普通小麦背景中长穗偃麦草[Lophopyrum elongatum（Host）A．Loeve]E染色体组的RGAP特异标记

利用已知植物抗病基因编码氨基酸保守区域NBS—LRR（核苷酸结合位点-富亮氨酸区域）设计了42个简并引物组合，运用抗病基因类似物多态性（resistance gene analog polymorphism，RGAP）分子标记技术，对中国春、中国春-长穗偃麦草双二倍体及其附加系和代换系基因组DNA进行PCR扩增。结果表明，共有38对引物组合获得扩增产物，其中35对在普通小麦中国春、中国春-长穗偃麦草双二倍体中能扩增出多态性，平均每个引物组合扩增出38．5个片段。在普通小麦背景下，共获得275条长穗偃麦草E基因组多态件谱带，占扩增总谱带数的17．44％，揭示出在普通小麦背景下E基因组和普通小麦A、B、D基因组间的高丰度遗传变异。另外，利用RGAP分子标记技术，构建了一套完整的长穗偃麦草1E～7E染色体的特异RGAP标记。为小麦背景中长穗偃麦草外源遗传物质的快速检测提供了新途径。     

普通小麦背景中长穗偃麦草[Lophopyrum elongatum(Host) A. Lve]E染色体组的RGAP特异标记

利用已知植物抗病基因编码氨基酸保守区域NBS-LRR(核苷酸结合位点-富亮氨酸区域)设计了42个简并引物组合,运用抗病基因类似物多态性(resistance gene analog polymorphism,RGAP)分子标记技术,对中国春、中国春-长穗偃麦草双二倍体及其附加系和代换系基因组DNA进行PCR扩增。结果表明,共有38对引物组合获得扩增产物,其中35对在普通小麦中国春、中国春-长穗偃麦草双二倍体中能扩增出多态性,平均每个引物组合扩增出38.5个片段。在普通小麦背景下,共获得275条长穗偃麦草E基因组多态性谱带,占扩增总谱带数的17.44%,揭示出在普通小麦背景下E基因组和普通小麦A、B、D基因组间的高丰度遗传变异。另外,利用RGAP分子标记技术,构建了一套完整的长穗偃麦草1E~7E染色体的特异RGAP标记。为小麦背景中长穗偃麦草外源遗传物质的快速检测提供了新途径。     

长穗偃麦草（Agropyron elongatum,2n=14)与普通小麦间的多态性及E组染色体的特异RAPD标记

以普通小麦中国春、长穗偃麦草及其7个二体异附加系为材料,用26个10碱基随机引物进行随机扩增,以检测普通小麦与长穗偃麦草间的多态性并建立长穗偃麦草染色体特有的RAPD标记。实验结果表明:26个引物在中国春及长穗偃麦中共扩增出180条带,其中中国春121条,长穗偃麦草94条,二者相同的带只有35条,仅占19.44％,另外80.56％的带在二者间揭示了多态性,从分子水平揭示二者基因组间存在着较高水平的多态性。有三个引物OPE—05、OPF—03和OPF—15分别在两亲本间揭示了多态性,同时这一多态性带也分别出现于双二倍体及1E、3E染色体的附加系中,其片段大小分别为1300bp、700bp、400bp,因而OPE—05_(1300)、OPF—03_(700)和OPF—15_(400)分别是1E和3E染色体的特异RAPD标记,可以用来快速地跟踪鉴定1E和3E染色体并应用于偃麦草属的研究中。     

长穗偃麦草（Agropyron elongatum,2n=14）与普通小麦间的多态性及E …

以普通小麦中国春,长穗偃麦草及其７个二体异附加系为材料,用２６个１０碱基随机引物进行随机扩增,以检测普通小麦与长穗偃麦草间的多态性并建立长穗偃麦草染色体特有的ＲＡＰＤ标记。实验结果表明：２６个引物在中国春及长穗偃麦中共扩增出１８０条带,其中中国春１２１条,长穗偃麦草９４条,二者相同的带只有３５条,仅占１９．４４％,另外８０．５６％的带有二者间揭示了多态性,从分子水平揭示二者基因组间存在着较高水平的     

基于抑制消减杂交开发长穗偃麦草(Lophopyrum elongatum)特异分子标记

分别以二倍体长穗偃麦草和普通小麦中国春的基因组DNA作实验组和对照组,运用抑制消减杂交(SSH)技术去除2个基因组DNA之间的同源序列, 获得长穗偃麦草特异的DNA片段构建的单向抑制消减文库,并对随机克隆测序。根据测序结果设计引物,获得36个长穗偃麦草基因组特异分子标记,成功率高达69.2%。这些标记均能在具有长穗偃麦草E染色体的不同小麦背景和不同世代中稳定表现,可用于小麦背景中跟踪长穗偃麦草染色体或片段。     

小麦-十倍体长穗偃麦草抗白粉病新种质的鉴定与分析

十倍体长穗偃麦草是普通小麦遗传改良的重要材料。对从十倍体长穗偃麦草与普通小麦衍生后代中选育的2个株系(10-1-3-1和10-1-3-2)进行形态学和分子细胞学检测。结果表明:在田间自然发病条件下,10-1-3-1高抗白粉病,而10-1-3-2高感白粉病;二者根尖细胞染色体数均为2n=42,基因组原位杂交表明10-1-3-1的一对染色体短臂被长穗偃麦草遗传物质所替换,而10-1-3-2没有明显的杂交信号;利用长穗偃麦草E基因组的特异引物p Le UCD2对2个株系及其亲本进行PCR检测,发现10-1-3-1扩增出长穗偃麦草特异DNA条带,进一步证明其含有长穗偃麦草的遗传物质;269(96.1%)对SSR和EST-SSR引物在2个株系间表现单态扩增,表明这两个材料的遗传组成基本一致。以上结果表明,10-1-3-1是一个小麦-十倍体长穗偃麦草易位系,可以作为小麦抗病改良的亲本材料。本研究为小麦抗白粉病育种提供新的种质资源,有助于育种方面的深入探讨与利用。     

基于SLAF-seq技术开发长穗偃麦草染色体特异分子标记

长穗偃麦草1E及7E染色体上带有重要的抗赤霉病基因, 开发大量相关染色体特异分子标记有助于准确定位抗性基因及获得可用于辅助育种紧密连锁的标记。基于SLAF-seq技术, 获得了368个长穗偃麦草1E染色体特异片段, 随机选取80个特异片段设计引物, 开发了20个长穗偃麦草1E染色体特异分子标记、2个长穗偃麦草基因组特异分子标记及26个其他特异分子标记, 效率达60%。用这些特异标记能稳定检测出不同小麦–长穗偃麦草衍生材料中的1E染色体或片段。通过标记与优良性状的共分离特性, 获得与相关基因紧密连锁的标记, 将为小麦抗性育种中的分子标记辅助选择提供依据。     

硬粒小麦-长穗偃麦草附加系、代换系和易位系的创制

通过小麦与长穗偃麦草远缘杂交创制附加系、代换系及易位系是小麦遗传改良中利用长穗偃麦草优良基因的重要途径。本研究将长穗偃麦草特异分子标记、染色体计数、基因组原位杂交(GISH)及非变性原位杂交(ND-FISH)等多种方法相结合,对硬粒小麦Langdon(AABB)与小偃麦8801(AABBEE)的杂交后代群体进行分子细胞学鉴定,创制出硬粒小麦-长穗偃麦草3E、6E染色体双体附加系Du-DA3E和Du-DA6E,硬粒小麦-长穗偃麦草1E(1B)染色体双体代换系Du-DS1E(1B)以及硬粒小麦-长穗偃麦草1AS-1EL染色体易位系Du-T1AS·1EL。创制的4个种质中长穗偃麦草染色体均能稳定遗传,这不仅增加了硬粒小麦-长穗偃麦草附加系和代换系的类型,还为后续利用长穂偃麦草优良基因改良小麦提供了特殊种质资源。     

小麦分子标记在长穗偃麦草的通用性

利用小麦的600对SSR、391对EST-SSR、35对STS和149对PLUG引物分别对普通小麦品种YN001和十倍体长穗偃麦草基因组DNA进行扩增,旨在分析不同标记在长穗偃麦草的通用性。398(66.3%)对SSR、294(75.2%)对EST-SSR、33(94.3%)对STS和126(84.6%)对PLUG引物在长穗偃麦草有清晰的扩增条带,4种类型引物在长穗偃麦草和小麦间表现多态扩增的引物比例分别为61.0%、68.0%、82.9%和79.9%,表明这4种引物均可以用于长穗偃麦草的遗传研究,但STS和PLUG引物效果优于SSR和EST-SSR。进一步分析基因组SSR和EST-SSR引物的核心单元组成,发现二者在长穗偃麦草有效扩增的引物以二核苷酸和三核苷酸重复为主要类型。     

小麦微卫星标记在中间偃麦草中通用性研究

利用分布于普通小麦整个基因组的525对微卫星引物,对其在普通小麦与中间偃麦草(Thinopyrumintermedi-um)之间的通用性及其亲缘关系进行了分析。结果表明:202对引物在小麦和中间偃麦草间多态性扩增,所占比率为38.4%,小麦的A,B,D3个基因组多态性引物所占比率分别为34.6%,36.9%和42.2%;说明普通小麦SSR引物在中间偃麦草之间具有通用性,小麦D基因组与中间偃麦草亲缘关系要远于A,B基因组与中间偃麦草关系,表明小麦的A,B,D基因组之间存在遗传差异性。     

Fusarium head blight resistance derived from Lophopyrum elongatum chromosome 7E and its augmentation with Fhb1 in wheat

The objective of this study was to assess the effectiveness of Fusarium head blight (FHB) resistance derived from wheatgrass Lophopyrum elongatum chromosome 7E and to determine whether this resistance can augment resistance in combination with other FHB resistance quantitative trait loci (QTL) or genes in wheat. The ‘Chinese Spring’–Lophopyrum elongatum disomic substitution line 7E(7B) was crossed to three wheat lines: ‘Ning 7840’, L3, and L4. F₂ populations were evaluated for type II resistance with the single‐floret inoculation method in the greenhouse. Simple sequence repeat markers associated with Fhb1 in ‘Ning 7840’ and L4 and markers located on chromosome 7E were genotyped in each population. Marker–trait association was analysed with one‐way or two‐way analysis of variance. The research showed that, in the three populations, the average number of diseased spikelets (NDS) in plants with chromosome 7E is 1.2, 3.1 and 3.2, vs. NDS of 3.3, 7.2 and 9.1 in plants without 7E, a reduction in NDS of 2.1, 4.1 and 5.9 in the respective populations. The QTL on 7E and the Fhb1 gene augment disease resistance when combined. The effect of the QTL on 7E was greater than that on 3BS in this experiment. Data also suggest that the FHB resistance gene derived from L. elongatum is located on the long arm of 7E.     

Chromosomal location of genes for resistance to powdery mildew in <Emphasis Type="Italic">Agropyron cristatum</Emphasis> and mapping of conserved orthologous set molecular markers

Agropyron cristatum exhibits resistance to Blumeria graminis f. sp. tritici. Disomic and ditelosomic chromosome addition lines of A. cristatum in ‘Chinese Spring’ wheat were utilized to determine which A. cristatum chromosomes carry resistance gene(s). Resistance is conferred by gene(s) on chromosome arms 2PL and 6PL. The availability of molecular markers capable of detecting these chromosome arms in a wheat background would be very useful for marker-assisted introgression of 2PL and 6PL chromatin into common wheat. With this aim, 170 wheat conserved orthologous set (COS) markers (92 and 78 from wheat homoeologous groups 2 and 6 respectively) were assessed for their utility in A. cristatum. A total of 116 (68.2%) COS markers successfully amplified product in A. cristatum and 46 (40.0%) of these markers were polymorphic between A. cristatum and common wheat. From marker loci mapping on wheat homoeologous group 2 chromosomes, 23 markers (34.9%) were polymorphic between A. cristatum and common wheat and from them 13 markers were assigned to chromosome arm 2PL and six markers were mapped to chromosome 4P of A. cristatum showing that this chromosome is related to wheat homoeologous group 2. From marker loci mapping on wheat homoeologous group 6 chromosomes, 23 (46.0%) markers were polymorphic between A. cristatum and common wheat and from them 17 markers were located on chromosome 6P, six of them were mapped to chromosome arm 6PS and five to chromosome arm 6PL, respectively. The specific COS markers allocated on the long arms of chromosomes 2P and 6P may have a role in marker-assisted screening in wheat breeding for powdery mildew disease resistance.     

Resistance to barley yellow-dwarf-virus disease in derivatives of crosses between hexaploid wheat and species of Lophopyrum (Triticeae; Poaceae)

Among the wheatgrasses that are possible sources of genetic resistance for wheat to barley yellow-dwarf-virus disease (BYD) are those that have been commonly subsumed under the name Agropyron elongatum (Host) P. Beauv. Two of these wheatgrass species are the diploid Lophopymm elongatum (Host) Á. Löve (2n = 2x = 14) and the decaploid L. ponticum (Podp.) Á. Löve (2n = 10x = 70). These two species, the addition and substitution lines of L. elongatum chromosomes in hexaploid wheat (Triticum aestivum L.), and derivatives of hybrids between hexaploid wheat and L. ponticum, were screened for resistance to BYD, as defined by visual symptoms in field-grown plants. The two species, an amphiploid derived from L. elongatumבChinese Spring’ wheat, and the derivatives involving L. ponticum chromosomes were all highly resistant. The substitution and addition lines of L. elongatum chromosomes in ‘Chinese Spring’ revealed that the genetic control of resistance in L. elongatum must be complex, with more than one critical locus involved. Chromosomes 2E and 5E are involved and there are lesser contributions to resistance from the remaining wheatgrass chromosomes. One highly resistant derivative was determined to have only three pairs of L. ponticum chromosomes. It has a wheat-like morphology and shows promise for further characterization.     

宁麦13选系的遗传多样性及品质差异

系统选择是新品种选育的有效方法, 也是修饰育种的重要途径, 群体内剩余变异和天然杂交是系统选择的来源基础。为探讨其分子生物学基础, 利用25对SSR引物对宁麦13的65个选系进行了位点多态性分析。结果表明, 每位点的遗传多样性指数为0~0.57, 平均遗传多样性指数为0.08, 仅有9对引物呈现多态性, 从基因型水平为系统选择提供了理论依据。对宁麦13的9个选系的分析表明, 硬度基因型全部表现为Pina-D1a/Pinb-D1b, Pinb-D1b可能来源于天然异交。角质度受环境影响大, 遗传力较低, 应结合角质度和硬度基因标记辅助选择提高籽粒品质的早代选择效率。系统选择可对重要农艺或品质性状进行改良。     

大豆品种RGA分析与疫霉根腐病抗性鉴定

采用7个具有不同毒性基因的大豆疫霉菌株, 对黄淮地区48个优良大豆种质资源进行了苗期接种鉴定, 筛选出一批具有不同抗性的优异抗源, 说明黄淮地区蕴藏着丰富的大豆抗病资源。以相似系数0.682聚类, 48个大豆品种可以分成8类。同时, 根据抗病基因在保守区域序列同源性的原理, 利用RGA-PCR方法对48个品种的遗传多样性进行分析, 从48个大豆品种的抗病基因同源序列中共扩增出53条谱带, 各品种之间谱带较清晰且呈现明显的多态性, 以相似系数0.746聚类, 48个大豆品种可以分成7类。尽管抗性表型和RGA聚类的类与类之间没有一一对应关系, 但抗谱广的品种, 能较好地聚在一类, 如丰收黄、科丰36、即墨油豆等。因此, 综合利用抗性表型和RGA分析可以为大豆疫霉根腐病抗性基因鉴定、品种的培育和合理布局提供一定的理论依据。     

基于EST-PCR的簇毛麦染色体特异分子标记筛选及应用

为定位、转移和利用簇毛麦有益基因, 通过花粉辐射, 获得一批包括小麦-簇毛麦易位染色体的异染色体系。为了鉴定这批材料中的簇毛麦染色体身份, 根据水稻、小麦的EST序列合成了240对STS引物, 其中34对引物在普通小麦中国春与簇毛麦间存在多态性;进一步对亲本及簇毛麦二体异附加系进行PCR扩增分析, 标记CINAU32_-300可追踪簇毛麦1V染色体, 标记CINAU33_-280、CINAU34_-510、CINAU35_-1100、CINAU36_-380和CINAU37_-400可追踪簇毛麦2V染色体, 标记CINAU38_-250可追踪簇毛麦3V染色体, 标记CINAU39_-950和CINAU40_-800可追踪簇毛麦4V染色体, 标记CINAU41_-745和CINAU42_-1050可追踪簇毛麦5V染色体, 标记CINAU44_-765和CINAU45_-495可追踪簇毛麦7V染色体。加上本室已开发的2个6V染色体特异标记, 用这些簇毛麦特异分子标记鉴定辐射诱导材料的部分回交后代, 选育出小麦背景中只包含单条簇毛麦染色体的整套1V至7V染色体系, 同时有18条易位染色体的簇毛麦身份得到确定, 表明这些标记可以用来快速检测普通小麦背景中的簇毛麦染色体或染色体片段。     

小麦品种中梁22抗条锈病基因的遗传分析和分子作图

对中梁22/铭贤169杂交F₂群体苗期抗条锈病鉴定及中国春单体系抗病基因的染色体定位发现, 中梁22携带1个显性(暂命名YrZhong22)和1个隐性抗病基因, 前者位于5B染色体。由中梁22´铭贤169的F₂群体构建抗病、感病池, 用SSR标记结合集群分离分析法(BSA), 建立了与YrZhong22连锁的4个微卫星标记Xwmc289、Xwmc810、Xgdm116和Xbarc232, 并将YrZhong22定位于小麦5BL染色体。YrZhong22与相邻微卫星位点Xwmc810和Xgdm116的遗传距离分别是2.7 cM和4.4 cM。系谱分析及分子标记分析表明, YrZhong22可能是一个来自中间偃麦草的新抗条锈病基因。     

棉花RGAP、DGAP和DDRT标记的定位研究

 根据本实验室已克隆的RGAs和DGAs,设计48条RGAs和4条DGAs特异引物,以“海7124×TM-1”组合的BC₁群体为材料把5个RGAP和2个DGAP标记定位到棉花的染色体上;以一个高抗黄萎病陆地棉品系5026为材料,在接种黄萎病菌后不同时期提取根部RNA,用mRNA差异显示（DDRT-PCR）技术,获得164个差异片段,根据这些片段设计34对DDRT引物。用已构建好的“海7124×军棉1号”组合的F₂群体,将3个RGAP和5个DDRT定位到了相应的染色体上。用Joinmap3.0软件把两张连锁图谱整合为一张图谱,并将这些标记与抗黄萎病QTLs进行连锁分析。