小麥抗穗發(fā)芽基因挖掘及分子育種進展

黃義文，代旭冉，劉宏偉，楊 麗，買春艷,，于立強， 劉朝輝，李洪杰，周 陽，張宏軍

(1.中國農業(yè)科學院作物科學研究所/作物分子育種國家工程實驗室，北京 100081； 2.新鄉(xiāng)矮敗小麥育種技術創(chuàng)新中心， 河南新鄉(xiāng) 453731； 3.石家莊市農林科學研究院趙縣試驗基地，河北趙縣 051530)

小麥是世界第一大糧食作物，為人類提供約20%的熱量和蛋白質[1-2]。中國是世界上最大的小麥生產和消費國[3]。中國產業(yè)信息網數(shù)據(jù)顯示，2019年中國生產小麥1.33億t，消費小麥 1.28億t。據(jù)統(tǒng)計，從1962―2012年，中國人口增長了1倍，而小麥的消費量卻增長了6倍[4]。由此可見，人口的不斷增長對小麥產量的提高提出了嚴峻的挑戰(zhàn)。

穗發(fā)芽是影響小麥產量和品質的重要因素。世界上許多小麥主產國如中國、美國、加拿大、法國和澳大利亞等均受到不同程度穗發(fā)芽的影響[5]。穗發(fā)芽導致小麥的價格下降20%～50%，全世界每年由于小麥穗發(fā)芽引起的經濟損失高達10億美元[6]。在中國，83%的小麥受到不同程度穗發(fā)芽的影響[7]。穗發(fā)芽對小麥的危害主要體現(xiàn)在三個方面：一是穗發(fā)芽降低了面團的延展性和彈性，使面團的保水能力降低，淀粉的糊化、凝膠化和回生特性改變，從而顯著影響面條、蛋糕、面包的品質；二是穗發(fā)芽后籽粒中的儲藏物不斷被水解、消耗，導致容重和千粒重下降，嚴重影響小麥產量[8-10]；三是穗發(fā)芽導致種子發(fā)芽勢減弱，苗小苗弱，甚至造成出苗率嚴重下降，給農戶和種子經營者造成重大經濟損失。

為避免或減少小麥收獲后籽粒晾曬的人工成本，近年來我國越來越多的地區(qū)要等到小麥籽粒含水量降到入庫標準時才開始收獲，導致收獲期推遲，大大增加了穗發(fā)芽風險。因此，我國小麥生產對品種的穗發(fā)芽抗性必將提出更高的要求。本文從小麥穗發(fā)芽抗性QTLs/基因發(fā)掘、功能標記開發(fā)、穗發(fā)芽主要抗源以及抗穗發(fā)芽分子育種方面進行綜述，并對今后小麥穗發(fā)芽抗性研究重點及育種思路進行討論，以期為更有效地開展穗發(fā)芽遺傳研究和指導穗發(fā)芽抗性育種提供參考。

1 已發(fā)掘的小麥穗發(fā)芽抗性位點

小麥穗發(fā)芽抗性是由多基因控制的數(shù)量性狀。目前，定位到的與小麥穗發(fā)芽抗性相關的QTLs有42個，分布在除1D、4D和7D之外的18條染色體上(圖1)，可解釋4.9%～48.3%的表型變異[5,10]，其中，主效QTLs集中在3AS和4AL染色體上[5,10]。

Mares[11]應用非整倍體最早在小麥3AS染色體上發(fā)現(xiàn)一個與籽粒休眠有關的QTL。此后，Osa等[12]利用Zenkoujikomugi(強休眠性)/中國春(弱休眠性)RIL群體在3AS和3AL染色體上定位到兩個與穗發(fā)芽抗性有關的主效QTLs (QPhs.ocs-3A.1和QPhs.ocs-3A.2)，其中，QPhs.ocs-3A.2與TaVp-1基因相同。 Shao等[13]研究發(fā)現(xiàn)，QPhs.ocs-3A.1能夠在多個環(huán)境下穩(wěn)定表達，可解釋23%～38%的表型變異，且在不同的抗穗發(fā)芽小麥品種中均能被檢測到。Nakamura等[14]和Liu等[15]分別在紅粒和白粒品種中克隆了QPhs.ocs-3A.1的候選基因TaMFT-3A(TaPHS1)。

Torada等[16]在4AL染色體上發(fā)現(xiàn)另一個與籽粒休眠有關的QTL，被命名為phs1。Kato等[17]利用AC Domain(強休眠性)/小麥Haruyutaka(弱休眠性)雙單倍體(doubled haploid，DH)群體，在4AL染色體上定位到一個主效QTL(QPhs.ocs-4A.1)，該位點在不同國家的抗穗發(fā)芽小麥品種AUS1408(南非)、SW95-50213(中國)和AUS1490(澳大利亞)中都存在，可解釋30%～38%表型變異[18-19]。Torada等[16]圖位克隆了phs1位點的候選基因TaMKK3-A。

2 小麥抗穗發(fā)芽基因克隆及功能標記開發(fā)

目前，已經克隆了6個與小麥穗發(fā)芽抗性相關的基因，包括TaSdr、TaMFT-3A、TaDFR、Tamyb10、TaVp-1和TaMKK3-A。檢測穗發(fā)芽抗性基因不同等位基因的功能標記詳細信息見表1。

2.1 TaSdr基因

Zhang等[20]在小麥2A、2B和2D染色體上克隆到3個與水稻OsSdr4同源的基因，分別命名為TaSdr-A1、TaSdr-B1和TaSdr-D1。TaSdr-A1基因在編碼區(qū)+643 bp位置存在一個SNP(G/A)，利用這個SNP開發(fā)的CAPS標記Sdr2A可區(qū)分TaSdr-A1a等位基因(抗穗發(fā)芽)和TaSdr-A1b等位基因(感穗發(fā)芽)[20]。在TaSdr-B1基因起始密碼子上游-11 bp的位置存在一個SNP(A/G)，由其開發(fā)的CAPS分子標記Sdr2B可檢測等位基因TaSdr-B1a(抗穗發(fā)芽)和TaSdr-B1b(感穗發(fā)芽)[21]。TaSdr-D1基因在抗、感材料間沒有序列差異。

2.2 TaMFT-3A基因

在擬南芥種子萌發(fā)過程中，MFT(MOTHER OF FT AND TFL1)基因通過調控脫落酸(ABA)和赤霉素(GA)的信號通路來調節(jié)種子的休眠[22]。Nakamura等[14]利用Zenkoujikomugi(紅粒、強休眠性)/中國春(白粒、弱休眠性)F2群體將TaMFT-3A基因定位于3A染色體上，并且克隆了該基因。Liu等[15]在白?？顾氚l(fā)芽品種Rio Blanco中重復定位到QPhs.ocs-3A.1，并圖位克隆其候選基因TaPHS1，還證實TaPHS1與TaMFT-3A為同一基因。TaMFT-3A基因在啟動子區(qū)-222 bp處存在一個SNP(T/C)，據(jù)此開發(fā)了CAPS標記MFT-3A，用來檢測抗、感兩個等位基因[14]。此外，Jiang等[23]在TaMFT-3A基因啟動子-194 bp位置發(fā)現(xiàn)有一個33個堿基的插入或缺失，并與穗發(fā)芽抗性密切相關，據(jù)此開發(fā)了分子標記MFT-A2，可用來檢測等位基因TaMFT-3Aa(抗穗發(fā)芽)和TaMFT-3Ab(感穗發(fā)芽)。Liu等[15]在TaPHS1編碼區(qū)發(fā)現(xiàn)兩個SNP，分別位于+646和+666 bp位置，利用這兩個SNP開發(fā)了兩個STS標記，并證實攜帶不同等位基因的材料間發(fā)芽率呈顯著差異。Lei等[24]還發(fā)現(xiàn)TaMFT-3A基因編碼區(qū)有一個12 bp的插入，且與穗發(fā)芽抗性有關，并據(jù)此開發(fā)了分子標記MFT-A1，用來檢測等位基因MFT-A1a(抗穗發(fā)芽)和MFT-A1b(感穗發(fā)芽)。

加粗字體表示小麥主要抗穗發(fā)芽基因。

2.3 TaDFR基因

TaDFR基因是控制普通小麥種皮顏色的關鍵基因。普通小麥TaDFR有3個同源基因TaDFR-A、TaDFR-B和TaDFR-D，分別位于3A、3B和3D染色體長臂遠端[25-26]。不同抗性材料間TaDFR-A、TaDFR-B和TaDFR-D基因序列比對發(fā)現(xiàn)，TaDFR-A和TaDFR-D基因沒有等位變異，而TaDFR-B基因則存在等位變異[27]。進一步分析發(fā)現(xiàn)，TaDFR-B基因啟動子區(qū)域有一處8 bp的插入，且與穗發(fā)芽抗性密切相關，據(jù)此開發(fā)了分子標記DFR-3B，用來檢測等位基因TaDFR-Ba/c(抗穗發(fā)芽)和TaDFR-Bb(感穗發(fā)芽)[27]。

2.4 Tamyb10基因

myb10是重要的調節(jié)基因，能夠激活結構基因的表達，促進色素的合成。Tamyb10基因通過影響小麥胚部對ABA的敏感性來影響小麥的休眠性[28]。Tamyb10基因有Tamyb10-A1、Tamyb10-B1和Tamyb10-D13個同源基因，分別位于3A、3B和3D染色體長臂[29]。通過序列分析發(fā)現(xiàn)，Tamyb10-A1和Tamyb10-B1基因分別存在3種和2種等位變異。Tamyb10-A1的3個等位基因分別為Tamyb10-A1a(665 bp)、Tamyb10-A1b(536 bp)和Tamyb10-A1a*(2 750 bp)，攜帶不同等位基因的品種間穗發(fā)芽抗性差異不顯著[30-31]。Tamyb10-B1基因第二個外顯子有一處19 bp的缺失，據(jù)此開發(fā)了功能標記Tamyb10-B，可用來檢測等位基因Tamyb10-B1a(感穗發(fā)芽)和Tamyb10-B1b(抗穗發(fā)芽)[31]。Wang等[32]通過比較抗、感材料中的Tamyb10-D1基因，開發(fā)出一個STS標記Tamyb10-D，并發(fā)現(xiàn)Tamyb10-D1a(抗穗發(fā)芽)和Tamyb10-D1b(感穗發(fā)芽)等位基因間穗發(fā)芽抗性存在極顯著差異(P<0.01)。

表1 小麥抗穗發(fā)芽基因相關功能標記信息Table 1 Information of functional markers for pre-harvest sprouting resistance genes in wheat

2.5 TaVp-1基因

Vp-1基因首先在玉米3號染色體上被發(fā)現(xiàn)[33]，是促進胚成熟和休眠的主要轉錄調節(jié)因子[34]。小麥TaVp-1基因被分別定位在3A、3B和3D染色體長臂上[35]。目前小麥A和B基因組的Vp-1A和Vp-1B已經開發(fā)了功能標記。在中國地方品種永川白麥子、萬縣白麥子和栽培品種西農979等抗穗發(fā)芽種質資源中存在兩個新等位基因Vp-1Bb和Vp-1Bc。與野生型Vp-1Ba相比，Vp-1Bb和Vp-1Bc分別在第三個內含子區(qū)域存在193 bp的插入和83 bp的缺失，且這些插入和缺失片段均與穗發(fā)芽抗性緊密相關[36]。此外，在Vp-1B位點還存在另一個等位基因Vp-1Bf。與野生型Vp-1Ba序列比對，Vp-1Bf在第三個內含子區(qū)域存在一個193 bp的插入和109 bp的缺失。表型分析發(fā)現(xiàn)，攜帶Vp-1Bf等位基因材料的平均發(fā)芽指數(shù)(20%)顯著低于野生型(58%)[37]。目前，Vp-1A基因存在6個等位基因，但只有Vp-1Ab(19%)與穗發(fā)芽抗性相關[38]。

2.6 TaMKK3-A基因

在小麥4AL染色體上定位到一個控制種子休眠的主效QTL(phs1)[39]。Torada等[40]利用加拿大強休眠性品種Leader和日本弱休眠性品種Haruyokoi雜交，并與Haruyokoi回交構建BC3F2群體，將phs1定位在分子標記Xhbe03和Xbarc170之間的2.9 cM區(qū)段；之后又通過圖位克隆獲得候選基因TaMKK3-A，該基因全長 7 056 bp，包含11個外顯子和10個內含子，編碼523個氨基酸[16]。MKK3基因編碼絲裂原活化蛋白激酶，參與ABA信號轉導，而ABA是高等植物種子休眠的重要因素[16]。在TaMKK3-A基因起始密碼子下游+665 bp處存在一個SNP (C/A)，根據(jù)這個SNP開發(fā)了功能標記TaMKK3-A-caps，可用于檢測穗發(fā)芽抗性[16,19]。

3 小麥穗發(fā)芽主要抗源

穗發(fā)芽抗源是小麥穗發(fā)芽抗性育種的基礎，也為抗穗發(fā)芽基因挖掘提供了寶貴的遺傳材料。結合國內外研究結果，發(fā)現(xiàn)一些抗穗發(fā)芽較好的小麥資源(表2)，具體如下：

豐產3號：原西北農學院趙洪璋先生利用丹麥1號與西農6028雜交培育的一個抗穗發(fā)芽白粒小麥品種，在連續(xù)兩年的穗發(fā)芽抗性鑒定試驗中，發(fā)現(xiàn)其平均發(fā)芽指數(shù)為3.9%[41]。宋 菲[42]利用豐產3號/84-1155 RIL群體，在1B、3A和6B染色體上定位到3個QTLs，其中，位于3A染色體上的QTL與上文介紹的TaMFT-3A(TaPHS1)基因位置相同。筆者在前期的研究中也證實，豐產3號含有TaMFT-3A抗性基因。

百農3217：原河南省百泉農專黃光正先生利用多親本復交培育成的高產多抗白粒小麥品種。經過多年多點的穗發(fā)芽抗性鑒定試驗，發(fā)現(xiàn)發(fā)芽指數(shù)均低于8%，并且含有Vp-Bc抗性等位基因[43]。在筆者前期的研究中，發(fā)現(xiàn)百農3217含有和豐產3號相同的TaMFT-3A抗性等位基因。豐產3號和百農3217是目前國內較好的抗穗發(fā)芽白粒小麥品種，且農藝性狀相對較好，可以作為抗穗發(fā)芽育種親本。

萬縣白麥子：四川萬縣地方品種，Zhang等[44]發(fā)現(xiàn)其平均發(fā)芽指數(shù)低于8%，并利用萬縣白麥子/京411和萬縣白麥子/中優(yōu)9507兩個RIL群體，分別在3AS和3BL染色體上定位到一個主效QTLs，其中，3AS染色體上的QTL可解釋25.6%～48.3%的表型變異，與TaMFT-3A(TaPHS1)基因位置相同；3BL染色體上的位點可解釋23.5%～37.8%的表型變異，與TaVp-1B基因位置相同。

禿頭麥：四川省地方品種，Chen等[45]在5年的穗發(fā)芽抗性鑒定試驗發(fā)現(xiàn)，籽粒發(fā)芽指數(shù)均低于10%，并利用禿頭麥/泗陽936 RIL群體，在4AL染色體上定位到一個主效QTL，可解釋 28.3%～30.6%的表型變異，與TaMKK3-A基因共分離。此外，禿頭麥也含有TaMFT-3A抗性等位基因[46]。

Danby：美國堪薩斯州立大學通過Trego與KS84063-9-39-3-8w雜交選育的白粒小麥品種，具有較強的穗發(fā)芽抗性。Shao等[13]利用Danby/Tiger DH群體在3AS、3BS和5AL染色體上定位到3個QTLs，其中位于3AS染色體上的主效QTL(TaMFT-3A)可解釋21.6%～41.0%的表型變異。

Rio Blanco：美國堪薩斯州Agripro生物科學公司培育的白粒冬小麥品種，是抗穗發(fā)芽育種的優(yōu)異親本[47]。Liu等[48]在3AS染色體定位到一個抗穗發(fā)芽的主效QTL(QPhs.pseru-3AS)，可解釋18.5%～41.0%的表型變異。之后，并進一步對這個主效QTL進行精細定位，并成功克隆了抗穗發(fā)芽基因TaPHS1(TaMFT-3A)[15，49]。

Zenkoujikomugi：日本紅粒小麥品種，具有極高的種子休眠性和穗發(fā)芽抗性。Mori等[50]在3年的穗發(fā)芽抗性鑒定試驗中，發(fā)現(xiàn)其發(fā)芽指數(shù)均在2%左右，并在3AS染色體上定位到一個與休眠相關的主效QTL，可解釋11.6%～44.8%的表型變異。Nakamura等[14]利用Zenkoujikomugi/中國春染色體片段代換系，成功克隆該QTL候選基因TaMFT-3A。

表2 不同小麥穗發(fā)芽抗源攜帶的抗性基因/位點Table 2 Genes/QTLs associated with the pre- harvest sprouting resistance detected in different wheat resistance sources

4 小麥抗穗發(fā)芽分子育種研究進展

小麥穗發(fā)芽抗性是一個由多基因控制的復雜數(shù)量性狀，單純的表型篩選易受環(huán)境條件的影響，選擇效率較低。小麥穗發(fā)芽抗性基因/QTLs的發(fā)掘和相關功能標記/連鎖標記的開發(fā)，對開展穗發(fā)芽抗性分子標記輔助育種和提高育種效率奠定了基礎。

4.1 分子標記輔助選擇育種

在目前已定位和克隆的穗發(fā)芽抗性QTLs和基因中，位于3AS染色體上的TaMFT-3A(TaPHS1)基因和4AL染色體上的TaMKK3-A應用效果最好。利用分子標記輔助回交策略，Lin等[46]將含有TaMFT-3A和TaMKK3-A兩個抗性基因的白粒小麥品種Tutoumai A和AUS1408分別與美國穗發(fā)芽敏感小麥品種NW97S186雜交并連續(xù)回交，結果發(fā)現(xiàn)，TaMFT-3A抗性等位基因在多個環(huán)境下均能夠增強穗發(fā)芽抗性；TaMKK3-A抗性等位基因也能夠增強穗發(fā)芽抗性，但易受環(huán)境條件影響；兩個抗性等位基因同時存在時，穗發(fā)芽抗性顯著增強。日本紅粒抗穗發(fā)芽小麥品種Zenkoujikomugi含有TaMFT-3A、R和QPhs-5AL三個抗性基因[14,50]，Kottearachchi等[52]利用Zenkoujikomugi的抗性基因改良日本白粒小麥品種Spica的穗發(fā)芽抗性，結果發(fā)現(xiàn)，后代紅粒小麥和白粒小麥中含有TaMFT-3ARILs的穗發(fā)芽抗性均明顯好于不含有TaMFT-3A的RILs，說明TaMFT-3A能夠有效地增強穗發(fā)芽抗性。通過回交結合分子標記輔助選擇，Kumar等[53]將小麥品種SPR8198(抗性等級為1)的抗性QTL(QPhs.ccsu-3A.1)導入到印度穗發(fā)芽敏感小麥品種HD2329(抗性等級為9)中，結果發(fā)現(xiàn)，11個BC3F3后代抗性等級為2～6級，其中，有7個抗性等級為2～4級，抗穗發(fā)芽能力明顯提高。為了證實4AL染色體上主效QTL(QPhs-4AL)的有效性，Singh等[54]利用加拿大60個小麥品種和高代系對QPhs-4AL緊密連鎖的分子標記DuPw004、Barc170和Wmc650進行驗證，并證實這些標記可用于穗發(fā)芽抗性分子標記輔助選擇。

國內穗發(fā)芽抗性分子標記輔助選擇育種進展相對緩慢，因此，亟待加強。Xiao等[55]通過利用攜帶QPhs.pseru-3AS位點的地方品種萬縣白麥子作為供體，與不抗穗發(fā)芽的京411進行雜交，利用4個連鎖標記Xbarc57、Xbarc294、Xbarc310和Xbarc321對后代穗發(fā)芽抗性進行選擇，培育出小麥新品種中麥911，兩年的平均發(fā)芽指數(shù)為 13.2%，穗發(fā)芽抗性比親本京411明顯增強。白粒小麥品種安農0711，在2014年通過安徽省審定，該品種聚合了親本百農64和矮早781 3BL和3AS染色體上抗穗發(fā)芽基因的優(yōu)異等位變異，因而具有較低的發(fā)芽指數(shù)、種子發(fā)芽率以及整穗發(fā)芽率[56]。

4.2 轉基因育種

盡管轉基因技術在抗除草劑、抗蟲等方面取得巨大成功，并有較多報道，但在小麥穗發(fā)芽抗性改良方面報道相對較少。Vp-1基因編碼的轉錄因子參與ABA信號轉導途徑，控制種子休眠，與小麥和其他谷物的穗發(fā)芽抗性有關[34]。Huang等[57]將玉米的Vp-1基因包括啟動子和編碼區(qū)轉入到小麥品種鄭麥9023中，轉基因T3、T4和T5代種子的發(fā)芽指數(shù)與野生型鄭麥9023相比，分別降低了79%、80%和82%，表明玉米的Vp-1基因能夠有效提高籽粒的休眠性，增強小麥抗穗發(fā)芽能力。DOG1是擬南芥中影響種子休眠的一個重要基因[58]。Ashikawa等[59]將小麥的TaDOG1L4和大麥的HvDOG1L1兩個DOG1-like基因通過農桿菌介導法轉入到小麥品種Fielder中，過表達轉基因植株能夠明顯提高籽粒的休眠性，且TaDOG1L4對小麥穗發(fā)芽的抗性改良更 有效。

4.3 抗穗發(fā)芽基因編輯育種

CRISPR(clustered regularly interspaced short palindromic repeats)基因編輯技術在過去短短幾年內取得飛速發(fā)展，已經成為植物功能基因研究和作物遺傳改良的重要工具[60-61]。Qsd1基因編碼丙氨酸氨基轉移酶，是控制大麥籽粒休眠的一個重要基因[62]。2019年，Abe等[63]利用CRISP/Cas9技術對Qsd1小麥同源基因進行編輯，試圖通過延長籽粒的休眠性來提高小麥的抗穗發(fā)芽能力，結果發(fā)現(xiàn)，被編輯后的小麥比野生型休眠期明顯延長，穗發(fā)芽抗性得到顯著提高。除了小麥，該技術同樣應用于其他禾谷類作物穗發(fā)芽抗性改良，如Jung等[64]通過CRISPR/Cas9技術敲除OsVp1基因后，水稻籽粒的休眠性明顯降低。miR156是水稻一個重要產量調節(jié)因子，Miao等[65]發(fā)現(xiàn)通過基因編輯MIR156家族成員MIR156a、MIR156b、MIR156c、MIR156k和MIR156l，能夠抑制GA通路，進而增強籽粒的休眠性，而且編輯這些基因對水稻株型結構和籽粒大小沒有不利影響。

5 小麥穗發(fā)芽研究的重點和抗性育種思路

雖然小麥穗發(fā)芽抗性研究取得了較大進展，且分子標記輔助選擇技術在許多國家已被廣泛用于小麥穗發(fā)芽抗性育種，但今后仍需加強以下幾方面的工作：(1)加強穗發(fā)芽抗源的收集、鑒定和利用。目前公認的小麥穗發(fā)芽抗源十分有限，應加強對地方品種和近緣種的發(fā)掘和鑒定工作，同時，對生產上推廣品種的穗發(fā)芽抗性鑒定工作也需要加強，由于這類品種農藝性狀通常較好，一旦鑒定出穗發(fā)芽抗性好的品種，可以直接作為抗源用于穗發(fā)芽抗性改良。(2)加強穗發(fā)芽抗性基因的發(fā)掘。已經發(fā)現(xiàn)的小麥穗發(fā)芽抗性相關的QTLs主要集中在3A和4A染色體上。整體而言，主效位點偏少。因此，在加強種質資源穗發(fā)芽抗性評價的基礎上，應當積極開展穗發(fā)芽抗性基因的發(fā)掘。小麥基因組測序工作已經取得突破性進展，為穗發(fā)芽抗性基因研究提供了便利條件。(3)加強分子標記輔助及標記聚合育種工作。盡管已有利用基因編輯和轉基因技術獲得抗穗發(fā)芽材料的成功實例，但這類材料很難獲得安全證書，只能用于基礎研究，難于直接用于生產。分子標記輔助選擇育種將是主要的分子育種手段之一。目前國外在利用TaMFT-3A和TaMKK3-A基因改良穗發(fā)芽抗性方面取得了一定進展，但是國內利用分子標記輔助選擇育成抗穗發(fā)芽并大面積推廣的品種鮮有報道，聚合不同抗穗發(fā)芽基因的分子聚合育種的實例更少。(4)盡快完善穗發(fā)芽抗性鑒定評價方法和評價標準。穗發(fā)芽籽粒鑒定法費工費時，不適合育種上大量的育種材料篩選，而且該方法是在脫粒以后對穗發(fā)芽特性進行鑒定，沒有考慮到穗部結構對穗發(fā)芽的影響，其鑒定結果與穗部結構的相關性還有待進一步研究；建議利用該方法計算穗發(fā)芽指數(shù)時，增加相對發(fā)芽指數(shù)的指標(即待測材料發(fā)芽指數(shù)與對照品種發(fā)芽指數(shù)的比值)，以便更有效地進行不同年份、不同條件下材料間穗發(fā)芽抗性水平的比較。小麥抗穗發(fā)芽性鑒定方法(NY/T 1739-2009)在標準操作程序上還有待完善。筆者發(fā)現(xiàn)按照該鑒定方法進行穗發(fā)芽鑒定時，如果把穗子浸泡4 h，往往造成具有不同穗發(fā)芽抗性的白粒小麥品種均表現(xiàn)出較高的發(fā)芽指數(shù)，難于把具有不同穗發(fā)芽抗性的白粒小麥品種區(qū)分開來。(5)擴大回交育種群體。由于目前鑒定出的小麥抗穗發(fā)芽資源非常有限，抗穗發(fā)芽育種經常使用一些農藝性狀和適應性較差、但穗發(fā)芽抗性較好的材料做親本。為了快速提高小麥品種對穗發(fā)芽的抗性，同時又保持改良后較好的農藝性狀和適應性，回交育種結合分子標記輔助選擇是抗穗發(fā)芽育種最有效的方法之一。結合本課題組在黃淮麥區(qū)小麥抗赤霉病分子育種方面取得的進展[66]，目前我們正嘗試利用相同的研究思路來改良該麥區(qū)的小麥穗發(fā)芽抗性。在前期工作中，本課題組培育了骨干親本的矮敗小麥近等基因系，比如矮敗周麥16、矮敗鄭麥9023、矮敗濟麥22、矮敗周麥18等，利用這些骨干親本的矮敗近等基因系作為受體親本，抗穗發(fā)芽種質資源作為穗發(fā)芽抗性基因的供體親本，進行雜交和回交，通過分子標記對抗穗發(fā)芽基因進行跟蹤選擇。由于利用矮敗小麥做雜交時不需要人工去雄，可以創(chuàng)建大規(guī)模的回交育種群體，在較低的回交世代里就有可能獲得主要農藝性狀基本恢復到輪回親本類型、同時攜帶抗穗發(fā)芽基因的后代材料，從而加快抗穗發(fā)芽育種速度。(6)加強分子標記輔助選擇育種技術和表型鑒定技術相結合。在低回交世代，通常通過分子標記跟蹤目標基因，高世代主要采取整穗發(fā)芽鑒定法對育種材料進行表型鑒定。根據(jù)穗發(fā)芽鑒定結果，決定田間收獲單株的取舍。