小麦B染色体组起源的新探索

以圆锥小麦、一粒小麦以及B染色体组可能的供体种(拟斯卑尔脱山羊草、沙融山羊草、西尔斯山羊草、两角山羊草和高大山羊草)作母本,与黑麦属的五个种杂交。结果表明,圆小麦与森林黑麦杂交不成功,与栽培黑麦和山地黑麦杂交一般只产生无胚乳的种子,与非洲黑麦和瓦维洛夫黑麦杂交则结出正常的种子。这种可杂交性特点是B染色体组提供的,在所有可能的B染色体组的供体种中,只有拟斯卑尔脱山羊草和沙融山羊草具有上述可杂交性特点,表明这两个种是B染色体组的供体种。     

小麦属与簇毛麦属的可杂交性研究

以普通小麦、四倍体小麦及其各染色体组供体种为母本,与一年生簇毛麦(Haynalida villosa,2n=14)和四倍体多年生簇毛麦(H.hordeacea,2n=14)杂交,研究了小麦属与簇毛麦属的可杂交性。结果表明,乌拉尔图小麦(AA)、拟斯卑尔脱小麦(SS)和节节麦(DD)与一年生簇毛麦的杂交率分别为1.8％、2.4％和82.4％,它们与多年生簇毛麦的杂交率分别为7％、0.8％和38.6％,上述各组合中,除乌拉尔图小麦与两种簇毛麦的组合能产生出正常的种子外,其余四组合所结的种子均不能正常发芽。圆锥小麦与两种簇毛麦的杂交率分别为0.9-8.8％和1.2-19.6％,所结种子大都能正常发芽。圆柱小麦与两种簇毛麦的杂交率分别为1.1％和1.5％,所结种子都不能正常发芽。普通小麦与两簇种毛麦的可杂交性同普通小麦与栽培黑麦的情况相似,它们可能受小麦的同一遗传系统控制。     

四川小麦地方品种与节节麦和黑麦的可杂交性

对三十个四川小麦地方品种与节节麦和黑麦的可杂交性进行了观察、研究,结果表明: “中国春”所含有的高亲和性基因kr_1、kr_2在四川地方品种中普遍存在;小麦—节节麦和小麦—黑麦可杂交性受不同的遗传系统控制;除kr_1、kr_2外,普通小麦中至少还存在两对基因,一对基因(kr_3)对小麦—黑麦可杂交性起作用,另一对基因(kr_4)对小麦—节节麦可杂交性起作用。四川地方品种中,存在有与黑麦和(或)节节麦亲和性很高的品种(系)。     

中国几个特有普通小麦起源研究

应用染色体组分析法,对几个中国特有普通小麦的起源问题作了初步探讨。结果表明:中国特有普通小麦与斯卑尔脱小麦有1—2对染体差异较大。中国特有普通小麦可分为新疆稻麦与云南铁壳麦、西藏半野生小麦、“四川白麦子”两个独立类群;类群间在B组有2对染体存在差异,其中1对可以确定为6B。两个类群可能起源于中国,分而于新疆及黄河中游地区的节节麦可能是D组供体。     

拟斯卑尔脱山羊草的FISH核型分析

【目的】建立拟斯卑尔脱山羊草的FISH核型,分析明确不同来源拟斯卑尔脱山羊草的FISH核型特点,比较不同拟斯卑尔脱山羊草及其与普通小麦的FISH核型差异。【方法】以荧光标记的寡核苷酸Oligo-pTa535和Oligo-pSc119.2为探针,利用荧光原位杂交(fluorescence in situ hybridization,FISH)技术分析pTa535和pSc119.2在不同拟斯卑尔脱山羊草、四倍体小麦和普通小麦染色体上的杂交信号分布特点;以禾本科植物着丝粒专化寡核苷酸Oligo-CCS1为探针,明确拟斯卑尔脱山羊草的着丝粒位置,测量拟斯卑尔脱山羊草染色体相关参数;通过FISH核型比较明确不同拟斯卑尔脱山羊草及其与小麦核型的多态性差异。【结果】Oligo-pTa535主要分布在小麦的D和A组染色体上,在小麦的B组染色体上仅有零星分布,在5份拟斯卑尔脱山羊草的染色体中未显示Oligo-pTa535杂交信号。Oligo-pSc119.2杂交信号主要分布在小麦的B组染色体上,在小麦的A、D组染色体中分布较少,但在5份拟斯卑尔脱山羊草染色体上均有广泛分布。根据Oligo-pTa535和Oligo-pSc119.2杂交信号在小麦染色体上的分布特点,可以将小麦的不同染色体相互区分开来。Oligo-pSc119.2杂交信号在不同倍性、不同品种的小麦B组染色体上的分布特点基本相似,而不同来源拟斯卑尔脱山羊草的Oligo-pSc119.2的FISH核型差异较大,甚至在同一细胞内的2条同源染色体上Oligo-pSc119.2杂交信号的分布也具有明显差异。不同来源的拟斯卑尔脱山羊草与小麦B染色体组的FISH核型存在明显差异。PI542238的7对染色体均为中间着丝粒染色体,核型公式为2n=14=14m。其余4份拟斯卑尔脱山羊草的4S染色体均为近中着丝粒染色体,其余染色体均为中间着丝粒染色体,核型公式皆为2n=14=12m+2sm。【结论】拟斯卑尔脱山羊草染色体上含有丰富的与pSc119.2高度同源的重复序列,不含有与pTa535高度同源的重复序列。不同来源的拟斯卑尔脱山羊草之间以及同一来源的拟斯卑尔脱山羊草的个体间甚至同一个体内的同源染色体间在pSc119.2的分布上均具有遗传多样性。以Oligo-pSc119.2为探针建立的拟斯卑尔脱山羊草染色体FISH核型与小麦B组染色体的核型具有显著差异。利用荧光标记的Oligo-pTa535和Oligo-pSc119.2为探针进行FISH分析,可以准确区分拟斯卑尔脱山羊草的不同染色体,并能将拟斯卑尔脱山羊草与小麦的染色体区分开来。     

普通小麦与某些杂草黑麦和野生黑麦的可杂交性研究

1982～1984年间,用与栽培黑麦杂交难易程度不同的五个普通小麦品种(系)和三个品种间杂种F_1作母本,以栽培黑麦作父本对照,研究了普通小麦与Secale ancestrale、S.dighoricum、S.segetale,S.anatolicum、S.dal-maticum、S.fragile、S.kuprijanovii和S.montanum的可杂交性。结果表明普通小麦与上述各黑整种的可杂交性同普通小麦与栽培黑麦的情况基本相似。对与栽培黑麦易于杂交和极难杂交的小麦品种,上述各黑麦种的反应是一致的;但对中间类型的品种和亲本一方为易杂交品种的品种间杂种F_1,S.ancestrale和S.fragile的杂交率则显著高于栽培黑麦和大多数其他黑麦种。     

六倍体小麦脆穗性遗传初步研究

选用中国春、云南铁壳麦、西藏半野生小麦、新疆稻麦、斯卑尔脱小麦等品种,对六倍体普通小麦的脆穗性状作了初步研究。结果表明:其脆穗性状传递关系不是单因子,并非表现为脆穗性对坚穗性为显性对隐性的简单传递关系;该性状可能受几对基因控制,且基因间存在互作效应。普通小麦脆穗性状的遗传系统很可能直接来源于其供体祖先种——四倍体小麦。     

小黑麦属一新种

本新种系作者以节节麦(Triticum tauschii,DD,2n=14)作母本,与森林黑麦(Secale sylvestre,RSRS,2n=14)杂交,经染色体加倍而合成的双二倍体,其染色体组为DDRSRS,2n=4x=28。本文详细描述了该新种的形态。考虑到Krolow在1973年合成过类似的双二倍体,因此将本新种定名为Triticale rolowii(克氏小黑麦)。     

遗传转移的MADI过程

单体附加在小麦细胞中的黑麦染色体,在减数分裂过程中高频率地断裂,破碎和丢失。它们同时引起小麦染色体的断裂和丢失。断裂的黑麦和小麦染色体,以较高频率重新融合形成罗伯逊易位。破碎的黑麦染色体的DNA片段,可以整合在小麦染色体上,完成遗传的转移。本研究发现的这种通过染色体的“单体附加一破碎一整合”过程实现遗传转移的方式,简称为“MADI”(美代)过程,为把外源种质导入栽培植物的研究提供了一种有效的方法。     

Q型、AL型和T型小麦雄性不育系恢保特性的比较研究

以Q型、AL型和T型的 6个小麦雄性不育系为母本 ,分别与两个Q型恢复系、3个T型恢复系、印度圆粒小麦、密穗小麦、斯卑尔脱小麦和圆锥小麦 -节节麦双二倍体各 1份进行测交。结果发现 ,印度圆粒小麦、密穗小麦和圆锥小麦 -节节麦双二倍体是这 3种不育系的保持系 ,而其余 6份材料则能很好恢复这 3种不育系的育性。表明Q型、AL型和T型不育系的恢保特性非常相似     

人工合成新小麦的细胞学与农艺性状研究

人工合成小麦被广泛应用于小麦遗传育种及进化研究。本实验对四倍体野生二粒小麦、圆锥小麦、硬粒小麦与节节麦杂交,经染色体自动加倍形成的23个人工六倍体小麦第一代(S1代)的细胞学及农艺性状进行研究。结果表明,不同人工合成小麦的细胞学存在显著差异。四倍体供体母本对减数分裂影响很大。其中,由野生二粒小麦AS285合成的人工小麦的减数分裂很不正常,这可能由于控制减数分裂"二倍体"化的Ph1位点变异所致。减数分裂不正常,会导致其细胞学不稳定。因此,在用人工合成六倍体小麦构建遗传群体或作遗传研究之前,有必要先观察其减数分裂,选择出减数分裂正常的材料用于研究工作。根据本研究,单价体可作为判断减数分裂是否正常的依据。同时,不同人工合成小麦的农艺性状存在显著差异,它们为育种提供了新的资源。     

普通小麦与山羊草叶绿体基因组长度热点突变区的核苷酸序列分析

 检测了Ae. speltoides和Ae. ovata叶绿体基因组的一个长度热点突变区的核苷酸序列，并与普通小麦、四倍体Ae. crassa 以及Ae. squarrosa的相应序列进行了比较分析。从rbcL基因的终止密码子到cemA基因内的HindIII位点，Ae. speltoides和Ae. ovata的核苷酸序列长度分别为2 808 和 2 810bp。与四倍体Ae. crassa的序列相比，在普通小麦和Ae. speltoides中各有一个791 bp的大片段缺失，在Ae. ovata中存在一个793 bp的大片段缺失。Ae. ovata的缺失片段比普通小麦和Ae. speltoides的长2个碱基，推测Ae. ovata的大片段缺失在进化上是独立发生的。Ae. speltoides的大片段缺失与普通小麦的完全相同，支持Ae. speltoides是普通小麦叶绿体基因组供体的假说。除了大片段缺失外，在这个区域还检测到了7 个插入/缺失和15个碱基替换突变。研究结果表明，这个长度热点突变区的核苷酸序列分析是研究小麦与山羊草叶绿体基因组之间遗传变异关系的一个非常有效的途径。     

Cloning and Characterization of Genes Coding for Fructan Biosynthesis Enzymes （FBEs）in Triticeae Plants

Fructan is not only a carbon source for storage but also plays an important role as anti-stress agents in many plant species. Complex fructans having both β-（2,1）- and β-（2,6）-linked fructosyl units accumulate in Triticeae plants commonly. Three enzymes （sucrose： sucrose 1-fructosyltransferase, 1-SST, EC： 2.4.1.99; sucrose： fructan 6-fructosyltransferase, 6- SFT, EC： 2.4.1.10; and fructan： fructan 1-fructosyltransferase, 1-FFT, EC： 2.4.1.100） were involved in fructan biosynthesis in Triticeae plant species. We successfully isolated these genes from tetraploid wheat （Triticum turgidum, genotype： AABB）, common wheat （Triticum aestivum L., genotype： AABBDD） and three wild relatives of common wheat, Triticum urartu Thum. （the origin of the AA genome）, Aegilops speltoides （Tausch） Gren. （the putative source of the SS genome） and Aegilops tauschii Coss. （the source of the DD genome）. Sequence analysis revealed that all the FBEs （fructan biosynthetic enzymes） had three highly conserved functional motifs except 1-SST （EU981912） from tetraploid wheat species only with conserved DPNG. Low pI （isoelectric point） and potential N-glycosylation sites were predicted, which were crucial for protein compartmentation and post-translational process. Analysis on subcelluar localization signals showed that only 6-SFT had vacuolar-directed signal. Sequences alignment result showed that 1-SST and 1-FFT were more conservative and had closer relationship each other, while 6-SFT was more active during the evolution processing. According to the syntenic relationship between wheat and rice genome, FBEs were predicated to be located on the homeologous group 6 and group 2 chromosomes. Expression profile confirmed that expression of all the three FBEs were drought-stress induced. This study can assist to establish a useful theoretical platform for cold- or drought-tolerant improvement of wheat by modulating FBEs expression.     

小麦与羊草远缘杂交结实性研究

本试验以普通小麦晋麦２０号，晋麦３１号，晋麦３２号，鲁麦５号、临远７０６９、８５—６００６５、７６—１５３—６—６－１；野生二粒，硬粒小麦，园锥Ｔ３６茹可夫斯基小麦，提莫菲维小麦，Ｐｈｉｂ突变体，八倍体小偃麦中３、中４、中５为母本，以羊草（ｌｅｇｍｕＳＣｈｉｎｅｓｉｓ）为父本。观察了各组合杂交结实性。结果表明：小麦属不同种与羊草远缘杂交当代结实率低，出苗差，难以成功。八倍体小偃麦与羊草杂交，不仅当代结实率高，而且易出苗成株，用普通小麦回交可明显提高杂种结实性，认为八倍体小偃麦可作为小麦与单草远缘杂交研究中的桥梁亲本。     

利用人工合成小麦自发产生的非整倍体进行基因定位

人工合成小麦可以同时将四倍体小麦和节节麦的优良基因转移到六倍体遗传背景。人工合成小麦可通过两种途径自发产生非整倍体:一是通过减数分裂核再组形成的非整倍配子结合,在合成小麦的第一代就产生非整倍体,另一种是通过新形成人工合成小麦的细胞学不稳定,产生非整倍体。人工合成小麦自发产生的非整倍体,可以专门用于四倍体小麦或节节麦质量性状基因的染色体定位。该细胞学定位方法主要包括以下几个步骤:①筛选出具有目标性状基因的四倍体小麦或节节麦材料;②创制人工合成小麦;③筛选目标性状存在差异的植株;④鉴定缺失染色体。该方法对四倍体小麦或节节麦目标基因转移的同时,实现对目标基因的染色体定位。     

Comparative Analysis of Six Triticum turgidum L. Subspecies for Acid and Aluminum Tolerance

The aluminum （A1） tolerance of hexaploid wheat and rye has been extensively studied. However, the A1 tolerance of tetraploid wheat （Triticum turgidum L.）, the AABB genome donor of hexaploid wheat, has not been well characterized. To understand the A1 tolerance of tetraploid wheat and identify potentially new sources of tolerance to acidic soils, 254 Triticum turgidum wheat lines, including six subspecies of T. turdigum ssp. dieoccoides, ssp. dicoccon, ssp. carthlicum, ssp. turgidum, ssp. durum, and ssp. polinicum, were screened for acid and A1 tolerance by measuring the root regenerate lengths and the tolerance indices in acid nutrient culture solution containing A1. Significant differences were observed either among or within tetraploid wheat subspecies on the RRL （root regenerate lengths）. The orders for average RRL among subspecies in pH 7.00, pH 4.50 and pH 4.50 ＋ 50μmol L^-1 A1^3＋ were carthlicum ≥ turgidum ≥ durum ≥ dicoccoides polinicum ≥ dicoccon, carthlicum ≥ turgidum ≥ durum ≥ polinicum ≥ dicoccon ≥ dicoccoides and durum ≥ dicoccoides carthlicum ≥ turgidum ≥polinicum ≥ dicoccon, respectively. Significant difference was also observed on the root acid tolerance index （RT11） and root A1 tolerance index （RTI2） either among or within tetraploid wheat subspecies. Compared to RTI2, RTI1 varied in a wide range but with large value. The orders of the average RTI1 and RTI2 among subspecies were polinicum ≥ dicoccon ≥ carthlicum ≥ dicoccoides ≥ turgidum ≥durum, and dicoccoides ≥ durum ≥ turgidum ≥polinicum carthlicum ≥dicoccon, respectively. Significant difference on acid and A1 tolerance was existed either among or within subspecies. Some potentially tolerance germplasms different from those derived from hexaploid wheat, including 42 acid tolerance and 41 A1 tolerance lines, were identified in 254 tetraploid wheat lines. They provide new sources for hexaploid wheat acid and A1 tolerance improvement.