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染色体工程创新材料“普冰资017”的选育与特性

 洋溢九洲 2023-05-02 发布于河南

各位老师好!我是“育麦如歌”小组的张锦鹏,组长是王世杰老师,我们组的成员还有刘成老师,李新华老师,王伟伟老师,刘立伟老师,张春利老师,王新洲老师,耿帅锋老师,李彭伟老师、马栋梁老师、宋梅芳老师、冯毅老师、宋新敏老师、曾艳娟老师、王德好老师、付蔚文老师以及公司老总范恒进、宛占锋老师和张建华老师。今天按照组长安排,代表“一麦众承”第2组值日。响应陈红敏老师组织的“2022年度小麦种质资源交流”活动,我们提供了“普冰资017”进行交流,今天借此机会给各位老师介绍普冰资017的选育与特性,以便大家对这一亲本有更深的了解。

一、“普冰资017”的亲本“普冰3035”是一个辐照创制的小麦-冰草6P染色体小片段中间插入易位系

小麦-冰草6P附加系(4844-12)被证明具有突出的多花多粒特性,其每穗粒数高达99-125粒,小穗结实粒数平均高达5.79-6.30,多粒特性来源于附加的冰草6P染色体(Wu et al.,2006,Theor Appl Genet,114:13-20)。以小麦-冰草6P二体异附加系4844-12为桥梁材料,与普通小麦藁城8901杂交F1代经辐照后,通过GISH技术鉴定出1个小片段的中间插入易位系普冰3035。原位杂交结果表明,普冰3035为T1AS-6PL-1AS.1AL中间插入易位系。利用冰草特异EST-STS分子标记(AgC7155,AgC38380,AgC24350,AgC64456,AgC52189,AgC46261,AgC51639,AgC21572),可以有效地跟踪6P外源片段。进一步确定普冰3035的易位断点位于1AS的0-0.47区段中,易位片段位于标记小麦1AS的SSR263与SSR12之间,没有发现有小麦染色体的缺失(图1)。利用F2和BC1F1遗传分离群体证实6P易位片段具有增加小麦穗长和提高小麦千粒重的双重遗传效应,6P易位株与非易位株相比,在千粒重上显著提高2.5g,在穗长上显著增加0.2cm。QTL分析进一步证实6P易位株在标记Agc7155-SSR263区间,携带有1个控制穗长和千粒重的QTL基因簇,各自解释12.38%和17.20%的表型变异(Zhang et al, 2015, Theor Appl Genet,128:1827-1837)。普冰3035易位系携带了冰草(Agropyron cristatum)野生种Z559(原生境为新疆阿尔泰山地草原)的6P易位片段,具有丰产、抗病、抗逆、千粒重高等突出特点。

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为了挖掘冰草6P易位片段携带的优异基因,我们进一步完成了PacBio全长转录组测序,共分离出12个表达的冰草特异基因(图2),其中转录本transcript/7882(WGRG9)是水稻OsUBP15/LG1的同源基因,在水稻中有正调控粒宽和提高粒重的遗传效应,WGRG9被初步推测为冰草6P染色体片段在小麦背景下提高粒重的候选基因(Zhou et al.,2019,BMC Genomics,20:1025)。

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二、普冰资017的组合配制及选育

普冰资017的组合为:济麦22*2/普冰3035。

为了将普冰3035中的冰草6P小易位片段转育至主栽品种,我们以大面积栽培品种济麦22为母本,以小麦-冰草中间插入易位系普冰3035为父本配制杂交组合。在沽源夏繁基地获得F2代分离群体,选择产量三要素协调的单株196个,并进行冰草EST-STS标记检测,保留标记阳性植株33个,进入F3代品系比较。在北京顺义和新乡基地系选F4和F5代,在北京顺义基地进行小区比较试验,选出综合抗性强、产量三要素协调、性状稳定的F6代品系普冰资017(植物新品种授权号:CNA20201006350)。

普冰资017幼苗半匍匐,苗势旺,叶片细,叶色黑绿,分蘖力较强,冬季抗寒性强。起身拔节快,苗脚利索。株高低于80cm,茎秆弹性强,株型紧凑,旗叶窄上冲,穗层厚。纺锤型穗,白壳,长芒,白粒,角质,饱满度好。耐后期高温,灌浆快。田间表现高抗白粉病,赤霉病较轻,感叶锈病。平均亩成穗数38-41万,穗粒数32.0粒,千粒重48-53克。

普冰资017正在参加新疆冬麦区生产试验和国家黄淮冬麦区旱薄组区试。

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             普冰资017在河北保定的田间图片

三、普冰资017的特性

1、普冰资017具有很强的抗旱特性。2020-2021和2021-2022年度普冰资017参加国家黄淮冬麦区旱地组品比试验,较国家对照洛旱7号增产7.9%,增产点率78.5%,晋级区试。抗病性鉴定为慢条锈病、高抗叶锈病、中抗白粉病。

2、普冰资017是一个具有抗寒、抗黄花叶病毒病、抗白粉病、抗叶锈病的多抗品种。在北京顺义鉴定具有很强的抗寒性(抗寒性达到北部冬麦区对照水平)。通过“一麦众承”平台专家鉴定,2023年3月9日周口农科所王世刚老师鉴定为高抗黄花叶病,2023年4月5日云南农科院丁明亮老师鉴定为高抗白粉病。

3、普冰资017具有广适特性。经河北农业大学王睿辉教授和山西农业科学院小麦研究所张建华研究员的品比鉴定试验,较当地对照显著增产,证明普冰资017是一个广适性品种。

作者简介:张锦鹏,中国农业科学院作物科学研究所研究员、国家小麦产业体系种质资源收集与评价岗位科学家。长期从事利用小麦族野生近缘植物冰草中的优异基因改良小麦的研究,采用分子染色体工程技术开展小麦新种质的创制和利用研究。作为主要完成人获得国家技术发明二等奖1项、省部级奖励1项,在Plant biotechnology J.、Theor Appl Genet、Mol Breeding等刊物发表论文。

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