收获前穗发芽(Pre-harvest Sprouting,缩写PHS)是世界小麦生产面临的主要问题之一,严重影响小麦产量和生产加工品质,尤其是在收获季节降雨较多的地区。穗发芽是由多机制、多基因控制的综合数量性状,其中,休眠期长短和籽粒颜色被认为是影响小麦穗发芽抗性的两个关键因素。同时,环境条件对穗发芽的影响也很大。快速地发掘穗发芽抗性资源,同时研究这些抗性机理,是我们亟需完成的任务。目前为止,已经报道了许多与穗发芽抗性相关的分子标记和一些相关基因,但是大多数标记建立在穗发芽抗性的非主要机制上,在抗穗发芽育种过程中实用性比较差,需要大田品种或群体的进一步验证,且小麦穗发芽抗性基因在核苷酸水平上还没有研究完全。本实验,以309份国内外小麦品种和41份2013-2014年度国家黄淮南片区试品系为材料,选用4个与穗发芽抗性相关的标记,即STS标记Vp1B3和MST101、STMS标记wmc104及SSR标记Xgwm155,结合整穗发芽鉴定试验,在评价筛选抗穗发芽小麦种质的同时,对上述4个分子标记进行有效性验证,筛选出可用于种质评价和分子标记辅助育种的高效分子标记。同时针对TaPHS1基因的这两个高频变异位点,设计引物,通过对参试材料进行测序比对,结合发芽率,分析这两个高频变异位点发生变异所引起的氨基酸序列多态性与小麦穗发芽抗性的相关性,并对Liu et al的研究结果进行验证,发掘小麦抗穗发芽基因资源。主要结果如下:1.两次重复穗发芽试验结果显示,2013–2014年度国家黄淮南片区试材料的穗发芽率均值为43.94%,变异幅度9.17%-75.49%,其中易感材料共占参试区试材料的80.5%。只有新麦31属于高抗穗发芽材料,仅占参试区试材料的2.44%。由此得知,新育成小麦品种(系)的穗发芽抗性普遍较低,同时,不同的品种之间存在一定的差异性。309个中外小麦种质材料的平均穗发芽率为33.69%,变异幅度为0%-68.42%。其中易感材料比例超过了60%,说明大部分材料的穗发芽抗性水平较低。但其中也有部分材料的发芽率低于1%。共从参试的350份小麦材料中选出44个发芽率低于10%的高抗穗发芽材料,占总体的12.57%。2.标记与基因型方差分析结果显示,在4个分子标记里只有STS标记Vp1B3和STMS标记wmc104与小麦穗发芽性状显著相关,可用于将来的小麦穗发芽分子标记辅助选择育种。标记Xgwm155与MST101的检测结果与前人研究成果不符,需进一步进行验证。3.综合标记Vp1B3和wmc104的鉴定结果,从44份高抗穗发芽品种中共筛选出18个穗发芽抗性品种,这些品种分别用这两个相关标记进行检测时,都显示抗性条带,即用Vp1B3标记显示569 bp带型,用wmc104标记显示B类带型,占总参试材料的5.14%。分别为淮麦20、鄂81027、绵阳2000-13、绵阳2000-46、川麦42、川育12、建麦1号、扬96-152、法749、法728、加606、加NF-134、美硬红冬麦、美麦DNS、Saar、兰小黑1号、轮选987和长旱58,它们的发芽率均值仅为2.56%,这些小麦品种(系)可作为未来穗发芽抗性育种中重要的抗性资源。4.独立样本t检验结果显示,发现TaPHS1基因所表现的的序列多态性与穗发芽抗性显著相关。即获得的序列314位点是否发生突变,引起TaPHS1基因产生的序列多态性与小麦穗发芽抗性显著相关,推测可根据这一位点设计SNP标记,为小麦穗发芽分子标记辅助选择育种作贡献。5.综合分析26个参试品种的穗发芽率和TaPHS1基因类型,在19含TaPHS1基因抗穗发芽基因型的材料中有6个品种的发芽率大于50%,分别为平安8号、西农1376、04中38、H107、洛麦35和驻99201,均为白粒品种;7个含TaPHS1基因感穗发芽基因型的材料中绵阳2000-10的发芽率为11.27%,小于20%,且为红粒品种。这些表明TaPHS1基因314位点发生变异产生的序列多态性与一些品种抗穗发芽表型不完全一致,可能是因为有其他基因或因素对该材料的穗发芽起主要调控作用,同时也反映出小麦穗发芽抗性的复杂性。