小麦基因组特征分析及其农业生产应用研究

宁麦13小麦特征特性及高产栽培技术摘要宁麦13系江苏省农业科学院粮食作物研究所育成的弱筋小麦新品种，在江苏省及国家长江中下游麦区区域试验中，产量均居参试品种的首位，2005年和2006年分别通过江苏省和国家品种审定，2007年被江苏省确定为农业主导品种。

介绍了宁麦13的特征特性、产量表现及高产栽培技术，以期为该品种的推广种植提供参考。

关键词小麦；宁麦13；特征特性；产量表现；栽培技术小麦是江苏省粮食作物第二大作物，种植面积稳定在220万hm2以上，占全国麦田总面积的6.8%，总产约1 000万t，约占全国的7.5%。

宁麦13号是江苏省农业科学院粮食作物研究所育成的弱筋小麦新品种，具有高抗梭条花叶病、中抗赤霉病、品质达弱筋指标、高产、稳产等特点[1]。

2005年通过江苏省农作物品种审定，2006年通过国家农作物品种审定。

2007年被江苏省确定为农业主导品种和良种补贴品种[2]。

现将其主要特征特性、产量表现及栽培技术总结如下。

1 特征特性宁麦13属春性中熟小麦品种，幼苗半直立，株高约为85 cm，株型较紧凑，分蘖及成穗数高，一般有效穗数为450万～525万穗/hm2，每穗粒数为35～40粒，穗纺锤型。

籽粒为红粒、粉质，长芒、白壳。

千粒重约为40 g，容重为790～800 g/L。

经南京财经大学粮油食品检测中心分析结果表明，宁麦13主要品质指标已达到商业部饼干专用小麦的品质指标，符合国家规定的优质弱筋小麦标准（GB／T17893-1999）[3]。

宁麦13感叶锈病、纹枯病轻，中感白粉病，中抗赤霉病，高抗梭条花叶病，耐湿、耐肥、抗倒性较好，其中抗倒性优于对照品种扬麦158和宁麦9号。

2 产量表现2.1 区域试验结果宁麦13参加江苏省淮南片弱筋小麦新品种区域试验，2年平均产量为5 685 kg/hm2，较对照扬麦158和宁麦9号分别增产12.63%和3.13%，居第1位；生产试验平均产量为6 350.55 kg/hm2，较对照扬麦158增产9.14%。

植物基因组学研究现状及其应用前景植物基因组学是研究植物基因组结构、功能和演化的学科。

基因组是一个生物体内所有基因的集合，它们控制着生物体的遗传信息和表型特征。

随着现代生命科学技术的不断发展，植物基因组学在农业、医学和环境保护等领域的应用越来越广泛。

本文将介绍植物基因组学的研究现状和应用前景。

一、植物基因组学的研究现状1. 基因组测序技术的发展随着基因组测序技术的不断进步，植物基因组测序的速度和效率得到了大幅提高。

目前，全基因组测序已经成为研究植物遗传和进化的重要手段。

一些高质量的植物基因组已经得到了完整测序，如拟南芥、水稻、小麦等。

2. 基因组注释技术的发展基因组注释是指通过比对已知的基因、蛋白质和功能元件的信息，对新测序的基因组注明功能和结构特征的过程。

随着基因组测序技术的不断进步，基因组注释技术也取得了长足的发展。

目前已经开发出了多种基因组注释软件和工具，如基因组自动注释管道（GAGP）、GeneMark等。

3. 基因组学研究的深入探索随着基因组测序技术和基因组注释技术的发展，植物基因组学的研究已经深入探索了基因结构、基因组拷贝数变异、基因家族、基因表达调节、基因功能等多个方面。

这些研究不仅促进了我们对植物的认识，而且也为植物育种和生产提供了理论基础。

二、植物基因组学的应用前景1. 新品种育种和优良性状改良植物基因组学的应用可以帮助农业科学家研发更多、更好、更适应各种环境的农作物品种。

通过对植物基因组的深入研究，可以揭示其表型特征和抗逆性状的基础，发掘新基因、新途径，进而开展优良性状改良。

此外，在育种上还可以运用基因编辑、RNA干扰等技术精准定位和修饰有关基因。

2. 植物逆境抗性改善随着全球气候变化，逆境越来越严重。

植物基因组学的应用可以发掘植物抗逆性状基因及其调控机制，进而开发能够适应各种环境的新品种。

此外，基因编辑技术的应用也可以有效地提高植物抗逆性状。

3. 植物药物及生物质能研究植物基因组学的应用可以帮助我们了解植物的化学成分及其在医学和工业上的应用。

普通小麦发育类型的遗传小麦作为全球最重要的粮食作物之一，其发育类型的遗传机制一直是研究的重点。

过去几十年来，研究人员通过对小麦不同品种的研究和比较，已经揭示了小麦的五种发育类型及其遗传机制。

本文将对这五种发育类型的遗传机制进行概述。

第一种发育类型是一型发育类型。

此类型小麦在开花后不长发枝，这意味着它们的穗只能产生单一株。

遗传学证明，这种类型的小麦可能归因于独立显性基因的作用。

第二种发育类型是二型发育类型。

此类型小麦在开花后长出的第一对分枝能够生长两片叶子，而第二对分枝则只能生长一片叶子。

遗传学证明，这种类型的小麦归因于一对拟显性基因以及一对共显性基因的作用。

第三种发育类型是三型发育类型。

此类型小麦在开花后具有许多分枝。

与二型不同的是，这些分枝在分支中只有一对生长叶子，其余的叶子则会萎缩。

遗传学证明，此型小麦与一对共显性基因和一个隐性基因相关联。

第四种发育类型是四型发育类型。

此类型的小麦在开花后长出的平枝能够像主茎一样生产花，从而形成多穗。

遗传学证明，这种类型的小麦可能归因于一个拟显性基因的作用。

最后一种发育类型是五型发育类型。

此类型小麦在开花后可以在不产生花序的情况下直接增长出许多分枝。

这种类型的小麦也可能是由一个拟显性基因引起的。

除了以上五种发育类型，很多小麦品种包含了这些类型中的两种或更多种。

例如，有些小麦品种同时包含一型和四型发育类型，而另一些品种则同时包含三型和四型发育类型。

总的来说，小麦发育类型的遗传机制非常复杂，它们是由多个基因组合而成，每个基因都有不同的方式影响发育类型。

虽然我们已经认识到小麦发育类型的一些遗传机制，但仍需要更多的研究来深入了解其它基因的作用及其相互作用。

对于小麦的发育类型遗传机制的研究，不仅有助于我们更好地了解其生长和开花的规律，也能够为小麦的育种和生产提供指导。

通过对小麦基因的深入研究，我们可以开发新的育种方法和育种工具，进一步提高小麦的产量、耐性和品质。

此外，这种研究也为其他作物的育种提供了借鉴和参考。

以Pm41基因为例探讨小麦抗白粉病研究进展各位老师好，我是中国科学院遗传与发育生物学研究所的李淼淼，今天代表第三十组“麦客江湖”值日，本组组长河南省濮阳市种子管理站陈红敏老师，组员包括卫辉市五星农机有限公司介百永、华中农业大学植物科学技术学院贺超、烟台市农业科学研究院丁晓义、漯河市农业科学院廖平安、黑龙江省农业科学院克山分院李长辉、安徽省皖农种业有限公司黄建华和江苏里下河地区农业科学研究所陈士强等老师。

我目前主要从事小麦抗病基因资源挖掘、克隆及机理解析等工作。

今天主要想和各位老师就小麦抗白粉病方面的研究进展进行交流，不足之处敬请指正。

一、小麦白粉病和抗白粉病基因克隆小麦白粉病是由禾本科布氏白粉菌(Blumeria graminis f. sp. tritici)引起的危害小麦产量和品质的重要病害(图1A, 1B)。

据全国农技推广中心统计，我国小麦白粉病年均发病面积达1亿亩(图1C, 1D)。

实践表明，培育抗病品种是防治白粉病最为绿色高效、环境友好的策略。

然而，由于病原菌新的致病小种的出现，品种的抗性常常面临降低或丧失的风险。

目前我国小麦推广品种中有效或在部分地区有效的抗白粉病基因主要是Pm2、Pm4、Pm21和Pm52等少数几个主效基因，且Pm2和Pm4的一些等位基因在部分地区已经抗性降低或丧失。

因此，不断挖掘和聚合利用新的抗白粉病基因及其等位基因，对于培育广谱持久绿色抗病小麦新品种具有重要意义。

图1小麦白粉病的症状和发生(A)小麦白粉病叶部症状；(B)小麦白粉病穗部症状；(C)2018年我国小麦白粉病发生趋势(全国农业技术推广服务中心)；(D)近20年我国小麦白粉病发生面积抗病基因的挖掘与克隆是作物抗病性改良的关键。

小麦基因组庞大且复杂，导致功能基因的克隆进展缓慢。

近10年来，随着小麦A基因组供体乌拉尔图小麦(AA)、D基因组供体粗山羊草(DD)、野生二粒小麦Zavitan(AABB)，硬粒小麦Svevo(AABB)，普通小麦中国春(AABBDD)以及小麦10 基因组高质量参考基因组释放，才真正突破了小麦基因克隆的瓶颈，极大促进了基因克隆效率。

小麦穗部性状遗传和杂种优势分析小麦是我国主要的粮食作物之一，在全球范围内也是最主要的粮食作物之一。

小麦是一种高产高效的农作物，其种植有悠久的历史。

为了提高小麦产量和质量，不断改良品种，探索小麦形态性状遗传规律和杂种优势等遗传学原理，对于小麦育种和品种改良具有非常重要的意义。

小麦穗部是小麦产量的重要组成部分，其大小，花数，籽粒数和籽粒质量等都是影响小麦产量和质量的主要形态性状。

在穗部性状遗传中，穗部大小和花序数量的遗传较为简单，且呈透明性遗传，由几个基因控制。

然而穗部形状和穗部质量等性状的遗传较为复杂，受到多个基因和环境的相互作用影响。

根据杂种优势原理，两个不同的亲本交配产生的后代往往具有比父本更高的表现力或稳定的表现力。

这是由于杂交后的种子可以从两个不同亲本的优势基因结合中受益。

杂种优势也称为杂种增效，是重要的农作物产量和品质改良原理。

小麦穗部遗传特征具有一定的杂种优势，可以通过杂交育种获得更高的产量和品质。

已经进行了大量的小麦杂交育种研究，发现不同亲本的组合可以在不同程度上表现出杂种优势。

例如，通过采用小穗和大穗亲本组合可以提高小麦产量和穗部大小，而通过采用中穗亲本和高草丛亲本的组合，可以提高小麦耐旱性和产量。

此外，小麦穗部的形态性状对小麦品质也具有很大的影响。

例如，穗部形状的改变可以影响小麦粒重、内质、富集和品质，而穗部质量也直接影响小麦数量和品质。

因此，在杂交育种中，优势基因的结合和优良性状的组合也可以促进小麦产量和品质的提高。

总之，小麦穗部性状的遗传规律和杂种优势原理非常重要，对于小麦育种和品种改良具有重要意义。

通过深入研究小麦穗部性状的遗传特征和杂种优势，可以为小麦产量和品质的提高提供更多的理论和实践基础。

农作物的抗旱基因研究与应用在全球气候变化的大背景下，干旱成为了影响农作物产量的重要因素之一。

许多地区面临着水资源短缺的问题，这对农业生产构成了巨大的威胁。

而农作物的抗旱基因研究与应用，就如同黑暗中的一束光，为解决这一难题带来了希望。

一、抗旱基因的发现与研究农作物的抗旱性是一个复杂的性状，涉及到许多生理生化过程和基因的调控。

科学家们通过对大量农作物品种的研究，发现了一些与抗旱性相关的基因。

基因定位传统的遗传学方法在抗旱基因研究中发挥了重要作用。

通过构建不同的遗传群体，如重组自交系、近等基因系等，对其进行干旱胁迫处理，然后分析其表型和基因型的相关性。

例如，在小麦中，研究人员通过构建遗传群体，定位到了一些与根系发育相关的基因位点。

根系发达的小麦品种往往具有更好的抗旱性，因为根系能够深入土壤更深处，获取更多的水分。

随着分子标记技术的发展，基因定位变得更加精准。

像简单重复序列（SSR）标记、单核苷酸多态性（SNP）标记等，被广泛应用于抗旱基因的定位。

这些标记可以在全基因组范围内进行扫描，找到与抗旱性紧密连锁的基因区域。

功能基因的鉴定转录因子是一类重要的抗旱相关基因。

例如，DREB（脱水响应元件结合蛋白）转录因子家族。

当植物受到干旱胁迫时，DREB转录因子能够识别并结合到特定的DNA序列上，启动一系列下游基因的表达。

这些下游基因可能参与到渗透调节物质的合成、抗氧化防御系统的激活等过程中。

水通道蛋白基因也是研究的热点之一。

水通道蛋白在植物细胞的水分运输中起着关键作用。

在干旱条件下，一些水通道蛋白基因的表达量会发生变化，调节植物细胞对水分的吸收和运输效率。

二、抗旱基因的应用策略转基因技术转基因技术是将抗旱基因导入农作物品种中的一种有效手段。

以水稻为例，科学家将从其他植物中克隆得到的抗旱基因通过农杆菌介导转化等方法导入水稻基因组中。

经过筛选和鉴定，获得了具有较强抗旱性的转基因水稻株系。

这些转基因水稻在干旱胁迫下，能够保持相对较高的产量。

小麦育种的分子基础与应用在农业发展的历史长河中，小麦是一种十分重要的粮食作物，其种植面积和产量在全球范围内均排名前列。

由于人口的不断增长，对小麦的需求也在不断增加，这就要求农业科学家们不断地进行小麦育种研究，来提高小麦的产量和品质。

近年来，分子生物学技术的快速发展，为小麦育种提供了新的思路和方法。

本文将着重探讨小麦育种的分子基础以及其在实际应用中的表现和前景展望。

一、小麦育种的分子基础1. DNA分子标记DNA分子标记是通过多态性分子标记技术，将小麦的遗传性状和DNA分子联系起来，以便通过分子标记进行小麦育种。

它的主要优点在于不受生长环境和生理变异等影响，其结果可以高度重现性。

应用DNA分子标记的育种技术可以快速筛选出特定的基因或染色体片段，并可用于分辨不同品种中的遗传变异。

这些技术已经成为小麦育种研究的主要工具之一。

2. 基因克隆技术基因克隆技术可以用来预测小麦母本和父本的杂交组合，从而增加育种成功的机会。

该技术已被广泛应用于小麦育种中，特别是在品种的宽适性和高产性方面。

此外，基因克隆技术还可用来解析小麦基因组中的特定基因，从而可以针对一些重要病害或农艺性状进行具有针对性的育种。

3. 基因编辑和基因驱动技术基因编辑技术可用来直接修改基因序列，以达到育种目的。

它允许短序列的DNA链被定点修改或删除，对基因功能进行调控。

基因驱动技术是一种新的基因编辑技术，可以在小麦遗传系统中将新基因传递给后代，以显著增加小麦的产量。

二、小麦育种的应用1. 品种改良小麦品种的改良始终是小麦育种工作的重点之一。

运用以上提及的分子技术，可以更加快速准确地实现小麦品种的优化和改良，以提高其适应不同的种植环境和生产要求。

例如，可以利用DNA-marker技术对抗旱、高温等逆境条件下的小麦品种进行筛选，以得到比传统品种更好的小麦新品种。

2. 病虫害防治小麦生产过程中最常见的问题之一是病虫害，如赤霉病、白粉病等，这些病害不仅会直接导致小麦减产甚至失败，也会对种植环境造成污染。

小麦是全球重要的粮食作物,分布范围广,种植面积大,据估计全世界有四成的人口以小麦为主食,其中具有灰、紫、蓝和绿等特殊粒色的小麦称为彩色小麦。

彩色小麦是通过化学诱变、物理诱变及远缘杂交等方式结合培育而成,其籽粒的种皮或糊粉层颜色与普通小麦品种不同。

随着人民生活水平的提高及饮食结构的改变,在解决了温饱问题之后,人们对食物的品质要求逐渐提高,在提高产量的同时保证粮食高品质是对育种者的新要求。

在普通小麦中,通常见到的籽粒为白粒或红粒,实际上还有紫粒和蓝粒,但较少见到。

小麦的籽粒由胚、胚乳、果皮、种皮和糊粉层等组织组成,这些组织中沉积了不同种类的花青素,这些花青素存在的环境不同,形成了不同的粒色[1]。

蓝粒小麦是由于小麦糊粉层中含有花青素而使籽粒呈现蓝色[2]。

蓝粒小麦的籽粒颜色由糊粉层决定,表现花粉直感[3]。

蓝粒胚乳基因的遗传具有稳定性和独立性,表现情况类似一对基因控制的遗传行为,蓝粒性状基因的表达有明显的剂量效应[4]。

兰素缺等对蓝粒小麦的粒色遗传研究结果表明,蓝粒性状遗传表现花粉直感现象,并且存在剂量效应[5]。

许多研究表明,蓝粒和紫粒小麦的蛋白质含量,氨基酸含量如赖氨酸、苏氨酸,微量元素含量如硒,碘、铁、锰,有机铬(三价铬)含量和花青素含量,维生素B 1、维生素B 2、维生素C 等含量,以及多酚氧化酶活性都比白粒小麦的高,并具有低钠、低脂肪的特性[6]。

因此,选育产量和品质兼顾、抗性强的蓝色小麦新品种,能更好地满足人们的需要。

笔者对淄博爱民种业有限公司选育的蓝色小麦新品种爱民蓝麦1号特性进行了阐述,对其应用研究进行了探讨。

1品种来源及选育过程2008年起步于‘蓝矮败’转育,2010年组建‘蓝矮败’山东轮选群,2012年从该轮选群中发现分离出的蓝育株(株高正常有花药的单株),抽穗期间整株套袋挂牌,单收单脱粒,其同株同麦穗结蓝白两种籽粒,挑选其中的蓝粒种子种植,从后代群体中选择全蓝粒植株,采用系谱法选种程序,对其产量、抗性等性状同步进行选择,对选择稳定的全蓝粒株系测产比较,2016年在品系比较中全蓝粒株系‘16-5-1’综合表现较好,育成出圃。

西北农业学报2021,30(3):351-364Acta Agriculturae Boreaii-occid entalie Sinica网络出版日期：2021-03-18di10.7606/j.issn.1004-1389.2021.03.004网络出版地址:https://ki net/kcms/detail/61.1220.S.20210317.1352.004.html小麦KUP/HAK/KT基因家族的全基因组鉴定、系统进化和表达模式分析吴胜男】，杨媛】，李英壮】，王娜】，谢彦周】，简俊涛2,杨辉2,王成社1（1.西北农林科技大学农学院，旱区作物逆境生物学国家重点实验室，陕西杨凌712100；.南阳市农业科学院，河南南阳473000）摘要为深入发掘小麦KUP/HAK/KT基因的功能，利用小麦最新基因组数据，通过生物信息学手段，对小麦KUP/HAK/KT基因家族进行基因组水平的鉴定，并对其系统进化及表达模式进行分析。

鉴定结果表明，本研究在小麦中鉴定到98个KUP/HAK/KT基因，根据系统进化分析结果，可将其分为Cluster I、Cluster H、Cluster皿和ClusterJV4个进化簇，不同进化簇具有特异的基因结构。

染色体定位结果表明，小麦21条染色体上均含有KUP/HAK/KT基因，每条染色体上有2〜9个KUP/HAK/KT基因。

通过对小麦KUP/HAK/KT基因复制事件的分析发现小麦KUP/HAK/KT基因共产生92个基因复制。

此外，转录组数据分析发现小麦KUP/HAK/KT基因在逆境胁迫下存在差异表达，多个胁迫响应相关的KUP/HAK/ KT基因被鉴定到，为小麦KUP/HAK/KT基因功能的研究提供了初步的理论依据。

关键词小麦KUP/HAK/KT；系统进化；表达模式中图分类号S512.1；S330文献标志码A钾是植物必需的大量营养元素，占植物总干质量的2%〜7%［1］。