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。     

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。     

普通小麦背景中长穗偃麦草[Lophopyrum elongatum (Host) A. Löve]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。     

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。     

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-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。     

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     

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-偃麦草杂种后代及小麦种质资源对纹枯病的抗性

为鉴定小麦-偃麦草杂种后代以及我国小麦品种和育种中间品系对纹枯病的抗性,并且解析偃麦草染色体与纹枯病抗性的关系,在徐州和南京两个试点,采用田间病圃法对321份普通小麦品种或品系和56份小麦-偃麦草杂种后代材料进行了纹枯病抗性鉴定。在徐州试点没有发现高抗纹枯病的种质,但是有52份材料表现中抗反应型,包括34份普通小麦材料,其中萧农8506-1、小偃81、冀植4001、农大195、徐州8913和京东3066A-3的相对抗病指数高于0.7。在南京试点,全部普通小麦材料都不抗纹枯病,只有5份小麦-偃麦草种质表现中抗反应型。部分小麦-偃麦草种质的病情指数不但显著低于感病对照品种苏麦3号和扬麦158,而且还低于抗病对照品种安农8455和宁麦9号,如小麦-中间偃麦草4Ai#2或4Ai#2S附加系、代换系和易位系材料TA3513、TA3516、TA3517和TA3519及小麦-长穗偃麦草第4部分同源群染色体代换系SS767,说明中间偃麦草4Ai#2染色体和长穗偃麦草4J染色体可能与纹枯病病情指数降低有关。基因组原位杂交分析结果表明,4Ai#2染色体属中间偃麦草的J^s基因组,而长穗偃麦草与纹枯病抗性相关的第4部分同源群染色体属J基因组。虽然纹枯病与眼斑病的发病部位和症状非常相似,但抗眼斑病基因Pch1 (Madsen)和Pch2 (Cappelle-Desprez)对纹枯病无效。     

中国春-长穗偃麦草异代换系、异附加系的氮营养性状

为从小麦近缘植物长穗偃麦草中寻找氮高效基因,在高、低氮2个水平下,以中国春-长穗偃麦草二体异附加系和二体异代换系为试材,对其氮素利用特性进行了鉴定和遗传分析。结果表明:5E附加系氮素生理利用效率在低氮处理下极显著高于对照中国春,5E代换系氮素生理利用效率在高氮处理下显著高于对照中国春,4E代换系氮素总累积量和籽粒氮累积量在高、低氮处理下均显著高于对照中国春,表明5E和4E染色体可能分别携有促进氮素生理利用效率和促进氮素吸收转运的高效基因,长穗偃麦草5E和4E染色体可以作为提高小麦氮营养特性的有益基因资源。     

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.     

干旱胁迫下小麦脯氨酸积累相关基因的染色体定位

对于旱胁迫和对照条件下中国春-Hope代换系和中国春-长穗偃麦草代换系的叶片脯氨酸含量进行了测定，通过方差分析表明：普通小麦可能在4B、5A和5D染色体上有控制干旱胁迫下脯氨酸积累的基因存在，6B和6D染色体上可能有抑制脯氨酸积累的基因存在。在测定中国春-长穗偃麦草代换系的叶片脯氨酸含量后，确定小麦5A和5D染色体上有     

利用SSR鉴定普通小麦-多枝赖草二体异附加系 Line24中外源染色体同源群的归属

用227对小麦微卫星引物进行PCR扩增，76对可在多枝赖草和耐黄矮病的普通小麦-多枝赖草二体异附加系Line24的小麦亲本中国春、丰抗13间检测到多态性。和多枝赖草相同而与Line24其他小麦亲本不同的扩增带。在这76对引物中，发现有4对引物能从Line24中扩增出进一步用Line24和普通小麦杂交得到的7个不同的单体异附加系进行验证，也得到同样的结果，说明这4对微卫星引物扩增出的特异带可以作为Line24中多枝赖草染色体的分子标记。根据这4对引物各自对应的微卫星标记位点在小麦染色体上的位置，说明Line24中附加的一对多枝赖草染色体是第3，5，6和7部分同源群多枝赖草染色体相互易位形成的。     

N-banded karyotype of Aegilops ovata and chromosomal constitution of its amphiploid with Triticum aestivum

The N-banded karyotype of an Aegilops ovata (2n = 4x = 28) accession was produced, and the chromosomal constitution of its partial amphiploid with bread wheat Triticum aestivum‘Chinese Spring’ was established. All A. ovata chromosomes showed specific N-banding patterns and can easily be distinguished from each other. As a result of irregular meiotic behaviour of the chromosomes in the amphiploid, some structural rearrangements have probably occurred in most of the A. ovata chromosomes. The wheat chromosomes remained unmodified in their morphology and the N-banding patterns.     

抗黄矮病小麦种质的分子标记

应用基因组原位杂交技术分析了抗小麦黄矮病种质的遗传组成,研究表明小麦一中间但麦草部分双二倍体无芒中4(2n=56)具有40条小麦染色体、5对中间僵麦草染色体、3对小麦/中间僵麦草易位染色体,其中1对是罗伯逊氏易位染色体。结果表明无芒中4与远中5的遗传组成有明显差异,是两种不同类型的材料。抗黄矮病小麦种质F940418, T10     

小麦EST-SSR标记的开发和染色体定位及其在追踪黑麦染色体中的应用

根据小麦盐胁迫诱导和茎秆组织相关EST序列开发了81对EST-SSR引物, 其中67、46、18和61对分别在小麦、黑麦、簇毛麦和大麦基因组中稳定扩增, 在不同小麦和大麦品种间具有多态性的引物分别有22和23对。利用小麦缺体-四体系共定位了43对引物的81个位点, 其中A、B和D染色体组上分别有29、30和22个位点, 涉及除4B、3D和6D外的18条染色体。此外30对引物在黑麦基因组中具有特异扩增, 其中8对分别在黑麦1R、4R、5R和R7染色体上具有特异扩增, 7对在多条黑麦染色体具有相同扩增。这些新标记可有效用于小麦及其近缘物种的遗传作图与比较遗传研究。