大麦(Hordeum vulgare L.)的芒是其穗部小花的外稃上端延伸出的针状特化结构,内部有绿色组织细胞和维管组织.芒在大麦的防御、光合作用、籽粒自然脱落后在土壤中的固着和萌发出土等方面均具有重要作用.在禾谷类作物中,大麦是少数仍保留着芒结构的栽培作物,在自然群体中其形态变异丰富.研究大麦芒形态的遗传调控与变异分布,具有重要的理论与应用价值.本研究鉴定了 1个大麦的钩芒突变体M7966,通过分离群体遗传分析证实该突变由单个显性遗传位点控制;随后利用遗传群体的分离单株混池测序分析,定位和克隆了引起钩芒表型的目标基因HvKMOX3.在突变体中,该基因第4内含子中的一处305 bp序列原位重复与钩芒突变表型共分离;HvKNOX3为homeobox类转录因子,在发育早期1～1.5 cm长的幼穗及播种后35 d的穗轴中特异性表达,在大麦泛基因组包含的20个品种间保守性高,仅在其外显子区域发现少数核苷酸序列变异,其余序列变异均位于非编码区域.通过设计共显性分子标记对我国不同地区来源的238份栽培大麦地方品种进行了基因型鉴定,结果发现该305 bp突变在西藏地方品种中具有较高的分布比例,为钩芒突变起源于喜马拉雅地区的理论假设提供了证据.

为了摸清西藏自治区雀麦属种质资源,初步开展了西藏自治区中南部雀麦属种质资源的考察和收集工作.共收集到无芒雀麦、雀麦、旱雀麦、华雀麦、细雀麦、大序雀麦、篦齿雀麦、总状雀麦、大麦状雀麦等9种73份资源.其中,发现《西藏植物志》未记载的新记录种4个,分别是雀麦、篦齿雀麦、总状雀麦和大麦状雀麦,并发现了西藏特有种华雀麦.相较原有国家牧草种质资源库保存的西藏地区雀麦属1种1份,极大地丰富了国家牧草种质资源库,为深入研究西藏自治区野生牧草资源奠定了数据和物质基础,为下一步青藏高原野生牧草的驯化与育种提供了原始材料.

大麦侧小穗结实与否导致了二棱/六棱性状的分化,从而显著影响其籽粒产量,因此大麦二棱到六棱的变化具有显著驯化特征.青藏高原野生和栽培大麦资源丰富,被认为是栽培大麦的驯化和遗传多样性中心之一.为进一步了解大麦棱数调控的遗传基础以及西藏栽培大麦驯化的过程,以西藏野生二棱大麦和六棱大麦地方品种为亲本构建遗传分离群体,遗传分析发现二棱性状受单个显性基因位点控制.通过集群分离法(Bulked segregant analysis,BSA)分别建立含有22个F2单株的二棱混池和六棱混池,基于SLAF-seq(Specific-locus amplified fragment sequencing)技术共获得456 691个SLAF标签,通过SNP-index和ED两种关联算法交集得到3个与棱数性状相关的侯选区域,总长度为53.84Mb,包含536个基因,其中能分别被3个数据库GO、KEGG和COG注释的基因有413、189和160个基因.上述研究实现了对控制西藏大麦侧小穗发育性状相关基因的初步定位,结果可为后续目标基因的精细定位和克隆提供理论参考.

青稞是我国青藏高原地区藏族同胞的主要粮食作物,青稞产业健康发展事关藏区的粮食安全和繁荣稳定.青稞秸秆是牦牛的主要饲草来源,因此藏区青稞育种需要同时兼顾粮、草生产.为寻求粮草双高型青稞品种的评价方法,筛选出适宜的优良青稞品种,缓解藏区粮草短缺的问题,本研究选取15个青稞品种,于2020和2021年度在西藏昌都和青海海西主产区开展小区试验,调查生育期及产量相关农艺性状15个,观察系列品种对5种主要病害的田间自然发病表现,并测定15个全株饲用品质指标.通过聚类分析、多重比较分析、主成分分析、灰度关联以及丰产稳产性分析,综合评价青稞品种的农艺性状和全株饲用表现.初步获得了一套完整的青稞品种评价方法,筛选出优质粮草双高型青稞品种1个(甘青9号)、籽粒高产型青稞品种1个(昆仑15号)、青贮型青稞品种2个(康青7号和藏青22).