簇毛麦抗白 粉病基因向四川小麦转移的分子标育种研究

利用小麦６ＶＳ／６ＡＬ易位系的抗白粉在因Ｐｍ２１的ＳＣＡＲ标记,对不同簇毛麦来源的小麦抗白 偻病材料及其杂交后代进行了分子鉴定和标记辅助选择研究,结果表明利用示记可以鉴定小麦遗传背景下的簇毛麦６ＶＳ染色体臂,而且引物对小麦背景中的多年生簇毛麦也同样得到扩增。对簇毛麦染色体易位系６ＶＳ／６ＤＬ与四川小麦品种杂交的后代群体,可以利用ＳＣＡＲ标记进行辅助抗性选择。本文还对四川小麦分子标记辅助育种的策略进行了讨论。     

贵农19号小麦新品种分子标记辅助选育及鉴定研究

本研究将分子标记辅助选择技术与常规杂交育种方法结合,按照亲本选配原则组配杂交组合[中燕96-3(♀)×贵农21(♂)],采用系谱法结合分子标记选择技术对杂交后代进行处理与选择,快速培育出贵农006号小麦新品系,经过贵州省小麦区域试验和生产试验,于2007年9月通过贵州省农作物品种审定委员会审定,同时运用原位杂交、SCAR标记技术对其所含抗白粉病基因进行鉴定.结果表明,贵农19号小麦是一个6VS/6AL簇毛麦-普通小麦易位系,其抗白粉病基因为Pm21.育种实践表明,分子标记辅助选择是一项快速、准确、高效的育种新技术,既能加快育种进程,又可提高小麦育种成效.本研究培育的贵农19号小麦品种集高产、优质、抗病、矮秆、早熟于一体,现作为主栽品种在贵州生产上大面积推广应用.     

普通小麦-簇毛麦6VS/6AL易位系抗病性在不同小麦遗传背景中的传递

小麦条锈病和小麦白粉病是中国小麦的两大病害，由南京农业大学细胞遗传研究所培育的小麦-簇毛麦6VS／6AI。易位系高抗白粉病，并对中国当前新优势条锈菌生理小种表现高抗。用6VS／6AL易位系与中国不同小麦生产区的栽培品种宁春4号、扬麦5号、扬麦158、申32109、豫麦13、豫麦18等进行杂交，对其杂种后代进行田间抗条锈病和抗白粉病鉴定。从各杂交组合中均选出对白粉病和条锈病高抗的单株和株系，其抗病性在小麦不同遗传背景中可以正常表达。对从F3～F8代中选出的抗病材料进行根尖染色体C-分带和分子原位杂交鉴定，在所鉴定的高抗单株和株系中均含有一对或一条6VS／6AL易位染色体。     

簇毛麦抗白粉病基因的RAPD及RFLP标记

 分析了来自前苏联簇毛麦及其抗病衍生系的抗白粉病基因对不同生理小种的抗性反应。用120个随机引物对6D/6V代换系Pm930640进行RAPD分析，检测到5个引物OPAN03、OPAI01、OPAL03、OPAD07和OPAG15，分别在大约1 700、700、750、480和580 bp处有区别于小麦亲本的多态性条带。对Chancellor×Pm930640 F2群体进行OPAN03、OPAI01和OPAL03等3个RAPD标记与抗白粉病基因的连锁分析，表明这些标记同簇毛麦的抗白粉病基因是连锁的。对大部分分别含有Pm1－Pm20的已知抗病基因、含有簇毛麦抗病基因及其相关亲本的29个小麦品系进行RAPD标记分析。结果表明，这些标记不仅可以鉴定簇毛麦的抗病基因，而且可以判断其遗传背景。OPAL03750仅出现在含有前苏联簇毛麦6VS染色体的抗病材料中，可作为区别于Pm21的分子标记。RFLP标记的结果也表明两个不同簇毛麦的6VS染色体有明显的多态性。     

利用离果山羊草3C染色体诱导簇毛麦2V染色体结构变异

【目的】簇毛麦是普通小麦的一个近缘物种,它具有许多抗病基因,在小麦育种中起重要作用。抗白粉病基因Pm21已被南京农业大学细胞遗传所成功地转移到小麦背景中,并被广泛地用于小麦育种实践。为了进一步转移和利用定位于簇毛麦2V染色体上的有用基因,如抗眼斑病基因、抗条锈基因和护颖颖脊刚毛基因,为小麦育种创造新种质。【方法】通过普通小麦农林26-离果山羊草3C二体异附加系与小麦-簇毛麦2V（2D）二体代换系杂交,综合运用染色体C-分带、基因组原位杂交、染色体构型分析和分子标记分析。【结果】从杂种F２和F３中鉴定出涉及簇毛麦2V结构变异的异染色体系7份,包括纯合缺失系1份（Del 2VS•2VL-）,易位系4份,其中纯合易位2份（初步推断为T3DS•2VL,T2VS•7DL）、小片段易位1份（T6BS•6BL-2VS）和中间插入易位1份（T2VS•2VL-W-2VL）,等臂染色体1份（2VS•2VS）和单端体1份（Mt2VS）。利用可分别追踪2VS 和2VL的分子标记Xwmc25-120和NAU/STSBCD135-1进行PCR分析,进一步证明这7份异染色体系中涉及簇毛麦2V染色体片段。【结论】涉及2V短臂的单端体Mt2VS,等臂染色体2VS•2VS和易位系T2VS•7DL在护颖颖脊上有簇状分布的刚毛,而涉及2V长臂的易位系T3DS•2VL无刚毛,进一步证实簇毛麦护颖颖脊刚毛基因位于2VS。离果山羊草3C染色体可有效诱发簇毛麦2V染色体结构变异。     

小麦贵农775抗条锈病新基因YrGA的研究

小麦抗病种质贵农775具有抗条锈性,研究其抗条锈遗传,对揭示其抗病机制和培育持久抗病品种具有重要意义。以西农97148×贵农775的杂交群体为材料,利用RAPD,SCAR分子标记和荧光原位杂交技术研究其抗性基因来源及在染色体上的位置。贵农775中的YrGA基因来自于簇毛麦,特异标记与抗条锈病基因YrGA(暂时命名)遗传距离为(0.355+0.001)cM,荧光原位杂交结果显示,贵农775为小麦-簇毛麦新的易位系。由于抗条锈病基因Yr26来源于簇毛麦,位于6VS,而与YrGA连锁的特异片段位于染色体长臂,综合分子生物学试验结果,可以推断YrGA很可能是一个来自簇毛麦并与已知抗条锈病基因不同的新基因。     

簇毛麦抗白粉病基因的导人及AFLP标记

小麦白粉病是小麦的主要病害之一。研究以簇毛麦为抗源,采用杂交与辐射、组织培养相结合的方法,将簇毛麦的抗白粉病基因导入小麦,选育出高产、抗白粉病的小麦新品种和农艺性状较好、抗白粉病的小麦新种质。经AFLP标记,确定了4个抗白粉病种质均为含有一段簇毛麦DNA的易位系,并得到3个可能与抗性基因紧密连锁的标记和7个连锁不太紧密的标记,为簇毛麦抗白粉病基因的鉴定和利用奠定了基础。     

簇毛麦抗白粉病基因的导入及AFLP标记

小麦白粉病是小麦的主要病害之一。研究以簇毛麦为抗源,采用杂交与辐射、组织培养相结合的方法,将簇毛麦的抗白粉病基因导入小麦,选育出高产、抗白粉病的小麦新品种和农艺性状较好、抗白粉病的小麦新种质。经AFLP标记,确定了4个抗白粉病种质均为含有一段簇毛麦DNA的易位系,并得到3个可能与抗性基因紧密连锁的标记和7个连锁不太紧密的标记,为簇毛麦抗白粉病基因的鉴定和利用奠定了基础。     

普通小麦-簇毛麦6DL/6VS抗白粉病易位系的选育及鉴定

在硬粒小麦-簇毛麦双二倍体（TH3）/4×Wan7107的幼胚培养及花药培养后代中选育出普通小麦-簇毛麦抗白粉病易位系Pm97033等。利用白粉病抗性鉴定、细胞遗传学分析、生化标记、分子原位杂交等手段,鉴定出该材料为6DL/6VS臂间易位系。其根尖细胞染色体数为42,花粉母细胞减数分裂中期Ⅰ染色体构型均为21Ⅱ。它与农艺亲本Wan7107及6D/6V异代换系96N621-3-7-3测交F#-1的PMCsMⅠ染色体构型均为21Ⅱ,频率分别为92.5%和79.4%。与中国春6A、6B、6D重双端体测交F#-1的PMCsMⅠ染色体构型分别为21Ⅱ+1个异型二价体（tIt）,21Ⅱ+1个异型二价体（tIt）及20Ⅱ+1个异型二价体（It）+1个端体（t）,出现频率分别为89.4%、85.4%和94.3%。生化分析结果表明,它缺失簇毛麦6VL上的谷草转氨酶GOT-V#-2位点,而具有6VS上的醇溶蛋白Gli-V#-2位点。分子原位杂交结果表明,Pm97033、Pm97034和Pm97035均为纯合的臂间易位系。易位系及其测交F#-1均对白粉病表现免疫。     

贵农775抗条锈病新基因YrGA的研究

小麦抗病种质贵农775是原贵州大学张庆勤教授利用远缘杂交育成的著名抗源材料,具有抗条锈性,研究其抗条锈遗传,对揭示其抗病机制和培育持久抗病品种具有重要意义.以西农97148×贵农775的杂交群体为研究对象,利用RAPD,SCAR分子标记和荧光原位杂交技术对其进行了研究.贵农775中的YrGA基因来自于簇毛麦,特异标记与抗条锈病基因YrGA(暂时命名)遗传距离为(0.355 0.001)cm,用荧光原位杂交技术鉴定贵农775为簇毛麦的新的易位系.由于抗条锈病基因Yr26来源于簇毛麦,位于6VS,而与YrGA连锁的特异片段位于染色体长臂,综合分子生物学试验结果,可以推断YrGA很可能是一个来自簇毛麦并与已知抗条锈病基因不同的新基因.     

普通小麦-簇毛麦T5VS·5DL易位染色体对小麦主要农艺性状、品质和白粉病抗性的遗传效应分析

【目的】分析普通小麦-簇毛麦T5VS·5DL易位染色体对主要农艺性状、品质性状及白粉病抗性的遗传效应,了解T5VS·5DL易位染色体通过雌雄配子的传递情况,筛选便于育种利用的共显性分子标记,进一步明确T5VS·5DL易位系的高代回交品系在育种改良中的利用价值。【方法】分别以扬麦13、扬麦15为轮回亲本的高代T5VS·5DL易位系回交品系(BC4F4)及其分离群体(BC5F2)为材料,利用GISH及5VS特异分子标记对这些材料进行了鉴定;在大棚及大田2种环境下调查了这些材料的株高、穗长、小穗数、穗粒数、千粒重等主要农艺性状,并对这些材料的水溶剂保持力、碳酸钠溶剂保持力、蔗糖溶剂保持力、乳酸溶剂保持力、蛋白和籽粒硬度等品质性状进行了分析;还利用白粉菌混合生理小种对这些材料的苗期(二叶期)和成株期(抽穗期)进行了接种鉴定。【结果】含有T5VS·5DL易位染色体高代回交品系的株高、穗长、小穗数、穗粒数、千粒重等主要农艺性状与其轮回亲本相比,2种环境下的差异均不显著,表明簇毛麦5VS染色体臂代替普通小麦5DS染色体臂后,对产量性状的补偿性较好,没有显著的不利影响。品质性状的分析结果表明,含有T5VS·5DL易位染色体高代回交品系的籽粒硬度值(SKCS)均显著低于其轮回亲本,表明簇毛麦Dina/Dinb基因型比普通小麦的Pina/Pinb基因型具有更软质胚乳特性;另外,含有T5VS·5DL易位染色体高代回交品系的水溶剂保持力与碳酸钠溶剂保持力也显著低于轮回亲本,而蔗糖溶剂保持力、乳酸溶剂保持力及蛋白质含量的差异不显著,表明T5VS·5DL易位染色体对弱筋小麦品质指标可能有一定的正向效应。白粉菌混合生理小种接种鉴定的结果表明,在二叶期,含有T5VS·5DL易位染色体高代回交品系及其轮回亲本均高感白粉病,但在成株期含有T5VS·5DL易位染色体高代回交品系高抗白粉病,而其轮回亲本仍高感白粉病,表明含有T5VS·5DL易位染色体高代回交品系携带白粉病成株抗性基因。对BC5F2群体单株的白粉病及T5VS·5DL易位染色体鉴定的结果表明,所有含有T5VS·5DL易位染色体的单株均高抗白粉病,无T5VS·5DL易位染色体的单株均高感白粉病,推测一个显性的白粉病成株抗性基因与T5VS·5DL易位染色体共分离。同时在分离群体中,纯合易位染色体单株数、杂合单株数及无易位染色体单株数之比,经χ2测验符合1﹕2﹕1分离比例,表明T5VS·5DL易位染色体在小麦背景中遗传传递正常。通过对5VS特异分子标记的扩增条件及带型分析发现,共显性EST分子标记5EST-237、Pinb-1,扩增条件简单,特异带型易于识别,可以利用这些标记对T5VS·5DL易位染色体进行分子标记辅助选择。【结论】鉴于T5VS·5DL易位系良好的品质及抗病特性,建议在弱筋小麦的育种项目中加以利用。     

抗白粉病小麦-簇毛麦易位系92R149的利用研究

以携带有抗白粉病基因Pm21的小麦-簇毛麦6VS/6AL易位系92R149为母本、大穗高感白粉病小麦品系忻96-74为父本,通过杂交进行抗病、丰产基因的重组,调查了亲本及F2,F3的几个主要农艺性状,并进行了变异系数分析。结果表明,92R149所特有的抗白粉病和忻96-74的大穗特性可直接传递给后代,且杂种后代的变异极为丰富,可选育出抗白粉病且具大穗的优异单株。     

6x小簇麦与8x小偃麦杂种F_1的细胞遗传学分析

用６ｘ小簇麦与８ｘ小偃麦进行杂交,获得杂种植株,对杂种Ｆ１的形态学、减数分裂行为进行分析的结果表明,杂种Ｆ１继承了双亲抗白粉病、条锈病的特性;减数分裂时期单价体明显偏多于理论值,在末期Ⅱ中存在大量微核。杂种Ｆ１雌配子有部分育性,可以通过与普通小麦的连续回交,在其后代中选择符合育种需要的着丝粒断裂－融合和小片段易位系。     

导入Rht10基因的八倍体小偃麦的农艺性状遗传分析

将矮秆基因Rht10导入八倍体小偃麦中获得了染色体数为2n=56的矮秆稳定材料攀89074-1-1-1，其中Rht10基因表现了极强的降秆能力，同时攀89074-1-1-1的幼苗对赤霉酸反应不敏感，表明Rht10基因能在八倍体小偃麦遗传背景中正常表达，用该矮秆小偃品系与含有小麦-簇毛麦6VA/6AL易位系92R137杂交，对F2群体的植株株高及其它农艺性状的遗体分析表明，Rht10基因在杂交后代中呈显性遗传，从该群体中能够获得一批半矮秆、分蘖力强、抗锈病和白粉病的株系，可望从中培育结合中间偃麦草和簇毛麦优良基因的中间材料。     

簇毛麦与普通小麦杂种后代稳定品系贮藏蛋白变异分析

为了研究簇毛麦基因向小麦中的导入情况,对151个簇毛麦与绵阳11杂种后代稳定品系贮藏蛋白进行了分析。结果表明在杂种后代的高分子谷蛋白亚基中,除具有小麦亲本绵阳11的亚基外,还存在大量的变异,包括两亲本都不具有,如2+12,9等亚基,但在后代中未发现簇毛麦高分子谷蛋白亚基,说明在杂种后代中存在大量的变异与重组亚基。结果还表明后代中有少量的高分子谷蛋白亚基位点未纯合,因此有必要进一步在后代中进行选择。而醇溶蛋白结果表明在其α、β、γ、ω区都有簇毛麦的谱带和新的谱带出现,说明簇毛麦的一些控制纯溶蛋白的位点已转入小麦中,丰富了小麦遗传多样性。利用醇溶蛋白谱带数据聚类分析表明,后代品系与亲本之间存在较大变异。因此,在远缘杂交后代中不仅可以转移外源基因,而且还可能产生一些新的变异,为进一步研究提供了材料。     

普通小麦白粉病成株抗性的QTL分析

【目的】以普通小麦加倍单倍体（doubled haploid,DH）群体（旱选10号×鲁麦14）的150个株系为材料,鉴定其白粉病成株抗性并进行QTL定位,以期发掘具有显著效应以及不同环境中稳定表达的主效QTL,为改良小麦白粉病成株抗性提供理论依据及分子标记。【方法】运用基于混合线性模型的复合区间作图法,对DH群体在4种单一环境条件下及基因型与环境互作情况下白粉病成株抗性进行QTL定位。【结果】4种单一环境条件下共检测到15个控制白粉病成株抗性的加性效应QTL,对白粉病成株抗性表型变异的贡献率为3.8%～21.0%;考虑基因型与环境互作的情况下检测到9个加性QTL,分别与单一环境下检测到的加性QTL位于相同的标记区间,位于染色体2A、2B、3A、5A、5B、6B、7A、7B和7D上。4种单一环境下检测到17对上位性效应QTL,对白粉病成株抗性表型变异的贡献率为1.1%～28.4%;考虑基因型与环境互作情况下检测到19对上位性QTL,其中7对与单一环境下的上位性QTL位于相同的标记区间。控制白粉病成株抗性的QTL来自于双亲,DH群体中有白粉病成株抗性超亲的株系存在。【结论】白粉病成株抗性受加性和上位性QTL的共同作用;在基因型与4种环境互作情况下检测到的QTL中,分别有9个加性QTL和7对上位性QTL与单一环境下的QTL位于相同的标记区间,这些在不同环境条件下重复出现的QTL具有较好的稳定性;通过分子标记辅助选择等方法重组、聚合目标QTL,将能够选育出白粉病抗性强的小麦品种。     

簇毛麦染色体的形态学及Gie msa-C带的多态性研究Ⅰ.簇毛麦染色体的核型及C-带核型

簇毛麦是一个对小麦改良有较大利用价值的近缘物种 ,它能够与四倍体和六倍体小麦杂交 ,在其后代中可获得含有簇毛麦有利基因的个体。因而就需要从染色体水平进行仔细的鉴定。本试验就利用Giemsa C带技术对簇毛麦染色体进行了研究 ,结果表明 ,簇毛麦染色体的带纹集中分布在端部、近端部及着丝粒附近 ,同时还具有带纹的多态性 ;尽管这样 ,每对簇毛麦染色体仍具有自己的特征带纹和形态特征 ,属于对称性核型。可以利用其Giemsa C带带纹的分布和形态学特征 ,对簇毛麦染色体及其与小麦染色体之间进行区分 ,为簇毛麦染色体在小麦背景中的准确鉴定提供了保证。     

3个小麦新种质的选育与鉴定

针对目前山西省小麦抗病性差的现状,以携带有抗病基因的小麦-簇毛麦6VS/6AL易位系92R137和92R149为亲本,与感病小麦品种忻96-74、矮多1号、黑粒小麦76杂交,进行抗病、丰产、优质和矮秆基因的重组,选育出3个抗病新种质G10,S06和S25,并综合应用农艺性状、细胞学、分子标记等方法对其进行鉴定。结果表明,G10为半矮秆、特大穗,对小麦白粉病和条锈病免疫;S06为矮秆,对白粉病免疫;S25具有5+10优质亚基、紫粒,对白粉病和条锈病免疫。G10,S06和S25是小麦抗病、优质育种的新种质材料。