普通小麦—簇毛麦T6VS·6AL易位染色体的品质效应分析

来源 :安徽农业科学 | 被引量 : 0次 | 上传用户:zhaoxin1987212
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  摘要 [目的]了解小麦-簇毛麦T6VS·6AL易位染色体对衍生高代品系的品质效应,为山西中部麦区培育含抗白粉病基因Pm21的优质、高产小麦新品种提供科学依据。[方法]采用MPA傅里叶变换近红外光谱仪分析了70个含纯合6VS·6AL易位染色体的小麦高代品系及8个相应亲本的蛋白质含量、湿面筋含量和沉降值。[结果]绝大多数高代品系的蛋白质含量、湿面筋含量和沉降值低于双亲,说明T6VS·6AL易位染色体对上述3个品质性状有一定的负向效应。参试T6VS·6AL高代品系的蛋白质含量、湿面筋含量和沉降值在不同组合间表现趋势不一致,而且同一组合的不同品系之间存在着显著差别。[结论]在组合配置时要考虑亲本的影响,同时注重对品质性状的早代选择。
  关键词 小麦;T6VS·6AL 易位染色体;近红外光谱技术;品质
  中图分类号 S512.1文献标识码 A文章编号 0517-6611(2018)16-0041-03
  Key words [Objective]In order to understand the effects of the wheatHaynaldia villosa T6VS·6AL translocation chromosome on quality characters of wheat, and to provide scientific basis for breeding highquality and highyield wheat varieties with powdery mildew resistance gene Pm21 in central Shanxi Province. [Method]Seventy wheat advanced lines carrying T6VS·6AL chromosome and eight corresponding parents were analyzed for quality characters including protein content, wet gluten content and sedimentation value by MPA Fourier transform near infrared spectrometer. [Result]Grain protein content, wet gluten content and sedimentation value of most advanced lines were lower than those of parents, indicating that T6VS·6AL translocation chromosome had some negative effect on the above three quality traits. The protein content, high generation strains of wet gluten content and sedimentation value of advanced lines showed inconsistent trend in different crosses, and significant difference occurred for three quality traits among strains of the same cross. [Conclusion] During parent selection and early generation selection of quality traits, we should be pay attention to wheat powdery mildew resistant breeding.
  Key words Wheat; T6VS·6AL translocation chromosome;Near infrared spectroscopy;Quality
  小麥是山西省最主要的口粮作物,全省常年播种面积约66.7万hm2。近年来,由于肥水条件改善、种植密度增大、病原小种变异和品种感病等原因,小麦白粉病为害呈现加重趋势,2011—2017年年均发生19.8万hm2,约占全省小麦播种面积的30.0%,小麦白粉病已成为严重影响山西省小麦高产、稳产的主要病害之一[1]。研究表明,当前山西省小麦品种和育种材料绝大多数不抗小麦白粉病[2],因此育种中迫切需要引进有效抗病基因。目前,小麦中已经定位了60 多个抗白粉病基因, 分布于54位点上(Pm1-Pm58)[3], 其中,Pm1、Pm3、Pm4 和Pm5 位点上具有多个等位基因。由于病原菌毒力结构的变化,上述抗白粉病基因大部分不具有或已丧失对中国小麦白粉病菌抗性或由于载体亲本等原因不具有育种价值。Pm12、Pm13、Pm16、Pm21、Pm35和Pm2 + MLD对病菌群体的毒性频率均小于30%,可在抗病育种或生产上利用[4]。其中来源于小麦-簇毛麦T6VS·6AL染色体易位的抗白粉病基因Pm21 是目前抗性最强和抗谱最广的抗白粉病基因,国内育种单位利用携带抗白粉病基因Pm21的种质为亲本,已育成南农9918、扬麦18、石麦14、金禾9123、内麦8号-内麦11号等多个抗白粉病小麦新品种[5-7]。
  小麦-簇毛麦T6VS·6AL易位系带有位于6V短臂上的Pm21基因[8],研究发现T6VS·6AL易位染色体导入小麦背景后对株高、穗长和千粒重表现出一定的正向效应,对小穗数、穗粒数、穗粒重和产量等农艺性状没有显著影响[9]。在品质方面,T6VS·6AL易位染色体对籽粒高分子量谷蛋白亚基HMW-GS和麦谷蛋白大聚合体GMP含量与积累量无显著作用[10],对籽粒容重和出粉率有一定的负向效应,对和面特性不会产生明显的影响,品质性状在不同组合中,易位系后代的品质表现有所不同[11],T6VS·6AL易位染色体对小麦面粉吸水率、面团稳定时间和最大抗延阻力均具有显著的正向效应, 对峰值黏度和弱化度对峰值黏度和弱化度均具有负向效应,对蛋白质含量、干面筋、湿面筋、出粉率、形成时间、拉伸面积和延伸度等性状无显著影响[12]。也有研究认为T6VS·6AL易位染色体对蛋白质含量、湿面筋含量、SDS 沉淀值、面团形成时间和稳定时间等均没有显著影响[13]。   鉴于此,笔者利用近红外漫反射光谱法分析了育成含纯合T6VS·6AL易位染色体的高代品系及其亲本的3种主要品质参数,旨在了解小麦-簇毛麦T6VS·6AL易位染色体对衍生高代品系的品质效应,为山西麦区培育含Pm21基因的抗病、优质、高产小麦新品种提供科学依据。
  1 材料与方法
  1.1 试验地概况 试验于2015—2016年度在山西省晋中市榆次东阳镇山西省农业科学院基地进行,前茬为小麦,土壤为黏土,肥力中等。
  1.2 试验材料
  试验材料共78份,包括晋麦66、京411、长4738、太5902和汾4439等5份山西省中部地区主栽小麦品种,P123、P125和P797等3份含纯合小麦-簇毛麦T6VS·6AL易位染色体的抗白粉病亲本,以上2部分材料为亲本育成的70份含纯合小麦-簇毛麦T6VS·6AL易位染色体的高代品系,均由山西省农业科学院作物科学研究所优质小麦课题组提供。
  1.3 试验方法
  播种日期为2015年9月23日。试验采用顺序排列,1次重复,2行区,行长3.00 m,行距0.28 m,每行播量为400粒,人工开沟、播种,田间管理同常规。小麦成熟后及时收获脱粒并晒干、保存。
  1.4 品质分析
  采用德国Bruke 公司生产的MPA傅里叶变换近红外光谱仪测定蛋白质含量(干基)、湿面筋含量和沉降值。
  1.5 数据分析
  利用DPS 9.50和Excel 2007进行试验数据的统计分析。
  2 结果与分析
  2.1 蛋白质含量分析
  8個亲本和70份小麦高代品系的蛋白质含量测定结果分列于表1、2。结果表明,亲本的蛋白质含量均达到中强筋以上标准,各组合T6VS·6A高代品系的平均蛋白质含量均低于对应双亲的均值。P123/太5902、P123/太5902//太5902 和P125/长4738//长4738共3个组合的各高代品系蛋白质含量均低于双亲,但与相应亲本均值的相差都较小,差值的变异范围为-1.6~-0.2。京411/P797组合中1个品系蛋白质含量低于双亲,其余2个品系高于母本(其中1个与父本相同)。P123/汾4439组合品系蛋白质含量均值低于双亲均值,4个品系中有1个品系蛋白质含量高于双亲,占25.0%;2个低于双亲,占50.0%;1个和父本相同,占25.0%。晋麦66/P125组合品系蛋白质含量平均值为13.4%,低于双亲,变异系数为4.17%;其中有3个品系高于双亲,占5.5%;1个和母本晋麦66相同,其余51个品系低于双亲,占92.7%。
  2.2 湿面筋含量分析
  亲本和各T6VS·6AL高代品系的湿面筋含量均达到强筋小麦标准(见表1、2)。P123/太5902 和P125/长4738//长4738组合高代品系的湿面筋含量均低于双亲,P123/太5902//太5902组合2个品系湿面筋含量平均值低于双亲均值(其中1个品系低于双亲,1个品系高于回交亲本太5902)。P123/汾4439组合品系湿面筋含量平均值低于双亲均值,其中2个品系的湿面筋含量高于双亲,2个高于母本P123,低于父本汾4439。京411/P797组合品系的湿面筋含量平均值高于双亲均值,3个品系湿面筋含量均高于母本京411,其中1个品系与父本相同,2品系低于父本。晋麦66/P125组合T6VS·6AL高代品系湿面筋含量平均值低于双亲均值,变异系数为6.23%,有2个品系高于双亲,占3.6%;7个品系高于父本(低亲),占12.7%;48个品系低于双亲,占87.3%。
  2.3 沉降值分析
  由表1、2可知, P123/太5902、P123/太5902//太5902、P123/汾4439和P125/长4738//长4738共4个组合各高代品系沉降值均低于双亲。京411/P797组合3个品系中有2个品系沉降值低于双亲,1个品系高于双亲,各66.7%和占33.3%。晋麦66/P125组合55个品系沉降值平均值低于双亲均值,变异系数为10.5%;有2个品系高于双亲,占3.6%;3个品系高于母本(低亲),占5.5%;1个品系与母本值相同,占1.8%;其余51个品系低于双亲,占92.7%。
  3 结论与讨论
  近红外光谱分析具有操作简便、非破坏性测定、速度快、稳定性好等特点,已广泛应用于农作物品质分析检测中[14-15]。该研究利用近红外漫反射光谱法分析了含纯合6VS·6AL易位染色体的小麦高代品系及其亲本的3种主要品质参数。从试验测定结果可以看出,绝大多数高代品系籽粒蛋白质含量、湿面筋含量和沉降值均低于双亲,说明T6VS·6AL易位染色体对上述3个品质性状有一定的负向效应,这与王从磊等[12]和别同德等[13]结果不同,推测可能是所用材料及其数量和试验条件等的差异所致。该研究中高代品系的湿面筋含量均符合达到强筋小麦标准,而蛋白质含量则部分品系不达强筋标准,因此在培育强筋小麦中要尽量选用蛋白质含量高的亲本材料,以提高后代达标的比例。与对应亲本相比,参试T6VS·6AL高代品系的蛋白质含量、湿面筋含量和沉降值在不同组合间表现趋势不一致,而且同一组合的不同品系之间存在着显著差别,这与李桂萍等[11]的结果一致。因此,在组合配置时要考虑父母本的影响,同时注重强化杂种后代品质性状的选择。研究表明,山西省小麦蛋白质含量普遍较高,但面筋强度较弱[16]。沉降值与和面时间和加工品质关系密切,能确切地反映小麦的品质水平,而且沉降值的狭义遗传力较高[17],可通过对沉降值的早期世代选择,获得品质性状达到或超过农艺亲本的品系。
  利用抗病基因培育抗病品种是控制小麦白粉病最经济、有效和环境友好的办法。目前,Pm21基因在我国小麦抗白粉病育种中已得到广泛利用,可以预见T6VS·6AL及其衍生品种将在我国小麦抗病育种和生产中发挥重要作用。迄今山西省还没有育成含Pm21基因的小麦品种,急需加速育种进程,同时在育种中要注意多种抗白粉病基因的聚合,培育具有持久抗性的小麦品种。   参考文献
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