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。     

小偃麦衍生品系的赤霉病抗性评价

由镰孢属(Fusarium)真菌侵染引起的赤霉病是严重威胁小麦生产的重要病害之一,但小麦育种中可直接利用的抗源非常有限。采用单花滴注法接种赤霉菌株F0609,对来源于中间偃麦草或长穗偃麦草的119份小偃麦衍生品系进行3年6个环境的抗病鉴定,发现平均病小穗率<10%的材料有13份,抗性评价为抗病(R);平均病小穗率介于10%~25%之间的材料有61份,抗性评价为中抗(MR);其余45份材料的平均病小穗率介于25%~50%或>50%,抗性评价为中感或高感(MS和S)。在13份高抗赤霉病材料中,CH16387的抗性显著优于苏麦3号和望水白,CH16371和CH16379的抗性显著优于望水白,其余10个品系与抗病对照苏麦3号和望水白的抗性水平相当。这13份材料分别来自小麦-中间偃麦草部分双二倍体TAI8045和小麦-长穗偃麦草部分双二倍体TAP8430与普通小麦的杂交组合,TAI8045抗性显著优于对照品种望水白, TAP8430与苏麦3号和望水白的抗性相当,而杂交组合中的小麦亲本对赤霉病表现感病,推测这些材料的抗性可能来自TAI8045和TAP8430。这些抗病材料为小麦抗赤霉病育种提供了新的种质资源。     

八倍体小偃麦和硬粒小麦杂交后代的染色体组成分析

在小麦育种工作中,因长穗偃麦草、中间偃麦草和四倍体硬粒小麦等小麦近缘种属含有许多重要的功能基因,育种家经常应用远缘杂交创制小麦育种中间材料。本研究应用FISH、GISH、Mc-GISH技术检测了八倍体小偃麦和四倍体硬粒小麦杂交的后代材料,结果表明:山农20和四倍体硬粒小麦的杂交后代中,D组染色体显著优先于十倍体长穗偃麦草染色体传递到子代中;中3和中4与四倍体硬粒小麦的杂交后代中,D组和中间偃麦草染色体从1～14条随机传递到子代中;所有材料中仅从山农20和四倍体硬粒小麦的杂交后代中筛选出3份稳定的代换系,对其中的2576-1代换系进一步分析证明,是十倍体长穗偃麦草染色体代换了1D染色体并确定该材料抗条锈病,可以作为育种材料,也为异源新种质的创制奠定了基础。     

小麦种质CH7015中抗白粉病基因的SSR定位

为了明确小麦与八倍体小偃麦远缘杂交培育的小麦新种质CH7015中抗白粉病基因的来源及其在染色体上的具体位置。将CH7015与感病品种台长29杂交,对其F_1、BC_1、F_2群体接种白粉病,进行抗病性鉴定和抗感杂交后代的遗传分析,选取分布于小麦21对染色体上的825对SSR引物,采用群体分离分析法(BSA)对台长29×CH7015的F_2群体进行标记筛选。结果显示,CH7015抗性受1对显性核基因控制,其抗白粉病基因PmCH7015可能来源于中间偃麦草。通过抗感基因池和群体筛选,获得5个连锁标记,分别为:Xwmc657、Xgpw2328、Xwmc68、Xgpw4079和Xgpw7272。其中,Xwmc68和Xgpw4079位于PmCH7015两侧,遗传距离分别为8.2,1.4 cM。中国春缺体-四体和双端体的验证结果将抗病基因定位于小麦4B染色体的短臂上(4BS)。综上所述,由于小麦4BS染色体上尚无有关抗白粉病基因的报道,因此,推测PmCH7015是一个新发现的抗白粉病基因位点,其抗性可能来源于中间偃麦草。     

中间偃麦草抗小麦白粉病基因导入及其抗性评价

为利用中间偃麦草对小麦白粉病的抗性,通过八倍体小偃麦TAI7045与普通小麦杂交、回交,育成一批兼抗我国黄淮麦区和西南麦区小麦白粉病、条锈病的新品系和新材料。抗性评价结果表明,无论苗期还是成株期,对小麦白粉病菌优势小种E09及强毒力小种E20、E21表现为免疫或高抗的有57份,占测试材料的67.9%;中抗的有10份,占11.9%,且对白粉病的抗性来自中间偃麦草。对随机选取的4份抗病品系及其与普通小麦的杂交F1进行了根尖细胞有丝分裂中期染色体计数和花粉母细胞减数分裂中期I(PMC MI)染色体构型分析,结果表明,它们的染色体数目均为2n=42,4个材料及其与中国春杂交F1的平均染色体配对构型分别为0.13Ⅰ+19.75Ⅱ+0.06Ⅲ和0.16Ⅰ+20.06Ⅱ+0.04Ⅲ,而且与中国春小麦的染色体配对构型无显著差异,说明它们的染色体组成与普通小麦基本一致,在遗传学和细胞学上已具有良好的稳定性。     

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。     

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。     

抗白粉病小偃麦异代换系的细胞学鉴定和RAPD分析

对从长穗偃麦草与小麦杂种后代中选育的抗白粉病小麦种质系山农87074-551在进行白粉病抗性鉴定的基础上,进行了细胞学和RAPD鉴定.结果表明:山农87074-551根尖细胞染色体数目为2n=42,花粉母细胞减数分裂中期Ⅰ(PMC MⅠ)染色体构型为2n=21 Ⅱ, 它与小麦中国春的杂种F1PMC MⅠ染色体构型为2n=20Ⅱ+2Ⅰ,说明山农87074-551是一个双     

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。     

小麦-中间偃麦草2A/6St代换系014-459的分子细胞遗传学鉴定

中间偃麦草是小麦遗传改良的有用资源,育成了大量的小麦-中间偃麦草附加系、代换系及部分双二倍体。中4是小麦-中间偃麦草部分双二倍体,很方便与普通小麦杂交并被广泛用于小麦的遗传改良。014-459是中4与普通小麦杂交后代,具有一些特殊特性,材料014-459与一些普通小麦杂交,无论正反交,其F1表现为不育,而与另一些普通小麦的杂交F1表现为可育,此外,材料014-459粗蛋白和湿面筋含量很高。基于014-459的这些特性,猜测其可能具有中间偃麦草染色体片段,为此对014-459进行了细胞学鉴定。FISH和GISH以及PLUG标记分析用来分析材料014-459的染色体组成情况。连续的FISH和GISH试验证实小麦-中间偃麦草部分双二部体中4与小麦杂交后代品系014-459的1对小麦2A染色体被来自中间偃麦草的1对St染色体代换, PLUG标记分析证实这1对St染色体属于第6同源群,可能来自中间偃麦草的St染色体被代换进小麦中造成了材料014-459的一些特性。对品系014-459的分子细胞遗传学鉴定对促进中间偃麦草6St染色体在小麦中利用及小麦品质改良有积极作用。     

源于长穗偃麦草的小麦新品系CH7034抗白粉病基因的染色体定位

CH7034是一个兼抗小麦白粉病和条锈病的新种质材料,通过普通小麦与八倍体小偃麦"小偃7430"杂交、回交选育而成.为明确其白粉病抗性的遗传机制及抗性基因的染色体位置,用小麦高感品系"SY95-71"与CH7034杂交,所获F1、F2及其双亲在温室用白粉病E09菌系的15号小种接种,对CH7034的白粉病抗性进行鉴定和遗传分析.结果表明,无论是苗期还是成株期,CH7034对白粉病菌均表现为免疫,且具有与其抗性供体小偃7430及野生亲本长穗偃麦草相似的白粉病抗性,F1代抗病反应型为O或O'级,F2代抗感分离比符合R:S=3:1,说明CH7034抗性受显性单基因控制.用307对小麦微卫星引物对一个148株的F2群体进行分析,发现小麦微卫星标记xgwm311与抗病基因连锁,遗传距离为12.4 cM.用中国春缺-四体和双端体材料进一步验证与抗病相关的片段位于2A染色体的长臂上,进而将CH7034所含的抗白粉病基因定位于小麦的2AL上.     

小麦-中间偃麦草部分双二倍体"中5"的外源染色体的鉴定

应用染色体分带（Ｃ－带）分子原位杂交技术对普通小麦－中间偃麦草（Ｔｈｉｎｏｐｙｒｍｉｎｔｅｒｍｅｄｉｕｍ２ｎ＝４２）Ｅ１Ｅ１Ｅ２Ｅ２ＸＸ）部分双二倍体“中５”（２ｎ＝５６）的外部染色体进行了鉴定分析,染色体分带结果表明：“中５”的７中间偃麦草当色体不显带或显示出与受体小麦亲本染色体相似的带型,单靠型很难准确地鉴定出这７对外源染色体,分带处理后进行人子原位杂交鉴定出“中５”的７对外源染色体,并发现共     

簇毛麦和中间偃麦草rRNA基因位点双色荧光原位杂交分析

簇毛麦和中间偃麦草是小麦改良的重要抗源，为了对导入的外源染色体及片段进行有效鉴定，应用分带和双色荧光原位杂交，将25S－5．8S－18S rRNA、5S rDNA基因分别定于簇毛麦染色体1V短臂和5V短臂上。分别在中间偃麦草的3对、4对染色体上观察到25S－5．8S－18S rRNA和5S rRNA基因，其中有2对染色体在其短臂上有两种核糖体RNA基因。     

小麦纹枯病抗源的遗传多样性及抗性基因位点SSR标记分析

为揭示小麦纹枯病抗源的遗传多样性,发掘优异的抗性种质,利用沟带接种法对前期筛选出的88份抗性种质进行了3年田间抗性鉴定,鉴定出抗或中抗纹枯病的小麦种质32份。利用分布于全基因组的SSR标记对这些抗源进行了遗传多样性分析,59个SSR标记共检测到308个等位变异,每个标记可以检测到2~13个等位基因,平均5.2个;多态性信息含量(PIC)的变异范围为0.12~0.89,平均为0.61,表明材料的遗传丰富度较高。根据聚类分析和主成分(PCA)分析,32份小麦纹枯病抗源按照遗传相似系数可划分为2个组群,国外引进品种和国内改良品种聚为一类,国内农家品种聚为一类,并且与地理分布特征相符。利用与纹枯病抗性QTL紧密连锁的14个SSR标记对32份抗源进行基因型分析,发现与抗性QTL连锁的2BS上的Xwmc154和7DS上的Xbarc126普遍存在,可用于分子标记辅助选择。在武农148、陕983、陕农78、Coker 983、H-Line、Mason和Compair中仅检测到一个已报道的抗病QTL,而在Tyalt中没有检测到已知抗病QTL,这些材料有可能携带新的纹枯病抗性基因/QTL,可以在育种中加以利用。     

十个八倍体小偃麦的细胞学鉴定和染色体构成分析

培育新的八倍体小偃麦,对于利用偃麦草遗传物质进行小麦的遗传改良具有重要意义。本研究利用细胞学和基因组原位杂交技术,对从中间偃麦草与小麦品种烟农15杂交后代选育出的10个八倍体小偃麦山农TE256、山农TE259、山农TE261、山农TE262、山农TE263、山农TE265、山农TE266、山农TE267-1、山农TE270和山农TE274进行了细胞学鉴定和染色体构成分析。结果表明,10个八倍体小偃麦绝大多数单株根尖细胞的染色体数目为2n=56,个别单株含有54或55条染色体;大多数2n=56单株的花粉母细胞在减数分裂中期I的染色体构型为2n=28II,少数花粉母细胞存在单价体、三价体或四价体,后期I染色体可均等分向两极,仅有极少数细胞出现染色单体提前分离等现象;10个八倍体小偃麦均含有普通小麦的全套染色体和中间偃麦草的1个混合染色体基组,其中间偃麦草染色体是由来自中间偃麦草3个不同染色体基组的染色体构成的混合染色体基组,其染色体构成分别为2St+8J~S+2J+2J-St、2St+8J~S+4J、2St+8J~S+2J+2J-St、2St+8J~S+2J+2J-St、2St+8J~S+2J+2J-St、6St+4J~S+2J+2J-St、4St+6J~S+2J+2J-St、2St+8J~S+4J、2St+8J~S+4J和4St+6J~S+4J,与目前已报道的八倍体小偃麦均有所不同。研究结果可为这些新型八倍体小偃麦的研究和有效利用提供参考依据。     

Linkage relations among eyespot resistance gene Pch2, endopeptidase Ep-A1b, and RFLP marker Xpsr121 on chromosome 7A of wheat

Marker-based selection of Ep-D1b has been used successfully to incorporate Pch1, the gene for eyespot resistance on chromosome 7D, into commercial wheat. However, attempts to transfer resistance conferred by Pch1 (on chromosome 7A) through selection for Ep-A1b have not always been successful. Linkage relations among eyespot resistance gene Pch2, a gene encoding for an isozyme of endopeptidase, Ep-A1b, and RFLP marker Xpsr121 on chromosome 7A were determined using 80 homozygous recombinant substitution lines. The recombinant lines were derived from eyespot susceptible ‘Chinese Spring’ hybridized with a resistant disomic substitution line of ‘Cappelle Desprez’ that has chromosome 7A substituted into ‘Chinese Spring’. Segregations of Pch2, Ep-A1b and Xpsr121 fit an expected 1:1 single-locus ratios based on χ² tests. Linkage analysis revealed that Pch2 was not tightly linked to Ep-Alb (15% recombination). However, close linkage (3.8% recombination) existed between Ep-A1b and Xpsr121. The order of these loci is Pch2-Xpsr121-Ep-A1b. Unlike Pch1 and Ep-D1b, where little or no recombination is found, Pch1 and Ep-A1b showed considerable recombination and therefore linkage cannot be utilized efficiently in marker-based selection.     

西农979中长穗偃麦草（Thinopyrum ponticum）的遗传成分分析

西农979是我国黄淮麦区优质高产、早熟耐寒兼抗赤霉病的小麦新品种。十倍体长穗偃麦草（Thinopyrum ponticum）7E染色体携带有抗赤霉病和抗叶锈病等多种抗性基因。为明确西农979品种的遗传基础,以西农979及其主要供体亲本小偃6号、早优504、陕229、陕213和西农881为材料进行系谱分析,结果表明,西农979及其主要供体亲本陕229、陕213、西农881均为小偃6号的衍生系;小偃6号是十倍体长穗偃麦草的衍生系。在此基础上,利用十倍体长穗偃麦草7E染色体上106个特异分子标记进行分析,发现有6个标记在西农979和小偃6号中扩增出了十倍体长穗偃麦草的特异片段,西农979和小偃6号均携带有十倍体长穗偃麦草7E染色体短臂上分子标记Xwmc653-Xwmc809之间的75.10~77.46cM区段,标记Xcfd31-Xgwm350之间的86.16~87.32cM区段,以及7E染色体长臂标记Xmag1932-Xdauk144之间的147.71~149.51cM区段。结果表明,西农979携带的十倍体长穗偃麦草7E染色体上的遗传物质源自小偃6号,这为进一步研究和利用西农979提供了理论参考。     

来自中间偃麦草基因组的类反转录转座子片段的克隆及其特征分析

中间偃麦草(Thinopyrum intermedium, (Host) Barkworth and Dewey)是普通小麦 (Triticum aestivum L.) 遗传改良的重要基因源,已有许多重要基因导入普通小麦。本研究从中间偃麦草基因组克隆到一个类反转录转座子片段,命名为pTi28。该序列高丰度存在于中间偃麦草基因组,低丰度（寡拷贝）存在于普通小麦及其近缘种属硬粒小