摘要
小麦穗发芽（Pre-harvestsprout，简称PHS），是指小麦在收获前遇到连续降雨环境潮湿导致的穗上发芽现象。穗发芽是一种世界性的灾害，会对小麦的产量和品质造成严重影响。四川属于中国西南麦区，该地气候多雨潮湿，尤其在小麦收获期降雨量较大且地区分布不均匀，穗发芽现象时有发生。小麦籽粒色泽是决定小麦面粉商品特性的重要因素，已有研究认为籽粒色泽与穗发芽抗性强弱有一定的关系。因此，培育穗发芽抗性及籽粒商品特性好的优质新品种是当前小麦优质育种的主要目标。 本文选取本实验室创制的高代自交系（RIL）R146/R316(F10∶11)共233个株系（R146抗穗发芽，R316易穗发芽），及2017-2018参加四川省小麦区域试验材料65份，共298份研究材料，于2021年至2022年种植于四川省邛崃市四川农业大学小麦育种基地。首先用培养皿籽粒发芽和整穗发芽法对233份RIL材料进行了穗发芽抗性鉴定；并选用20对与穗发芽抗性相关的分子标记在供试材料中进行有效性验证；然后对298份供试材料进行黄色素含量和多酚氧化酶（PPO）活性的测定；选用与黄色素含量和PPO活性相关的分子标记进行检测和筛选。其结果如下： 1.采用籽粒发芽法和整穗发芽法对233份RIL材料进行穗发芽抗性鉴定，分别计算其发芽指数GI和整穗发芽率SGR，经分析GI和SGR呈极显著正相关，相关系数为0.46。在RIL群体中选出GI和SGR均低于0.35的株系，一共有54个。 2.选用20对与穗发芽抗性相关的分子标记对供试材料进行有效性验证和筛选。（1）RIL群体中有效性验证：穗发芽抗性鉴定与分子标记筛选结果进行T-检验分析表明：20对标记中标记Xgwm518、Xgwm282和Xwmc104有效性较好。（2）用标记Xgwm518、Xgwm282和Xwmc104对自然群体进行穗发芽抗性材料筛选，结果共筛选出16个穗发芽抗性较好材料。结果表明：标记Xgwm518、Xgwm282和Xwmc104的有效性较好，可用于分子标记辅助育种；筛选出的蜀麦1710和BMY161为高抗穗发芽材料，可作为育种亲本加以利用。 3.供试材料黄色素含量和多酚氧化酶（PPO）活性测定结果。 （1）黄色素含量分析结果：RIL群体中黄色素含量低于1μg/g的株系有19个，占比8.15%，这些株系都具有较好的培育低黄色素含量的小麦株系的潜力。黄色素含量高于2.5μg/g的株系有5个，占比2.15%，可用于培育高黄色素含量的小麦株系。自然群体中，小麦株系川麦1694的黄色素含量为3.19μg/g，该株系较好的可以作为培育高黄色素含量即高胡萝卜素含量的小麦的亲本材料。 （2）PPO活性分析结果：RIL群体中小麦的PPO活性集中在0-10U/min.g，共131个株系，占比56.22%，该群体中PPO活性最低为1.52U/min·g，株系编号为228，可用于后续培育低PPO活性的亲本材料。自然群体中的小麦的PPO活性大多分布在0-20U/min·g，占比90.77%。该群体中PPO活性最低为3.58U/min·g，株系号为川麦903。低PPO活性的小麦磨粉后褐化程度较低，是较好的种质资源。 4.选用黄色素含量和多酚氧化酶（PPO）活性相关分子标记对自然群体进行筛选。 黄色素含量分子标记分析结果：使用8个黄色素含量相关的分子标记检测其在Psy-A1、Psy-B1和Psy-D1这三个位点上的基因型，结果显示：在Psy-A1位点上为Psy-A1a和Psy-A1b，Psy-A1a代表高黄色素含量基因型，黄色素含量的均值为2.21μg/g，Psy-A1b代表低黄色素含量基因型，黄色素含量的均值为1.64μg/g；在Psy-B1位点上主要是Psy-B1a和Psy-B1b两种，Psy-B1a代表中等黄色素含量基因型，黄色素含量的均值为1.71μg/g，Psy-B1b代表低黄色素含基因型，黄色素含量的均值为1.77μg/g；在Psy-D1位点上均为Psy-D1g的基因型。对自然群体材料中的黄色素含量等位基因进行统计，共有4种等位基因组合，分别文Psy-A1a/Psy-B1a/Psy-D1g、Psy-A1b/Psy-B1b/Psy-D1g、Psy-A1a/Psy-B1b/Psy-D1g和Psy-A1b/Psy-B1a/Psy-D1g，其中中等黄色素含量的等位基因组合最多，有33份，占比50.77%，该群体中黄色素含量的基因型以中等类型为主。（2）PPO活性分子标记分析结果：使用3个PPO活性相关的分子标记检测其在Ppo-A1和Ppo-D1这两个位点上的基因型，结果显示：在PPO-A1位点上为Ppo-A1a和Ppo-A1b，Ppo-A1a代表的是高PPO活性的基因型，Ppo-A1b代表的是低PPO活性的基因型；在PPO-D1位点上均为Ppo-D1a基因型。 综合二者相应分子标记鉴定结果，可筛选出低黄色素含量和低PPO活性的小麦株系，共有15个。这些株系可作为培育低黄色素含量和低PPO活性的种质资源。 5、穗发芽抗性与籽粒色泽的相关性 利用RIL群体对小麦GI与黄色素含量、PPO活性相关分析表明：黄色素含量与GI和PPO活性都呈极显著正相关，相关系数分别为0.160和0.201。说明籽粒中黄色素含量越低，穗发芽抗性越强。故在小麦育种中可筛选穗发芽抗性强黄色素含量和PPO活性均较低的优质材料。
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