小麦基因组的一种简易提取方法

摘要：【研究目的】在综合分析多种提取小麦DNA方法的基础上,改良发展了一种快速简便高效的小麦基因组DNA提取方法。【方法】以春小麦Thatcher和以Thatcher为背景的近等基因系TcLr19,TcLr20, TcLr28为材料,改进后的方法提取的基因组DNA用抗叶锈基因Lr20的STS标记、Lr19和Lr28的SCAR标记、Lr28的SSR 标记进行PCR扩增,【结果】各分子标记都扩增出条带清晰正确的目的片段【结论】这表明该方法能够获得适用于STS、SCAR、SSR标记PCR扩增的高质量的DNA,而且该DNA简易提取方法加快了DNA提取速度、降低了污染源和成本,为大批量提取DNA提供了技术支撑。     

小麦抗叶锈基因Lr24、Lr35的STS、SCAR标记在近等基因系(NILs)上的特异性验证

用一套分别含有不同抗叶锈基因的53个以Thatcher为遗传背景的近等基因系（near-isogeniclines,NILs）对已报道的分别与抗叶锈基因Lr24和Lr35连锁的STS、SCAR进行特异性验证。结果对于与Lr24连锁的STS标记,在53个NILs中只在TcLr24亲本中扩增出片段大小与报道相同的310bp的条带,在TcLr35中也扩增出了一条片段,但片段大小不同于310bp约为270bp。对于与Lr35连锁的SCAR标记,只在TcLr35亲本中扩增出片段大小为900bp的条带,与报道片段大小一致。验证结果表明与抗病基因Lr24和Lr35连锁的STS、SCAR分子标记在NILs中特异性都较好,进一步证明了这两个分子标记可方便地用于小麦抗叶锈基因Lr24、Lr35的分子标记辅助选择育种。     

小麦抗叶锈病基因Lr19的SRAP标记

以Thatcher和23个以Thatcher为遗传背景的小麦抗叶锈病近等基因系及TcLr19与Thatcher杂交的F2植株为材料,首次应用SRAP技术开展小麦抗叶锈病基因Lr19的SRAP分子标记研究,获得一个与小麦抗叶锈病基因连锁的分子标记,命名为M73,与目的基因的遗传连锁距离为2.6 cM,为分子辅助育种、构建密集的遗传图谱和最终实现Lr19基因的克隆奠定基础。     

小麦抗叶锈病近等基因系TcLr41基因的差异表达

为了研究与小麦抗叶锈病相关基因的表达情况,从分子水平阐明小麦的抗病机制.以Thatcher和Thatcher为遗传背景的小麦抗叶锈病近等基因系TcLr41为材料,利用cDNA-AFLP技术,开展了与小麦抗叶锈病基因Lr41相关的差异表达基因研究.共选用180对引物组合对Lr41差异表达的基因进行了分析,获得了61对能够在小麦近等基因系TcLr41和感病对照Thatcher之间扩增出差异条带的多态性引物.获得5对能够扩增出5条对小麦抗叶锈病近等基因系TcLr41具有特异性条带的引物,分别是P-AC/M-CAA、P-AG/M-CAT、P-AG/M-CCC、P-CC/M-CCA、P-GA/M-CAA.将重复性好的4条差异片段进行回收、克隆、测序,经序列同源性检索发现了1条与小麦抗叶锈病基因Lr1编码蛋白同源性较高的序列,其他的3个序列功能未知,研究结果为探明TcLr41的抗病机制和进行该抗病基因的克隆奠定了基础.     

黑麦重复序列在检测小麦品种中外源染色体的应用

本研究根据RAPD引物OPH20在黑麦中扩增出的特异序列pSc20H.2设计一对PCR引物pSc20ht-23/24,以来源于黑麦的小麦抗叶锈近等基因系材料TcLr45及感病对照Thatcher为亲本进行PCR扩增。并对42个小麦抗叶锈近等基因系及103个小麦品种材料进行检测。引物pSc20ht23/24在TcLr45中扩增出一条约750bp的条带,而在Thatcher中无扩增条带。对该特异片段回收、克隆测序为734bp。42个小麦抗叶锈近等基因系检测在TcLr26中扩增出与TcLr45相同的条带,而在同样来源于黑麦的小麦抗叶锈近等基因系TcLr25中未扩增出该条带;中国春-Imperial黑麦附加系1R-7R中除5R外均扩增出该条带;13个1B/1R易位系小麦品种也扩增出该条带;90个地方小麦品种中有16个扩增出该条带,6个品种经系谱分析具有黑麦遗传背景,表明该标记可用于检测小麦中含有的除黑麦5R染色体之外的外源染色质。     

中国小麦LB0288中抗叶锈病基因的鉴定

明确中国小麦LB0288中所含的抗叶锈病基因,找到与其紧密连锁的DNA分子标记。将小麦LB0288和感病小麦品种Thatcher杂交,获得F1、F2代群体,用叶锈菌小FHTT分别对双亲及其杂交后代进行叶锈鉴定并进行标记分析。抗性鉴定结果表明F2代群体时呈现一对显性基因的抗感分离比例,经过亲本和抗感池间标记筛选以及F2代群体的标记检测,位于5DL的SSR标记barc144与抗病基因连锁,遗传距离为5.3 cM,同时Lr1的STS标记与之共分离,根据该基因的抗性特点和染色体位置推断为Lr1。此实验通过抗性鉴定、遗传分析和分子标记等手段确定LB0288中含有小麦抗叶锈病基因Lr1。     

土耳其8个小麦品种农艺性状及抗叶锈性分析

为确定8个来自土耳其的普通小麦品种在我国的应用前景,对其进行全生育期农艺性状观察,并利用44个以Thatcher为背景的近等基因系(单基因系)作为已知基因的鉴别寄主,接种8个小麦叶锈菌致病型进行苗期抗叶锈基因推导,结合成株期抗病鉴定,初步明确了这些品种(系)的抗性和可能携带的抗病基因。利用20个与Lr基因紧密连锁或共分离的分子标记,对8个土耳其小麦品种进行抗叶锈病基因的进一步鉴定。推测YJ000900中可能含有Lr1、Lr3、Lr17、Lr20;YJ000906中可能含有Lr1、Lr17、Lr20;YJ000901、YJ000902、YJ000904、YJ000905、YJ000907中可能含有Lr1;8个材料中均不含Lr9、Lr19、Lr20、Lr21、Lr24、Lr26、Lr28、Lr29、Lr34、Lr35、Lr37、Lr38和Lr47基因。结果表明,来自土耳其的8个小麦材料具有较差的抗叶锈性、抗寒和抗倒伏能力,而且产量低,不适宜于大规模推广种植,也不能作为我国小麦抗叶锈的抗源使用。     

河北省又取得一批植保农药类科研成果

<正>(接上期)10.利用同源序列克隆法发掘小麦抗病相关基因单位名称:河北农业大学评价单位名称:河北省科技成果转化服务中心课题以优良的小麦抗叶锈病基因Lr19为研究对象,以TcLr19、Thatcher及含有其它小麦抗叶锈病基因的近等基因系为材料,利用RT-PCR方法结合RACE技术,获得Lr19抗病相关基因cDNA全长,并对其进行基因结构和功能分析。研究结果:(1)获得了2个通读的NBS-LRR类小麦抗病同源基因S11A11和CIN14。BLASTp比较分析表明,S11A11和CIN14基因均含有NB-ARC保守结构域和多个LRR结构     

75份国内外小麦品种抗叶锈性鉴定及基因分析

为了挖掘小麦抗叶锈病基因,为我国小麦抗叶锈病遗传育种基因库提供更多的选择。选取了75份国内外小麦材料以及36份已知抗叶锈基因载体品种,将这些材料在苗期分别接种14个不同毒力的叶锈菌生理小种,分别鉴定这些不同毒力的生理小种在小麦材料上的发病严重程度;同时提取所有材料的新鲜叶片DNA,选取已经确定的抗叶锈病基因相关联的分子标记特异性引物对75份供试材料进行分子标记检测。结合以上2种方法,推测75份小麦材料中含有的抗叶锈病基因。结果显示,75份小麦材料中含有Lr1、Lr2a、Lr2c、Lr10、Lr11、Lr14a、Lr16、Lr18、Lr20、Lr26、Lr34、Lr37、Lr46这13种已知抗叶锈病基因,这些基因以单基因或多基因聚合的方式存在于小麦品种中。其中,Lr1基因和Lr46基因占比较大,分别高达43%,56%。这些基因单独存在于小麦材料中,并不能表现出良好的抗叶锈性;当几个或者多个基因共同存在于小麦材料中,可以表现出远远高于单一基因的抗叶锈性,与前人研究相符。通过分子标记检测到小麦材料大白春小麦S3中含有Lr1、Lr10和Lr46基因,温室苗期鉴定发现该材料对本研究的11种叶锈生...     

NBS profiling技术在小麦抗叶锈病研究中的应用初探

为了研究NBS profiling技术在小麦(Triticum aestivum L.)抗叶锈病基因中应用的可行性,本研究选用15个小麦抗叶锈病近等基因系和感病亲本Thatcher为材料,建立NBS profiling体系,并进行多态性分析;同时选取含有成株抗叶锈病基因Lr35的近等基因系TcLr35和Thatcher为材料,进行cDNA NBSprofiling,从转录水平上寻找与目的基因Lr35相关的RGA片段.研究结果表明:基因组NBS profiling中所选的16对酶/引物组合中Mse Ⅰ/NBS2、Mse Ⅰ/NBS5和Mse Ⅰ/NBS7均得到了较好扩增结果,多态性高,多态性检出率分别为26.4％、26.4％和23.5％; cDNA NBS profiling中共筛选了52对酶/引物组合进行差异片段的扩增,有多对组合能成功揭示抗感间差异.NBS profiling技术可应用于小麦叶锈病抗病基因的研究中,为该技术在小麦抗叶锈病基因筛选及分子标记研究中的应用奠定了基础.     

叶锈菌诱导的小麦叶片cDNA文库的构建及其质量评价

由小麦叶锈菌(Puccinia triticina)引起的小麦叶锈病在世界各地产麦区均有发生,利用抗病品种是防治该病害最经济、安全、有效的方法.小麦抗叶锈基因Lr19是一个十分有效的抗叶锈基因,自1966年首次将该基因从长穗偃麦草转到普通小麦中,至今仍是一个应用潜力很大的抗病基因.本研究以小麦抗叶锈病近等基因系TcLr19和叶锈菌04-15-8①(生理小种类型THTS)为材料,构建叶锈病菌诱导的小麦叶片cDNA文库.研究结果表明文库的克隆数为4.1×106,插入片段大小在0.5～3.0kb,平均插入片段大小1.0 kb.因此该文库可用于基因克隆与分析,为研究小麦抗叶锈病相关基因提供条件.     

28个小麦微核心种质抗叶锈性分析

选取在成株期表现高、中、低抗叶锈的28个小麦微核心种质,利用39个以Thatcher为背景的近等基因系(或单基因系)作为已知基因的鉴别寄主,接种8个小麦叶锈菌致病型进行苗期抗叶锈基因推导,结合成株期抗病鉴定,初步明确了这些品种(系)的抗性和可能携带的抗病基因。利用19个与Lr基因紧密连锁或共分离的分子标记,对28个微核心种质进行抗叶锈病基因的进一步鉴定,推测新克旱9号可能含有Lr17、Lr2b、Lr14a和Lr33;兴义4号可能含有Lr26、Lr36和Lr37;紫皮可能含有Lr2b和Lr34;大白皮含有Lr1;毕红穗含有Lr1、Lr10和Lr34;中优9507含有Lr10;小白麦、红粒当年老、老麦、蝉不吱、苏麦3号和车锏子含有Lr1和Lr34;红花早可能含有Lr1、Lr34、Lr14a和Lr2b;江西早、泡子麦、三月黄、有芒扫谷旦、阜阳红、成都光头和酱麦可能含有Lr34;敦化春麦和甘肃96可能含有Lr28;欧柔可能含有Lr34、Lr16、Lr11、Lr3bg和Lr33;此外,新克旱9号、兴义4号、红花早、红粒当年老、欧柔、有芒扫谷旦、成都光头、甘肃96、小红皮、定兴寨、中优9507和红冬麦中可能含有未知抗病基因;在这28份种质中,不含Lr9、Lr19、Lr20、Lr21、Lr24、Lr29、Lr35、Lr38和Lr47基因。研究结果表明,测试的微核心种质中含有比较丰富的抗叶锈病基因,可为育种提供丰富的抗源。     

Resistance to leaf rust in cultivars of bread wheat and durum wheat grown in Spain

A set of bread wheat and durum wheat cultivars adapted to Spanish conditions was tested for resistance against leaf rust caused by different pathotypes of Puccinia triticina in field trials and in growth chamber studies. Lower levels of resistance were found in durum wheat than in bread wheat. The most frequent Lr genes found in bread wheat were Lr1, Lr10, Lr13, Lr20, Lr26 and Lr28. In durum wheat, additional resistance genes that differed from the known Lr genes were identified. The level of partial resistance to leaf rust was in general low, although significant levels were identified in some bread wheat and durum wheat cultivars.     

56个小麦品种（系）的苗期和成株抗叶锈鉴定

为了研究中国小麦品种中所携带的抗叶锈基因,对56个小麦品种（系）进行苗期接种推导其中所含有的抗叶锈基因,同时连续2年对供试材料进行田间成株抗叶锈鉴定。通过苗期基因推导结合分子标记辅助检测,结果表明,在36个小麦品种中共鉴定出Lr26、Lr34、Lr1、Lr2a、Lr11、Lr20、Lr30、Lr33和Lr44等9个抗叶锈基因,其中28个品种含有Lr26,Lr1和Lr20分别存在于6个品种中,4个品种含有Lr30,Lr11和Lr44各存在于2个品种中,Lr2a、Lr33和Lr34各自在1个品种中出现。经过2年的田间抗叶锈鉴定共筛选出46个慢锈品种。筛选到的这些苗期和成株抗病品种均可用于小麦持久抗叶锈品种的培育。     

云南小麦品种（系）锈病和赤霉病抗性功能基因的KASP标记检测

利用5个锈病成株期抗性基因的KASP标记Sr2_ger9 3p、Lr34jagger、CSTM4_67G、Lr68-2、VPM_SNP和抗赤霉病基因Fhb1的KASP标记TaHRC-KASP,对云南省育成的42个小麦品种（系）进行检测,旨在筛选出含有目标基因的优异小麦种质,为云南省持久抗病小麦新品种（系）的选育提供材料。结果表明,4个材料含兼抗型成株抗锈病基因Lr34/Yr18/Sr57,频率为9.52%;6个品种（系）含兼抗型成株抗锈病基因Lr67/Yr46/Sr55,频率为14.29%;7个材料含抗慢叶锈病基因Lr68,频率为16.67%;含兼抗型成株抗锈病基因Sr2/Yr30和成株抗叶锈基因Lr37的材料各有1个,频率均为2.38%;未检测出含抗赤霉病基因Fhb1的品种（系）。云麦69、云麦75、云麦56、宜麦1号和宜麦3号等兼有2个成株期抗锈病基因,可作为今后云南持久抗锈病育种的抗源材料。     

小麦抗叶锈病基因Lr45的SSR分子标记

用定位于2A染色体的59对SSR、EST-SSR引物,对小麦抗叶锈病基因Lr45进行分子标记,共筛选出11对揭示TcLr45多态性的引物。用157株F₂抗感群体对这11对引物进一步检测,得到4个与Lr45共分离的SSR标记(Xgwm95、Xgwm47、Xgwm372和Xgwm122)。将经PAGE检测的标记Xgwm95的抗感差异带及Xgwm47的抗性片段进行克隆测序发现其中含有微卫星序列,且均为二核苷酸重复。Xgwm372和Xgwm122经琼脂糖凝胶电泳发现与Lr45的供体黑麦有共同的标记片段,可直接用于分子标记辅助选择。     

‘CPAN 1842’: a new source of adult plant leaf rust resistance in bread wheat

There is worldwide interest in adult plant resistance (APR) because of greater durability of APR to the cereal rusts. Peruvian bread wheat genotype ‘CPAN (Coordinated Project Accession Number) 1842’ (LM 50–53) has shown leaf rust resistance in disease screening nurseries since its introduction in 1977. However, it is susceptible at the seedling stage to several Puccinia triticina (Pt) pathotypes including the widely prevalent 77‐5 (121R63‐1) that infects bread wheat. Inheritance studies showed that CPAN 1842 carried a dominant gene for APR to pathotype 77‐5, which was different from Lr12, Lr13, Lr22a, Lr34, Lr35, Lr37, Lr46, Lr48, Lr49 and Lr68, based on the tests of allelism; and from Lr67, based on genotyping with the closely linked SSR marker cfd71. This gene should also be different from Lr22b as the latter is totally ineffective against pathotype 77‐5. CPAN 1842 therefore appears to be a new promising source of leaf rust resistance. Also having resistance to stem rust and stripe rust, this line can contribute to breeding for multiple rust resistances in wheat.     

山西省小麦主栽品种抗叶锈病研究

选用14个具有不同毒性基因组合的叶锈菌系，推导分析了来自山西省6个育种单位和种子部门的24个重要小麦品种所携带的抗叶锈病基因状况。在供试的44个已知抗叶锈病基因(或基因组合)中，推导出了Lr1，Lr3，Lr13，Lr23，Lr26，Lr30等6个抗叶锈病基因，以单基因或基因组合形式分别分布在19个小麦品种中，其中Lr1，Lr3，Lr26是供试材料的主要已知抗叶锈病基因。成株期抗病性鉴定结果表明，在24个供试品种中，仅有晋麦62号和鲁麦14号两个品种表现出对叶锈病良好的抗性，晋麦31号、晋麦56号和晋麦61号3个品种表现为中抗至中感(杂合类型)，晋春9号、晋春13号、晋偃746—9等12个品种具有慢叶锈病特征。     

Identification of a molecular marker linked to an Agropyron elongatum-derived gene Lr19 for leaf rust resistance in wheat

The leaf rust resistance gene Lr19, transferred from Agropyron elongatum into wheat (Triticum aestivum L.) imparts resistance to all pathotypes of leaf rust (Puccinia recondita f.sp. tritici) in South‐east Asia. A segregating F₂ population from a cross between the leaf rust resistant parent ‘HW 2046’ carrying Lr19 and a susceptible parent ‘Agra Local’ was screened in the phytotron against a virulent pathotype 77‐5 of leaf rust with the objective of identifying the molecular markers linked to Lr19. The gene was first tagged with a randomly amplified polymorphic DNA (RAPD) marker S73₇₂₈. The RAPD marker linked to the gene Lr19 which mapped at 6.4 ± 0.035 cM distance, was converted to a sequence characterized amplified region (SCAR) marker. The SCAR marker (SCS73₇₁₉) was specific to Lr19 and was not amplified in the near‐isogenic lines (NILs) carrying other equally effective alien genes Lr9, Lr28 and Lr32 enabling breeders to pyramid Lr19 with these genes.