宮文萍,韓冉,任天恒,王燦國,楊在東,閆美,羅培高,劉愛峰,李豪圣,劉成,劉建軍
(1.山東省農業(yè)科學院作物研究所/農業(yè)農村部黃淮北部小麥生物學與遺傳育種重點實驗室/小麥玉米國家工程實驗室,山東濟南 250100;2.四川農業(yè)大學農學院,四川成都 611130;3.山東魯研農業(yè)良種有限公司,山東濟南 250100)
小麥是世界上35%~40%人口的主食[1],中國是全球最大的小麥消費國。由條形柄銹菌(Puccinia striiformis f.sp.tritici)引起的條銹病具有流行性強、范圍廣和危害大等特點,嚴重影響小麥生產,一般導致0.5%~1.0%的產量損失,大流行可導致5%~25%的產量損失[2]。目前,小麥條銹病的防治主要靠噴施農藥或種植抗病品種兩種方法。然而,農藥的使用不僅增加成本而且污染環(huán)境[3]。因此,明確小麥主栽和后備品種的抗條銹病基因,選育和推廣抗病小麥品種是最為有效、綠色環(huán)保和經(jīng)濟的方法[4]。
小麥-黑麥1RS/1BL易位系及其衍生品系抗多種小麥病害,在小麥育種中發(fā)揮了重要作用[5]。隨著矮孟牛、周 8425B和石 4185等含1RS/1BL易位系種質資源的創(chuàng)制和大量利用、黑麥1RS染色體上的Yr9和Pm8等基因逐漸喪失抗性以及時間的推移,該易位系在中國小麥中的攜帶比例經(jīng)歷了如同拋物線一般不斷上升和緩慢下降的趨勢[5-10],最高時曾達到70%[5,9,10]。1RS/1BL易位系被大量使用的原因不僅是因為它的抗性好,還因為其具有較好的豐產性和適應性。然而,黑麥1RS染色體上含有黑麥堿基因,對小麥品質具有負效應[11]。因此,了解更多小麥品種(系)中1RS/1BL的分布情況,對小麥高產、抗病及品質育種都有重要意義。
分子標記輔助育種是小麥抗病育種的重要手段[12]。曹世勤[13]、楊文雄[14]和王欣[15]等分別利用分子標記對我國小麥品種(系)是否含1BL/1RS易位系及其所含的抗條銹基因進行分析,證實了其重要應用價值。以川農19為載體的抗條銹病基因Yr41是一個定位在小麥2BS染色體上的顯性抗病新基因[16,17],已連續(xù)為我國小麥育種提供抗性20年,以其為抗源培育的小麥新品種在西南麥區(qū)大面積推廣應用,做出了突出貢獻。張紫晉[18]采用比較基因組分析和BSA-RNA-Seq方法開發(fā)分子標記,繪制了Yr41基因的精細連鎖遺傳圖。但目前Yr41在我國小麥品種(系)中的分布情況卻鮮有報道。本研究利用1RS/1BL易位系和Yr41基因特異分子標記分別對1 293份小麥品種(系)進行了檢測,以明確二者在我國小麥中的分布情況,為育種親本的選配提供理論依據(jù)。
供試1 293份不同小麥品種(系)中,502份由山東省農業(yè)科學研究院作物研究所小麥遺傳育種室收集,108份由德州市農業(yè)科學院劉鵬研究員提供,21份由電子科技大學楊足君教授提供,42份和32份分別由四川省農業(yè)科學院楊恩年研究員和李俊研究員提供,17份由四川農業(yè)大學寧順宗教授提供,9份由江蘇省農業(yè)科學院吳紀忠研究員提供,15份由南京農業(yè)大學張守忠教授提供,68份由河北農業(yè)大學閆紅飛教授提供,220、79份和39份分別由山西省農業(yè)科學院鄭軍研究員、閆金龍研究員和李欣研究員提供,132份由河南省農業(yè)科學院王永霞研究員提供,9份由西北農林科技大學胡銀崗教授提供。
1.2.1 DNA提取 供試材料基因組總DNA提取參照文獻[8]進行。
相比對照,引物BE446068可以在含Yr41的材料中擴增出約250 bp的多態(tài)性條帶[11]。本研究利用BE446068對供試材料進行擴增,結果發(fā)現(xiàn),淮麥40、漯抗1號和山農711等64份材料能擴增出長度約為250 bp的Yr41共分離分子標記,因此,這64份材料含有Yr41。部分材料的擴增結果如圖2所示。
篩選出的這542份材料主要分布于河南、河北和山東等14個省市。其中來自于安徽、北京、甘肅、河南、河北、黑龍江、湖北、江蘇、山東、山西、陜西、四川、天津和重慶的材料數(shù)分別為7、47、11、152、119、2、1、19、102、52、7、20、2份和1份,分別占篩選出542份材料的1.29%、8.67%、2.03%、28.04%、21.96%、0.37%、0.18%、3.51%、18.82%、9.59%、1.29%、3.69%、0.37%和 0.18%。
能擴增出Yr41共分離分子標記的這64份材料來自于安徽、河南和山東等9個省市(表1),其中,來自于安徽、北京、甘肅、河北、河南、山東、山西、四川和重慶的材料數(shù)分別為 3、4、4、2、20、9、7、13份和2份,分別占被檢測出64份材料的4.69%、6.25%、6.25%、3.13%、31.25%、14.06%、10.94%、20.31%和 3.13%。
相比對照,ω-sec-p3/ω-sec-p4可以在含小麥-黑麥1RS/1BL易位系的材料中擴增出一條長度約為720 bp的特異條帶[17]。利用該引物對1 293份供試材料進行PCR擴增,結果發(fā)現(xiàn),藁優(yōu)139、邯3475和農大3636等542份材料能擴增出長度約為720 bp的特異條帶,即這542份材料含有1RS/1BL易位系,占參試材料的41.92%。部分材料的擴增結果如圖1所示。
PCR反應體系為15μL,含2×Taq Mix(北京全式金生物技術有限公司)7μL,上下游引物各1 μL,模 板 DNA 2 μL,ddH2O 4 μL。 引 物BE446068的PCR擴增程序:94℃預變性3 min;94℃變性 45 s,56℃退火 30 s,72℃延伸 90 s,35個循環(huán);最后72℃延伸5 min。引物ω-sec-p3/ω-sec-p4的PCR擴增程序:94℃預變性3 min;94℃變性 45 s,60℃退火 1 min,72℃延伸 90 s,35個循環(huán);最后72℃延伸7 min。PCR產物在2%的瓊脂糖凝膠中電泳,電泳后凝膠用Bio-Rad Gel Doc紫外凝膠成像儀掃描照相。
圖1 部分供試小麥品種(系)1RS/1BL易位的分子檢測
1.2.2 PCR擴增及電泳 利用文獻報道的與Yr41共分離分子標記 BE446068[18]和 1RS/1BL易位系特異分子標記ω-sec-p3/ω-sec-p4[19]分別對供試材料進行檢測,其中,兩對特異引物序列(5′→3′)分別為:BE446068-F:ATGGCTTGGTTTCCCTTTTT,BE446068-R:TATCAAGCTCGCTCGGCTAA,ω-sec-p3/ω-sec-p4-F:CCTTCCTCATCTTTGTCCTC,ω-sec-p3/ω-secp4-R:GCTCTGGTCTCTGGGGTTGT。
為了化解產能過剩,研究產能過剩及其影響因素,需要準確地測度產能過剩,對產能過?,F(xiàn)狀進行準確地把握。為了分析產能過剩的形成原因,得出影響產能過剩的因素,本文對產能過剩測度方法、產能過剩產生原因兩個方面的文獻進行了研究梳理。
表1 能擴增出Yr41基因特異分子標記的材料
圖2 部分供試小麥品種(系)Yr41基因的分子檢測
因為數(shù)據(jù)實現(xiàn)互聯(lián)互通,醫(yī)生在診間就可以給患者進行部分項目的預約,患者繳費確認后按時檢查即可,不用在門診結束后繞道門診三樓中心預約。
小麥-黑麥1BL/1RS易位系具有豐產和抗病等特性,在小麥育種中廣泛應用。據(jù)報道,20世紀80年代,我國主栽小麥品種近40%含有該易位系[5];20世紀90年代,我國有70%左右的小麥品種含有該易位系[9,10];到 21世紀初,該易位系在中國小麥中的比例下降到 45%左右[6,11,20]。然而當前,該易位系在我國小麥中的比例情況尚未可知?;诖耍驹囼灷梅肿訕擞泴碜匀珖鞯氐? 293份小麥品種(系)進行了檢測,發(fā)現(xiàn)攜帶該易位系的材料有542份,占參試材料的41.92%,表明1BL/1RS易位系在育成品種(系)中分布頻率仍然較高,尤其是河南、河北和山東三個小麥主產區(qū)。近期的研究發(fā)現(xiàn),在黑麥Yr9等抗病基因抗性喪失的情況下,不同黑麥來源的1BL/1RS易位系因含有不同的抗病等位基因,對小麥條銹病還具有良好抗性[21,22]。因此,在今后育種中,育種者們應先摸清所用1BL/1RS易位系的主要特點再使用。然而,對少數(shù)幾個含該易位系的抗病骨干種質的使用比例過高將造成小麥同質化嚴重,在新致病小種爆發(fā)下可能對小麥生產造成重大損失[23]。
1BL/1RS易位系上含有黑麥堿基因對小麥品質具有負效應,加上被替換的1BS上編碼低分子谷蛋白亞基基因的丟失,絕大多數(shù)1BL/1RS品種的面團彈性等品質指標都較差[5,11]。王曉軍等[7]對黃淮麥區(qū)211份小麥品種(系)進行1BL/1RS易位檢測,發(fā)現(xiàn)優(yōu)質強筋小麥鄭麥9023、周優(yōu)102和濟南17等品種均不含該易位系。周陽等[5]對我國的179份小麥品種進行1BL/1RS易位檢測,發(fā)現(xiàn)絕大部分優(yōu)質強筋品種都不含1BL/1RS易位系,少數(shù)表現(xiàn)為中筋,極個別品種表現(xiàn)為強筋。本研究發(fā)現(xiàn),除周麥24、藁優(yōu)5766和徐麥1108三份優(yōu)質強筋材料含1BL/1RS易位系,其余優(yōu)質強筋小麥均不含1BL/1RS易位系,這與上述研究的結論類似。本研究發(fā)現(xiàn)的這3份含1BL/1RS易位系的優(yōu)質品種(系)可以作為特殊資源用于小麥高產優(yōu)質育種以及1BL/1RS小麥品種品質調控機理研究。
NASICON 型固體電解質材料的結構通式:Na1+xZr2Si2-xPxO12(0≤x≤3),Yue等[46]提出通過Si取代p,同時在此引入Na以使NASICON型固體電解質材料達到平衡。當x=2時,電導率達到最優(yōu)值,從而比較純的NASICON的室溫離子電導率約為 67 mS·m-1,除了具有較高的離子電導率之外,NASICON型固體電解質具有較低的熱膨脹性。
2.形象診斷式教學。形象診斷式教學是指在教學過程中,對著裝、儀容、表情、體態(tài)、舉止等內容學習后,教師現(xiàn)場組織形象診斷活動,包括自我診斷、相互診斷、集體診斷。其中相互診斷、集體診斷后,教師要對學生進行點評,通過學生對所學禮儀規(guī)范的掌握,進行診查判斷。最終達到學生對警察禮儀理論知識的掌握。這種方法適合在一個完整章節(jié)完成之后進行。
Luo等[17]利用F2抗感分離群體對川農19的條銹抗性進行遺傳分析,發(fā)現(xiàn)其抗性受一對位于2BS染色體上的被暫命名的顯性基因YrCN19控制。其后,又利用系譜追蹤、單菌系接種抗性鑒定和等位性測試等方法,研究了YrCN19與2BS上已報道的抗條銹病基因Yr27、Yr31、YrSp和YrV23的關系,認為YrCN19與上述已知基因不同,是一個新的基因座,被國際小麥基因命名委員會命名為Yr41[16],這是第一個由中國學者從自主培育品種中獨立發(fā)現(xiàn)并被正式命名的小麥抗條銹病基因。利用該基因培育的川農19、川農26和川農27等抗條銹小麥新品種在西南麥區(qū)推廣面積近467萬公頃。然而當前,該基因在我國小麥中的分布情況仍不清楚,限制了其在不同麥區(qū)的開發(fā)利用。本研究利用分子標記對供試1 293份小麥品種(系)進行了檢測,發(fā)現(xiàn)有64份材料含有該基因,僅占參試材料的4.95%,表明Yr41基因在目前我國育成的小麥品種(系)中的分布頻率很低,下一步應加強對該基因的利用。