芸薹属B基因组异附加系材料高效鉴定体系的创建

芸薹属B基因组包含许多在育种中有用的性状和基因,然而它的研究却非常有限。为了创建全套甘蓝-黑芥单体异附加系来解析B基因组,在本研究中我们针对芸薹属B基因组染色体创建了一套以SSR分子标记和FISH技术为核心的高效、快速、准确地鉴定和筛选体系。利用该体系,我们在以异源三倍体杂种(2n=26,CC.B)作为母本,用亲本甘蓝(2n=18,CC)作轮回亲本的回交后代中进行异附加系的鉴定和筛选。结果表明,采用该体系能够准确的鉴定和筛选出在C基因组上附加的每一条B基因组染色体的单体异附加系(2n=19,CC+1B1-8);并且效率很高,仅回交3代我们就获得了7个不同的单体异附加系。创建的甘蓝-黑芥单体异附加系对于黑芥基因组结构和进化的研究以及优良性状的应用都具有重要价值。     

通过甘蓝型油菜和白芥属间杂种后代的小孢子培养获得二体异附加系

对3株甘蓝型油菜-白芥单体异附加系（2n=39）进行小孢子培养,共获得15株单倍体植株。经GISH鉴定,其中11株n=19,4株附加有一条白芥染色体（n=20）。经秋水仙素加倍处理,获得了二体异附加系(2n=40),这为远缘杂交后代外源基因的保存、纯合和利用提供了一条新的途径。     

普通小麦与Elymus rectisetus异附加系的分子细胞遗传学鉴定

Elymus rectisetus (Nees in Lehm) A. Löve et Connor是目前小麦族中发现的唯一的无融合生殖种,为了鉴定和标记从普通小麦与E. rectisetus BC₂F₂衍生后代中选育的2n=44株系1026A1、1057A1和1035A2的外源染色体,应用细胞学、基因组原位杂交和RAPD方法进行了研究。经细胞学鉴定,3个株系花粉母细胞减数分裂中期Ⅰ（PMC MⅠ）染色体构型均为2n=22Ⅱ,与普通小麦Fukuhokomugi杂交F₁的PMC MⅠ染色体构型均为2n =21Ⅱ+1Ⅰ,两两杂交F1的PMC MⅠ染色体构型均为2n=21Ⅱ+2Ⅰ,表明它们是分别附加了1对互不相同外源染色体的普通小麦-E. rectisetus二体异附加系。标记E. rectisetus品系1050的基因组DNA为探针DNA,对3个异附加系进行原位杂交,分别鉴定出附加的1对E. rectisetus染色体。应用13个引物对2个亲本和3个异附加系进行RAPD分析,获得了可分别用于检测1026A1和1057A1中所附加的E. rectisetus染色体遗传物质的分子标记OPB-14_900bp、OPE-09_750bp和OPB-14_1000bp。     

甘蔗与滇蔗茅杂交后代F_1、BC_1表型和GISH分析

滇蔗茅是甘蔗重要的近缘植物资源,在甘蔗种质创新和遗传改良中具有重要利用价值。为了鉴定甘蔗与滇蔗茅远缘杂交F_1、BC_1真实性后代种质并探明其遗传物质组成,本研究对远缘杂交组合亲本和后代材料进行了形态学观察、染色体计数、核型分析和染色体荧光原位杂交(genomic in situ hybridization,GISH)分析。结果:(1)表型鉴定结果显示,F1叶片具父本滇蔗茅特征,BC1后代叶片则趋于甘蔗品种。BC1的节间长度和株高表现出一定的杂种优势,茎径和锤度则逐渐趋于甘蔗品种(ROC10);(2)细胞学鉴定结果显示:父本云南95-20 2n=30,核型属2B类型。F1云野03-316 2n=54,属2B类型;3个BC1后代材料2n均为110,其中云野06-278属2B类型,云野06-277和云野06-279属2C类型。(3)GISH结果:在F1和3个BC1材料中均检测到15条滇蔗茅野生种外源染色体,但没有检测到重组染色体。以上结果表明F1和BC1是真实的杂交后代种质,杂交过程染色体遗传方式分别为n+n和2n+n。本研究可为滇蔗茅有利基因向甘蔗转移提供细胞学证据,为滇蔗茅在甘蔗杂交创新中利用方式的制定提供参考。     

Presto×晋农190杂种F_2-3及双亲的核型分析

为创制六倍体小黑麦(TriticosecaleWittmack)-普通小麦(Triticum aestivumL.)异染色体体系,将六倍体小黑麦的优良基因导入到普通小麦中,以六倍体小黑麦品种Presto为母本、普通小麦品种晋农190为父本,配置杂交组合,对双亲及其杂种F2种子根尖细胞进行有丝分裂观察,确定其染色体数目并进行核型分析。结果发现,双亲的染色体数目均为42,父本晋农190的核型公式为2n=42=36m(2SAT)+6sm,核型类型为1A;母本Presto的核型公式为2n=42=26m(4SAT)+4M+12sm,核型类型为2A。杂种F2中F2-3为双单体附加系,其核型公式为2n=44=36m(3SAT)+4sm+1m+1m,核型类型为1A。通过对染色体的形态、短臂和长臂的长度、臂比及相对长度系数进行分析,可初步推断杂种F-3附加的可能是母本的7号和21号染色体。     

小麦-黑麦1RS/1BL新易位系的创制和分子细胞遗传学鉴定

利用普通小麦（Triticum aestivum L．）品种小偃6号与黑麦（Secale cereale L．）品种德国白粒杂交，选育出一批带有黑麦抗病性状的小偃6号类型种质材料。应用连续C-分带-基因组原位杂交（sequent C-banding-GISH）技术对上述材料进行染色体组成分析，筛选出2个小麦-黑麦1RS/1BL纯合易位系BC152-1-1和BC01-89-1。其中，BC152-1-1（2n=42）除含有1对1RS/1BL易位染色体外，未见其他染色体变异；BC01-89-1（2n=43）除含有1对1RS/1BL纯合易位染色体外，还附加1条两端缺失的3R染色体。高分子量麦谷蛋白亚基（HMW-GS）组成分析和品质分析结果表明，BC152-1-1和BC01-89-1不仅含有来自小偃6号的14＋15优质亚基，而且其蛋白质含量、湿面筋含量和SDS沉降值等品质性状都得到显著改良。     

甘蔗与蔗茅杂交F2BC1代的染色体遗传分析

为更有效的将蔗茅杂交后代应用于现代甘蔗新品种的选育及对旧有甘蔗品种进行改良提供科学依据,采用压片法制备甘蔗与蔗茅(2n=20)杂交的F2及F2BC1子代及其亲本材料的染色体玻片,对其杂交获得的F2及F2BC1世代材料进行染色体数目的传递分析,以探索其染色体传递机制。结果表明,各后代材料的体细胞染色体数目均不恒定;双亲染色体在F2代04/14中以“2n+n”方式进行传递,在F2BC1代中均以“n+n”的方式进行传递。研究结果可为这些材料在甘蔗育种中的进一步利用提供细胞学依据。     

大白菜-结球甘蓝易位系外源染色体区段基因标记的开发与应用

为了利用基因标记对大白菜-结球甘蓝易位系进行鉴定,针对大白菜和结球甘蓝共线性基因序列差异位点设计引物,以大白菜85-1和结球甘蓝11-1为试材,进行了多态性标记的筛选,并在大白菜-结球甘蓝易位系、易位系自交后代及大白菜和结球甘蓝不同商品种间进行了可利用性鉴定。结果表明,根据大白菜和结球甘蓝263个共线性基因共设计特异引物171对,66对引物在大白菜和结球甘蓝间表现出多态性扩增,所占比例为38.60%。66个基因标记中,基于大白菜基因序列获得的2个和基于结球甘蓝基因序列获得的48个,可作为结球甘蓝相对大白菜特异的基因标记,并成功用于大白菜-结球甘蓝易位系AT1-41和AT1-47及AT1-47自交后代的鉴定。进一步利用这66个基因标记在4个大白菜和4个结球甘蓝商品种中进行了PCR扩增,有52个标记能将供试的大白菜品种和结球甘蓝品种完全鉴定出来,有11个标记在部分品种中表现出多态性。结果为深入研究大白菜-结球甘蓝易位系外源基因的表达、调控、互作和标记辅助育种奠定了基础。     

携带抗黄矮病基因染色体的分离

抗黄矮病小麦一中间堰麦草异附加系Z2 (2n=44)携带一对完整的中间僵麦草染色体,用Z2作母本与普通小麦品种中8601杂交,获得杂种F1(2n=43=21Ⅱ+1I)。利用激光显微切割技术将F1花粉母细胞减数分裂中期I及后期I的呈单价体的中间僵麦草染色体分离出来,经去蛋白、Sau3AI酶切后,进行PCR体外扩增。结果表明利用激光显微切割可分离     

抗白粉病小麦新种质的选育及细胞学鉴定

利用杂交、回交、自交相结合的方法从小麦烟农15与中问偃麦草（Thinopyrum intermedium（Host）Bark worth and Dewey,ElE1E2E2StSt,2n=6x=42）杂交后代（BC3F6）中选出抗白粉病种质系SN 996221。在对其白粉病抗性等主要农艺性状鉴定的基础上,进行了细胞学分析。结果表明：SN996221高抗小麦白粉病,其抗性可能来源于中问偃麦草;其根尖细胞染色体数目为2n=42,花粉母细胞减数分裂中期I（PMC MI）染色体构型为2n=21Ⅱ,与普通小麦的杂种F1PMC M I大多数细胞能观察到2个单价体,染色体构型为2n=1.02I＋20.49Ⅱ,SN 996221可能是一个小麦一中间偃麦草的异代换系。     

一种紫色大白菜细胞质不育系的分子鉴定

为了获得紫色大白菜细胞质不育系的特异序列,鉴定该不育系所属的不育类型,应用设计的 orf138上、下游引物PCR扩增6份材料:紫色大白菜CMS不育系,保持系07-721,杂交F1,3个回交BC1单株BC1-1、BC1-2和BC1-3.对获得的差异片段进行克隆、测序,同源性比较.结果表明,在紫色大白菜CMS不育系、杂交F1、3个回交BC1单株上均扩增到309 bp的特异产物,而保持系07-721没有扩增产物.测序和同源性比对结果表明,紫色大白菜CMS的orf138与萝卜Ogura不育系的orf138、芸薹属作物与萝卜Ogu CMS体细胞杂种的orf138同源性均达到99%,E值为2e-155.证明了紫色大白菜CMS不育系为一种改良的Ogura萝卜细胞质不育系,同时初步探讨了该不育系和紫色基因的应用前景.     

小麦-长穗偃麦草3E二体附加系与小麦-杀配子染色体2C二体附加系杂交后代的细胞学鉴定

为了创造小麦-长穗偃麦草染色体易位系,本研究将“中国春”-长穗偃麦草3E二体附加系与“中国春”-柱穗山羊草2C二体附加系进行了正反交、F1代自交和回交,利用细胞遗传学等方法对杂种后代进行了鉴定。以“中国春”-长穗偃麦草3E二体附加系为母本的杂交组合,其杂交当代结实率平均为37.3%,而以“中国春”-杀配子染色体2C二体附加系为母本的杂交组合,其平均结实率为28.19%,二者差异显著（P<0.05）。杂种F1代自交结实率平均为31.45%,用“中国春”-长穗偃麦草3E二体附加系为父本的F1代回交结实率为38.82%,二者差异显著（P<0.05）。在杂交后代有丝分裂和减数分裂中观察到了染色体畸变现象,说明杀配子染色体2C在配子的形成过程中起作用。这些研究结果为进一步创制小麦-长穗偃麦草3E染色体易位系奠定了基础。     

甘蓝型油菜附加系与芸薹属A基因组杂交F1的获得与鉴定

以甘蓝型油菜-萝卜d染色体附加系do和菜心为材料,通过有性杂交途径获得了F1杂种,并对F1杂种进行了形态学、细胞学和分子标记鉴定。结果表明：附加系do与菜心A3间的正反交均可得到种子;除反交A3×do获得的少部分种子为假杂种外均为真杂种;真杂种的形态特征偏向于附加系do,细胞DNA相对含量介于其亲本之间。     

采用SSR标记辅助选育具有Xa22(t)的云南高原粳稻新种质

以高原粳稻新品种滇粳优1号为轮回亲本,携带Xa22(t)基因的云南地方稻种扎昌龙为供体亲本,回交后代BC3F1290株和BC3F2290个株行为供试材料,采用与Xa22(t)紧密连锁标记RM224及其它11对SSR．标记进行辅助选择。290株BC3F1个体在RM224位点上杂合基因型个体的比率为21．04％;其它11对SSR．标记位点的轮回亲本纯合基因型个体比率平均为93．07％,但不同染色体标记位点上纯合基因型的比率不同。用云南高原粳稻上的白叶枯病优势菌株YH24对亲本、BC3F1单株和BC3F2株行接种鉴定,BC3F1中RM224位点上杂合基因型的61个植株表现为抗至中抗,RM224位点上滇粳优1号纯合基因型单株都表现为感病;由RM224位点杂合基因型BC3F1单株衍生的61个BC3F2代株行表现为抗、感分离。     

四倍体大白菜的选育

利用二倍体和四倍体大白菜,通过正反交,连续6年共做52个组合,从1985年的水仙花(四倍体)×后36高(二倍体)和1987年的BP058(二倍体)×水仙花(四倍体)两个组合得到了少量杂交种,经系谱选择并在人工气候室加代,提高孕性,均于第四代基本稳定。1989年将这两个杂交种分别定名为翠宝和翠绿。它们具有多倍体植物叶厚、叶面有泡状突起、蕾大、花大、气孔也大的特点,经染色体镜检,染色体数2n=4x=40。这两个品种生长速度快,生育期80天左右,包球紧实,抗病性强,品质优良,适口性好,耐贮藏运输,亩产7000～7500kg。     

大白菜DREB类转录因子cDNA的克隆及植物表达载体的构建

以干旱处理的大白菜自交系85-1为材料,利用RT-PCR技术获得了大白菜DREB类转录因子基因的cDNA编码序列,命名为BcDREB1(GenBank登录号为:EU924266).序列分析表明,BcDREB1核苷酸序列长663 bp,编码214个氨基酸,含有一个典型的AP2结构域,具有DREB转录因子的典型特征.将该基因的cDNA编码序列连接到植物表达载体pCAMBIA2301中,成功构建了大白菜BcDREB1基因的植物表达载体pCAM-BcDREB1,为进一步通过转基因技术研究该基因的功能奠定了基础.     

Assessing success in gene transfer betweenLolium multiflorum andFestuca arundinacea

Summary AFestuca arundinacea (2n=6x-42) plant with three PGI/2 homoeoalleles marking three homoeologous chromosomes was crossed with aLolium multiflorum plant (2n=4x=28) with a different PGI/2 phenotype to give a pentaploid hybrid (2n=5x=35) with five chromosomes each marked by a different PGI/2 allele. This hybrid plant was backcrossed twice with diploidL. multiflorum (2n=2x=14) with a different PGI/2 phenotype. Numbers of interspecific recombinants involving chromosomes marked by PGI/2 were then determined in both backcross generations. In the BC1, recombinants involving only one PGI/2 allele were found but in the BC2, all three homoeologousF. arundinacea chromosomes carrying the PGI/2 locus recombined withLolium with one in greater frequency and the others in equal but lower frequency. The evidence supports claims made forF pratensis (2n=2x=14) andF. arundinacea var.glaucescens (2n=4x=28) being progenitors forF. arundinacea.     

通过标记辅助回交育种改良优质水稻保持系金山B-1的稻瘟病抗性

金山B-1是本室育成的一个优质水稻雄性不育保持系。为了改良金山B-1的稻瘟病抗性,我们以水稻品系75-1-127为供体,通过标记辅助连续回交将显性广谱抗稻瘟病基因Pi-9导入到金山B-1中。已知Pi-2与Pi-9等位或紧密连锁。根据前人报道的Pi-2的双侧标记和公共数据库提供的水稻基因组序列信息,我们开发了一个在金山B-1和75-1-127之间表现多态的SSR标记SRM22。该标记与Pi-9基因紧密连锁,估计与Pi-9的物理距离为309Kb,换算成遗传距离为0.73cM。在各世代皆利用SRM22对目标基因进行跟踪,并结合形态性状进行背景选择。在BC3F1代,将中选单株与不育系金山A-1进行杂交并检查其后代的育性,以测验这些单株的不育保持性。在BC3F2代,根据抗病标记、不育保持性(根据BC3F1推断)及形态性状,选得5个符合需要的单株,由此得到5个抗病性得到改良的金山B-1近等基因系(BC3F2:3)。抗病鉴定表明,所有育成株系的抗性水平皆显著高于金山B-1,说明抗病基因确实已经导入金山B-1,利用SRM22标记进行选择是可靠的。但值得注意的是,所有育成株系的抗性水平都略低于75-1-127,说明Pi-9的抗病能力会受到遗传背景的影响。     

栽培大麦（Hordeum vulgare L.）与纤毛鹅观草（Roegneria ciliaris (Trin) Nevski）属间杂种F1、F2和BC1的形态和细胞学研究

采用幼胚培养技术,获得了栽培大麦纤毛鹅观草之间的属间杂种。研究了杂种F1,F2和BC1的形态和细胞学特点。结果表明：杂种形态介于双亲之间,不同生育阶段其主要特征分别倾向双亲之一。在结实率和主要经济性状上F2和BC1较F1有相当大的提高,但生育期进展不大。根尖染色体计数和花粉母细胞减数分裂构型分析表明：F1、F2和BC1