綜合評(píng)價(jià)結(jié)果

2.3.1 農(nóng)藝和籽粒品質(zhì)性狀的二維排序分析結(jié)果根據(jù)農(nóng)藝性狀的二維排序結(jié)果,PC1為穗部產(chǎn)量構(gòu)成因子,結(jié)實(shí)小穗數(shù)和穗粒數(shù)較多、穗粒重較重為好;PC2為生長(zhǎng)量因子,株高、穗長(zhǎng)與穗粒數(shù)呈負(fù)相關(guān),故三者適宜為好,分布在圖1-A縱坐標(biāo)右側(cè)、橫坐標(biāo)軸附近的材料符合條件;PC3是千粒重因子,特征值越大,產(chǎn)量越高,故粒重較重為好,圖1-B第一象限表現(xiàn)為PC1和PC3的數(shù)值均較大,即穗粒數(shù)多、高產(chǎn);PC4為分蘗因子,與結(jié)實(shí)小穗數(shù)、穗粒數(shù)和穗粒重呈負(fù)相關(guān),故分蘗數(shù)適宜為好,分布在圖1-C縱坐標(biāo)右側(cè)、橫坐標(biāo)軸附近的材料符合條件。綜合分析發(fā)現(xiàn),編號(hào)為C016、C028、C055、C068、C069、C070、C075、C076、C078、C087、C092、C093、C096、C097和C101的15份材料表現(xiàn)為分蘗適中、矮稈、大穗、高產(chǎn)。

根據(jù)籽粒品質(zhì)性狀的二維排序結(jié)果,PC1為蛋白質(zhì)因子,粗蛋白含量和濕面筋含量較高,沉降值較大為好;PC2為磨粉因子,硬度指數(shù)與粗蛋白含量、濕面筋含量均呈負(fù)相關(guān),故大小適宜為好,分布在圖1-D縱坐標(biāo)右側(cè)、橫坐標(biāo)軸附近的材料符合條件;PC3為容重因子,與粗蛋白含量、濕面筋含量和降落值負(fù)相關(guān),故容重適宜為好,分布在圖1-E縱坐標(biāo)右側(cè)、橫坐標(biāo)軸附近的材料符合條件;PC4是水分含量因子,水分含量適宜為好,分布在圖1-F縱坐標(biāo)右側(cè)、橫坐標(biāo)軸附近的材料符合條件。綜合分析發(fā)現(xiàn),編號(hào)為C001、C003、C004、C005、C006、C009、C010、C013、C024、C025、C048、C056、C057、C071和C099的15份材料表現(xiàn)為蛋白質(zhì)含量高、質(zhì)量好、水分含量適中。

2.3.2 農(nóng)藝和籽粒品質(zhì)性狀的綜合評(píng)價(jià)結(jié)果計(jì)算103份普通小麥及其親緣種的8個(gè)主成分隸屬函數(shù)值、權(quán)重和綜合評(píng)價(jià)值(),結(jié)果如表6所示。農(nóng)藝性狀的綜合評(píng)價(jià)值()為0.153~0.606,平均為0.350,其中,排前15位的材料編號(hào)為C086、C101、C097、C008、C096、C093、C002、C099、C087、C076、C068、C070、C092、C069和C077;籽粒品質(zhì)性狀的綜合評(píng)價(jià)值()在0.216~0.817,平均為0.433,其中,排前15位的材料編號(hào)為C024、C010、C025、C004、C013、C009、C001、C006、C003、C054、C048、C053、C049、C099和C066。綜上所述,基于二維排序和綜合評(píng)價(jià)值兩種方法均能篩選到農(nóng)藝性狀優(yōu)異的材料10份,編號(hào)為C068、C069、C070、C076、C087、C092、C093、C096、C097和C101;籽粒品質(zhì)性狀優(yōu)異的材料10份,編號(hào)為C001、C003、C004、C006、C009、C010、C013、C024、C025和C048。

2.4 Fe和Zn含量相關(guān)分子標(biāo)記分布檢測(cè)結(jié)果

由圖2知,10個(gè)與Fe、Zn含量相關(guān)的分子標(biāo)記在103份普通小麥及其親緣種材料中分布不同,其中,與Fe含量相關(guān)的標(biāo)記Xwmc382-2A分布在47份材料中,占材料總數(shù)45.63%;與Zn含量相關(guān)的標(biāo)記WMC59-1A、gwm391-3A、Xwmc74-5A、Xwmc488-7A、cfa2129-1B和gwm120-2B分別分布在65、14、47、69、100和22份材料中,分別占材料總數(shù)63.11%、13.59%、45.63%、66.99%、97.09%和21.36%;同時(shí)與Fe和Zn兩種元素含量的相關(guān)標(biāo)記Xcfa2049-7A、Xbarc29-7A和Xcfd31-7A分別分布在100、51和100份材料中,分別占材料總數(shù)97.09%、49.51%和97.09%。綜上所述,與Fe、Zn含量相關(guān)標(biāo)記gwm120-2B、Xcfa2049-7A和Xcfd31-7A在材料中分布較為豐富。

3 討論

長(zhǎng)期以來(lái),高產(chǎn)優(yōu)質(zhì)一直是小麥育種的主要目標(biāo)。育種家常利用變異分析和相關(guān)分析等方法評(píng)價(jià)小麥農(nóng)藝和籽粒品質(zhì)性狀,篩選出一批可供育種及生產(chǎn)上利用的優(yōu)異資源(Erayman et al.,2016;王美芳等,2019;孫盈盈等,2021)。本研究利用變異分析、相關(guān)分析、主成分分析、二維排序及分子標(biāo)記擴(kuò)增等方法對(duì)103份普通小麥及其親緣種的農(nóng)藝和籽粒品質(zhì)性狀進(jìn)行綜合評(píng)價(jià),結(jié)果發(fā)現(xiàn)農(nóng)藝和籽粒品質(zhì)性狀均存在較大變異,其中,穗粒重、分蘗數(shù)、株高、穗長(zhǎng)、沉降值、濕面筋含量、粗蛋白含量和降落值等性狀的變異系數(shù)較大,與宋健民等(2013)的研究結(jié)果基本一致,表明這些性狀在育種上具有較大的改良空間。基于農(nóng)藝和品質(zhì)性狀測(cè)定結(jié)果,對(duì)小麥育種材料進(jìn)行科學(xué)有效地評(píng)價(jià),是育種工作的重要基礎(chǔ)。本研究通過(guò)主成分分析得到4個(gè)代表小麥農(nóng)藝性狀的主成分,其貢獻(xiàn)率排序?yàn)樗氩慨a(chǎn)量構(gòu)成因子>生長(zhǎng)量因子>千粒重因子>分蘗因子。其中,穗部產(chǎn)量構(gòu)成因子是決定小麥農(nóng)藝性狀的首要因子,結(jié)實(shí)小穗數(shù)、穗粒重和穗粒數(shù)三者間均呈極顯著正相關(guān),表明穗部性狀對(duì)產(chǎn)量影響較大,與王掌軍等(2019b)的研究結(jié)果一致。結(jié)實(shí)小穗數(shù)和穗粒數(shù)增多,穗粒重增大,對(duì)經(jīng)濟(jì)系數(shù)具有積極作用(王漢霞等,2020)。但陳朝陽(yáng)等(2018)通過(guò)多元回歸分析對(duì)產(chǎn)量構(gòu)成因素進(jìn)行分析,結(jié)果發(fā)現(xiàn)有效分蘗和穗粒數(shù)是決定單株產(chǎn)量最重要的因素。該結(jié)論與本研究結(jié)果不符,其原因可能是分析方法和試驗(yàn)材料群體不同所致。本研究通過(guò)對(duì)小麥籽粒品質(zhì)性狀進(jìn)行主成分分析,同樣得到4個(gè)主成分,其貢獻(xiàn)率排序?yàn)榈鞍踪|(zhì)因子>磨粉因子>容重因子>水分含量因子,其中,蛋白質(zhì)因子包括的粗蛋白含量、濕面筋含量和沉降值等性狀與小麥籽粒品質(zhì)呈正相關(guān),與趙鵬濤等(2019)的研究結(jié)果基本一致。蔣進(jìn)等(2019)研究也發(fā)現(xiàn),濕面筋含量較高的小麥中粗蛋白含量、降落值和沉降值也較高。因此,對(duì)蛋白質(zhì)因子進(jìn)行改良,可提高小麥籽粒品質(zhì)總體水平。目前已有大量基于主成分的二維排序及綜合評(píng)價(jià)值()評(píng)價(jià)和篩選小麥材料的研究報(bào)道。許小宛等(2019)借助二維排序篩選出26個(gè)綜合農(nóng)藝性狀優(yōu)良品種。丁明亮等(2020)根據(jù)綜合評(píng)價(jià)值()篩選出云麥109和鳳1128,可作為云南品質(zhì)育種的親本資源。本研究結(jié)合二維排序和綜合評(píng)價(jià)值()篩選出10個(gè)農(nóng)藝性狀優(yōu)異的材料:寧春31號(hào)、寧春32號(hào)、寧春33號(hào)、寧春41號(hào)、寧春56號(hào)、ND646、永良15號(hào)、M6445、寧春51號(hào)、中華第一麥;10個(gè)籽粒品質(zhì)性狀優(yōu)異的材料:硬粒小麥(云南)、云南小麥、硬粒小麥(江蘇)、栽培一粒小麥、斯卑爾脫小麥、新疆小麥、野生二粒小麥、荊輝1號(hào)、小大麥、大紅麥。由此可知,兩種方法互為補(bǔ)充,同時(shí)采用兩種方法有助于提高對(duì)小麥性狀的評(píng)價(jià)效率和準(zhǔn)確性。除引自河南的中華第一麥外,農(nóng)藝性狀優(yōu)異的其他品種(系)均為寧夏選育而成,說(shuō)明本地品種對(duì)該地區(qū)環(huán)境充分適應(yīng),表現(xiàn)出較優(yōu)農(nóng)藝性狀;品質(zhì)性狀優(yōu)異材料包括小麥親緣種、地方品種及人工合成種,今后栽培小麥品質(zhì)改良中應(yīng)充分利用其優(yōu)異基因。

隨著生活水平的提高,人們對(duì)小麥提出更高要求,而微量營(yíng)養(yǎng)元素含量作為優(yōu)質(zhì)小麥的重要指標(biāo)之一備受關(guān)注。目前,我國(guó)小麥Fe和Zn含量平均分別為28.3和26.5 mg/kg(韓燕,2021),遠(yuǎn)低于小麥適宜強(qiáng)化水平(Fe 46 mg/kg和Zn 40 mg/kg)(周曉雨,2019)。篩選富Fe、Zn育種材料用于小麥品種改良,是提高我國(guó)小麥Fe、Zn含量的重要途徑(曹新有等,2012)。近年來(lái),一些控制小麥Fe和Zn含量相關(guān)的理論研究,為選育富Fe和富Zn小麥育種提供了參考(Pu et al.,2013)。本研究檢測(cè)10個(gè)與小麥Fe、Zn含量相關(guān)的分子標(biāo)記在103份材料中的分布情況,結(jié)果發(fā)現(xiàn)標(biāo)記在材料中的分布頻率為13.59%~97.09%。今后,將進(jìn)一步開(kāi)發(fā)籽粒Fe、Zn元素相關(guān)分子標(biāo)記,尤其是功能型分子標(biāo)記,為加快富Fe、Zn優(yōu)異材料的篩選、利用及新品種培育提供有效的分子標(biāo)記。

4 結(jié)論

基于農(nóng)藝和籽粒品質(zhì)性狀分析及分子標(biāo)記輔助選擇可高效準(zhǔn)確地評(píng)價(jià)和篩選普通小麥及其親緣種,篩選出10份農(nóng)藝性狀優(yōu)異材料和10份籽粒品質(zhì)性狀優(yōu)異材料,可用作寧夏小麥農(nóng)藝和品質(zhì)改良的育種親本。

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