小麦外源基因转移的最新进展

本文综述了远缘种的外源基因转入小麦的最新进展。过去的１０年的主要成就是极大地扩展了远缘杂交的范围，并且开发才鉴定小麦外源染色体易位的新技术，文章汇编了本实验室自１９８３年至今远缘杂交的结果和综合鉴定小麦外源易位系统的情况，并探讨了小麦外源基因转移的发展前景。     

小麦外源基因转移的最新进展

本文综述了远缘种的外源基因转入小麦的最新进展。过去１０年的主要成就是极大地扩展了远缘杂交的范围，并且开发了创造和鉴定小麦外源染色体易位的新技术．文章汇编了本实验室自１９８３年至今远缘杂交的结果和综合鉴定小麦外源易位系的情况，并探讨了小麦外源基因转移的发展前景．     

小麦中外源遗传物质鉴定的研究进展

随着小麦近缘植物外源遗传物质不断导入普通小麦，对小麦中外源遗传物质的鉴定方法的研究不断得到深入。目前，鉴定方法有传统的形态学、细胞遗传学及生化标记与原位杂交、分子标记等。本文从不同层次对这些鉴定方法的研究现状进行了综述，并对其优缺点和应用前景进行了讨论。形态标记简单直观，但其数目少，多态性差；染色体计数和染色体构型分析能反应染色体在结构和数目上的变化，但无法确定外缘染色体的来源与易位位置，且费时费力；染色体分带对带有特征带的整条或大片段易位特别有效，对不显带的小片段无能为力；同工酶和种子贮藏蛋白常被用来鉴定部分同源染色体归属，稳定性好，但其标记的数量比较有限；分子原住杂交能准确鉴定是否含有外缘染色体，但无法明确附加、代换及易位的哪一条外源染色体或染色体片段；RFLP、RADP、AFLP、SSR、SCAR和STS等分子标记以多态性高、不受季节环境影响而被广泛采用，但其在染色体定位上还需与其它鉴定方法相结合。小麦中外源遗传物质鉴定的准确性依赖于以上鉴定方法相互结合，相互验证。     

抗条锈病普通小麦-滨麦6BS·6NsS附加易位系的分子细胞遗传学鉴定

易位系是向小麦转移外源种属优异基因的重要种质资源。普通小麦-滨麦衍生系M13063A-1由小麦-滨麦第六部分同源群二体异附加系材料连续自交获得。为了给普通小麦-滨麦衍生系M13063A-1的利用提供依据，本研究利用形态学、细胞学、原位杂交、分子标记等技术，对该材料进行了鉴定。细胞学鉴定结果显示，M13063A-1有丝分裂中期染色体数目为44条，减数分裂中期I染色体构型为2n=22Ⅱ，且在减数分裂后期Ⅰ可均等分离。原位杂交结果表明，M13063A-1含有42条普通小麦染色体和1对普通小麦-滨麦易位染色体，易位染色体长臂为滨麦Ns基因组染色体片段，短臂为6BS。分子标记分析确定M13063A-1携带的滨麦染色体片段为6NsS。成株期条锈病抗性鉴定显示，M13063A-1抗条锈菌生理小种条中31和条中32。因此，M13063A-1是一个抗条锈病的普通小麦-滨麦6BS·6NsS附加易位系，可以用作小麦抗病育种的桥梁材料。     

小麦-黑麦小片段易位的快中子辐照诱导

为研究快中子辐照对新合成的小麦-黑麦双二倍体染色体结构变化的影响,分别利用5Gy、15Gy和20Gy三种快中子辐照剂量对其种子进行辐射诱变,采用基因组原位杂交(GISH)技术对M0和M1种子的根尖细胞进行了检测。结果表明,三种剂量下发生小麦-黑麦染色体易位的总频率为12.28%,其中发生外源小片段易位、外源大片段易位和罗伯逊易位的频率分别为9.36%,5.85%和2.34%。三种剂量都可引起小麦与黑麦染色体之间发生易位,分别有1.28%、9.04%和44.94%的M1种子产生了易位。说明随着快中子辐照剂量的增加,小麦与黑麦染色体间发生易位的频率也在增高。本研究为外源染色体片段(或优异基因)导入小麦品种提供了一种高效的技术手段。     

小麦染色体介导的基因转移

小麦近缘野生种及某些野生草本植物具有的有益性状可导入普通小麦。通过小麦与近缘野生种的广泛杂交，以及对远缘杂种的细胞遗传操作，在小麦的遗传改良中己取得了显著的成效。以对配对控制机理的调控和诱导易位为基础的染色体工程方法己应用于从一年生或多年生小麦族野生种转移特异性病虫害抗性基因。利用DNA标记有助于更精确地鉴定期望的基因型，从而促进了向小麦的基因转移。这类标记也特别有助于监测外源基因在小麦基因组中的渐渗。     

普通小麦-中间偃麦草易位系08-738的鉴定

中间偃麦草(Thinopyrum intermedium,2n=42)具有大穗多花和抗多种病害等特性,是小麦育种的重要基因资源之一。为确定普通小麦川麦107与中间偃麦草杂交获得的遗传稳定品系08-738的染色体组成,采用形态学、细胞遗传学和SSR分子标记对其进行了鉴定。形态学分析表明,08-738具有植株较矮和小穗数较多的特点。细胞学观察表明,其染色体数目及构型为2n=42=21II。基因组原位杂交(GISH)和重复序列原位杂交(FISH)结果表明,08-738含有20对小麦染色体和1对小麦-中间偃麦草小片段易位染色体,易位位于小麦3DS的近末端,且该外源片段可能来源于中间偃麦草的Js染色体组。SSR标记分析显示,位于3DS 6-0.55-1.00之间的SSR标记xcfd141能在08-738和中间偃麦草之间扩增出一条特异条带,xcfd141可作为该中间易位片段鉴定和选择的标记。     

小麦Ph基因系的研究与利用现状(综述)

利用远缘杂交的方法将小麦近缘植物的优良性状转移给小麦,是改良小麦品种的途径之一.尤其在当今小麦遗传资源日益贫乏,育种工作处于爬坡阶段的情况下,将近缘种、属的抗病、抗逆、优质、大穗等小麦所欠缺的优良基因导入小麦中,对小麦育种工作具有十分重要的意义.众所周知,小麦亚族内的绝大部分种属能与小麦杂交,但任何近缘种属的染色体几乎都较难与小麦染色体配对.染色体不配对,就不可能发生染色体易位或基因交换,这无疑给外源基因导入工作带来了困难.     

八倍体小偃麦与普通小麦杂交后代中小麦染色体相互易位类型的鉴定

易位是一种常见的染色体变异类型,在小麦进化及育种进程中发挥了较大的作用。为给小麦育种改良提供新的材料,本研究采用非变性原位杂交（ND-FISH）技术,对八倍体小偃麦与普通小麦品种川麦107杂交产生的高代稳定品系进行分析鉴定。结果发现,4个小麦品系TC、19Y-145、19Y-185和19Y-200分别在7B与3D、2D与3B、7B与4D和3B与3D染色体之间发生了相互易位。在TC、19Y-145中,易位断裂点发生在着丝粒区域,分别形成3DS·7BS和3DL·7BL、2DS·3BS和2DL·3BL相互易位染色体。在19Y-185中,易位断裂点发生在7B染色体的长臂和4D染色体的短臂上,构成4DS-7BS·7BL和4DL·4DS-7BL相互易位染色体。在19Y-200中,易位断裂点发生在3B染色体和3D染色体的长臂上,形成3DL-3BS·3BL和3DS·3DL-3BL相互易位染色体。在这4种易位类型中,除3B与3D染色体易位有报道外,其余3种均为新的易位类型。推测这些染色体相互易位类型可能与四川独特的环境气候有关。本研究获得的小麦染色体有益相互易位类型,不仅能够拓宽小麦的遗传基础,也可为研究小麦的染色体变异和种质创新提供新的材料。     

诱导小麦部分同源染色体配对研究进展

小麦染色体配对受一个复杂而精密的基因系统控制,其中Ｐｈ 基因的存在强烈抑制了部分同源染色体的配对 。控制这些基因的表达,将增加部分同源染色体的配对频率,从而发生交换,对于外源基因的转移具有重要意义。本文对小麦染色体配对机制、诱导部分同源染色体配对的手段、外源Ｐｈ 抑制基因的应用等研究进行了综述和讨论,以便利用这些材料在转移外源基因中发挥作用     

用染色体组原位杂交鉴定小麦异源染色体及其片段

用染色体组原位杂交技术对含有I■y■ws ■ltiolis Tzvelev、Thi■pyr■essar(?)icum Love染色体的普通小麦品系染色体切片进行了外源染色质鉴定,并对含有Hordeum chilense Rvem和Shll.、H.vulgare L.与Se■le oereuleL.异源种质染色体群进行了分析。以导入外源染色质的全套染色体组DNA为探针,与来自小麦的过量未标记的块植DNA进行DNA原位杂交。其方法是将外源染色质标记成黄绿色,而小麦染色体则表现为DNA复杂的桔红色荧光。细胞核选自幼苗根尖和药壁组织.鉴定外源染色体和染色体臂的染色体组探测方法.可以在细胞核分裂周期的所有时期进行计数,在前期和间期,二体系的大多数细胞核中,可以看到两个标记区,而单体系仅有一个标记区。在中期,可以直接看到异源染色体或其片段的形态,从而鉴定出异源染色质与小麦染色体的关系。     

小麦染色体工程育种新进展

小麦染色体工程育种新进展许喜堂，王祥正，吉万全，薛秀庄（陕西省小麦研究中心杨陵７１２１００）陕西农科院小麦研究中心在国家自然科学基金、国家“八五”攻关及陕西省科委重点项目资助下，从“七五”期间开始了转移外源有用基因创造优异种质资源的小麦染色体工程育种...     

诱导小麦部分同源染色体配对研究进展

小麦染色体配对受一个复杂表密的基因系统控制,其中Ｐｈ基因的存在强烈抑制部分同源杂色体的配对。控制这些基因的表达,将增加部分同源染色体的配对频率,从而发生交换,对于外源基因的转移具有重要意义。本文对小麦染色体配对机制、诱导部分同源染色体配对的手段、外源Ｐｈ抑制基因的应用等研究进行了综述了讨论,以便利用这些材料在转移外源基因中发挥作用。     

寡核苷酸探针套涂染结合基因组原位杂交和分子标记分析准确鉴定小麦-百萨偃麦草异源易位系的研究

培育小麦异源易位系是转移和利用外源基因的有效途径,快速准确的染色体鉴定方法有利于提高染色体工程效率。本研究以电离辐射诱致的2个普通小麦-百萨偃麦草染色体5J易位系（NAU16YJ127和NAU16YJ124）为例,分析了综合利用本课题组前期开发的寡核苷酸探针套［包括(GAA)₁₀、pSc119.2-1、pAs1-1、pAs1-3、AfA-3和AfA-4六个寡核苷酸探针］涂染,结合基因组原位杂交和分子标记等方法鉴定小麦异源易位系的效果。结果表明,NAU16YJ127（2n=6x=42）包含一对小麦-百萨偃麦草易位染色体T5JS·5JL-5AL#1,同时在染色体6A和2D长臂顶端也发生了明显的相互易位;NAU16YJ124（2n=6x=44）附加了一对小麦-百萨偃麦草易位染色体,同时包含一对6A长臂缺失染色体del6AL,其缺失区段易位到5JL近端部,形成T5JS·5JL-6AL,其他染色体未见明显变化。利用21个5J特异分子标记（19个位于长臂和2个位于短臂）分析发现,两个易位系均含有全部5J短臂标记,同时T5JS·5JL-5AL#1含有12个长臂标记,而T5JS·5JL-6AL仅含有2个长臂标记,确证两个易位系断点不同,并将21个标记定位于4个不同区段,其中位于5J短臂的2个标记位于1个区段,位于5J长臂的19个标记位于3个区段（5JL-1~3）,分别包含2、10和7个标记;发现3个为可以同时识别5J和5A的共显性标记,其中NAU16YJ124含有全部5A标记,而NAU16YJ127仅包含其中2个标记,进一步验证了细胞学鉴定结果。本研究结果表明,寡核苷酸探针套涂染、基因组原位杂交和分子标记分析相结合为准确鉴定小麦异源易位系提供了新方法。     

日本普通小麦品种染色体易位的鉴定

本研究把代表日本小麦系谱的6个小麦品种的染色体同标准品种“中国春”(CS)进行了比较,并把这6个小麦品种相互进行了比较;观察了21个品种间杂交在花粉母细胞的减数分裂中期Ⅰ的分裂表型。上述6个日本品种中有5个均具有1或2个同中国春有遗传关系的染色体易位,品种Shinchuunaga没有同中国春有遗传关系的染色体易位,农林29、Igackikugo Oregon和Shirodaruma各具有1个与中国春有遗传关系的易位,这些易位是相互独立的。Shirodaruma的易位发生在B组染色体之中,但农林29和Igackikugo Oregon的易位发生在A组和(或)D组染色体之中。Eshirmashinriki和Saitama27各有2套独特的易位,Igachikugo Oregon的易位涉及到与在小麦品种Saitama 27中观察到的2个易位中的1个相同的染色体,Shirodaruma的易位涉及到与Eshimashinriki的2个易位中的1个相同的染色体。总共观察到了7个交互易位。这7个易位涉及到9个不同的补体染色体。通过c-显带法表明,有一半的易位片段是B染色体组的。这些结果表明:许多日本普通小麦品种含有不同程度的染色体易位,而且易位的频率比预料的要高。因而,根据易位可把这些日本普通小麦品种至少分成6种类型。     

1RS·1BL易位在川农号系列小麦新品种选育中的作用

世界上广泛使用的1RS·1BL易位系遗传基础单一,已不能满足世界小麦育种的需要。本课题组培育了不同遗传基础的1RS·1BL易位系,并按照高产优质抗病的选育方向,用于“川农”系列小麦新品种的选育。为了深入了解1RS·1BL易位染色体的传递规律和育种价值,使用酸性聚丙烯酰胺凝胶电泳（APAGE）、Giemsa C带技术、DNA原位杂交技术对13个川农号小麦新品种及4个进入区域试验的新品系进行了检测,并对这17份供试材料的抗病性、农艺性状和主要品质进行了鉴定。结果证明川农10号、川农11、川农20含有来源于Aurora 的1RS·1BL易位染色体,川农12、川农17、川农18和R291是含新合成的1RS·1BL易位染色体的新品种（系）。分析结果表明,目前利用外源种质的小麦育种中,决定1RS·1BL易位能否存在于新品种中的第一选择压仍是抗病性,农艺和品质性状则是第二、三位的选择因素。本研究指出,持续利用1RS·1BL易位染色体培育高产优质抗病的小麦新品种的关键问题是发掘黑麦1RS本身的基因资源,在优先创建1RS·1BL易位系抗病性的遗传多样性的同时,创建农艺与品质性状的遗传多样性。     

1RS.1BL易位染色体对小麦开花后叶片延绿特性的影响

为了探究延绿特性产生的遗传基础,利用延绿型小麦新品种川农17和小麦品种绵阳11杂交所获得的F6代43个稳定株系为材料,研究了1RS.1BL易位染色体对小麦开花后叶片延绿特性的影响.结果表明,川农17含有一对新合成的1RS.1BL易位染色体,具有开花后叶片衰老延缓和维持较长时期绿叶面积的优良特性,而绵阳11不具有这个特点.利用C-带及A-PAGE技术对川农17和绵阳11杂交的43个F6代株系进行了鉴定,发现17个延绿株系均含有1RS.1BL易位染色体,但另有8个含1RS.1BL易位染色体的植株不表现延绿特性,18个含一对1B染色体的株系均不表现延绿特性.延绿现象与1RS.1BL易位的存在呈极显著的正相关关系(r=0.6861,P＜0.001).这一结果说明小麦开花后的延绿特性是由1RS.1BL易位染色体上的基因和小麦背景基因相互作用控制的,指出川农17的1RS.1BL染色体上存在着至少一个基因控制延绿特性.     

1RS／1BL易位对蓝粒小麦异代换染色体传递的影响

利用一个普通小麦与中间偃麦草形成的 4 E/ 4 D蓝粒二体代换系 ,同时也是一个 1RS/ 1BL 纯合易位系 ,与不同的普通小麦品种 (系 )杂交 ,以籽粒颜色作为标记性状 ,研究了 1RS/ 1BL 易位染色体对 4 E染色体在杂种中的传递行为的影响。结果发现 ,在杂种 F1 中 ,1RS/ 1BL易位极显著地降低了 4 E染色体通过雌雄配子传递的频率。但当1RS/ 1BL 易位染色体在杂种 F1 中以二体存在时 ,其对 4 E染色体传递的影响在雌雄配子中有所不同 ,可能会进一步降低 4 E染色体通过雌配子传递的频率 ,而在雄配子中 4 E染色体的传递频率则有所提高 ,导致 F2 籽粒颜色分离出现极显著变化。这一结果表明 ,4 E染色体在杂种中的传递强烈地受 1RS/ 1BL 易位染色体及其存在状态影响 ,也说明不同外源染色体位于同一小麦遗传背景中可能存在相互作用的制约     

小麦-滨麦衍生系18DM134的分子细胞遗传学及赤霉病抗性鉴定

滨麦[Leymus mollis(Trin.) Pilger]作为小麦的野生亲缘种之一,具有抗寒、抗旱、耐盐碱等优良特性,同时对多种小麦病害具有良好抗性,是小麦遗传改良的重要基因资源。本研究前期从八倍体小滨麦M842和硬粒小麦D4286的杂交后代中筛选出一个抗赤霉病的衍生系18DM134,为给该材料的利用提供依据,本研究利用细胞遗传学、原位杂交、液相芯片、分子标记等技术对其染色体组成进行鉴定,并对其农艺性状和赤霉病抗性进行调查。细胞学观察结果显示,18DM134的染色体构型为2n=42=21Ⅱ。原位杂交结果显示,18DM134含有38条小麦染色体、2条完整的Ns染色体以及2条易位染色体,其中整条6A染色体和5DS染色体缺失,2条Ns染色体片段易位到3DS染色体,2条3DL染色体易位到5DL染色体。液相芯片和分子标记分析结果显示,18DM134中来自滨麦的6Ns染色体替换了小麦6A染色体,部分5Ns染色体片段与3DS染色体发生了易位,5DS染色体缺失。因此,18DM134为小麦-滨麦代换易位系,其染色体组成为12A+14B+10D+2(6Ns)+2(T3DS-5Ns片段)+2(T3DL-...     

黑麦在小麦改良中的应用研究进展

黑麦属(Secale cereale)是小麦的近缘植物,是改良小麦抗病性、品质和产量等性状的重要外源基因供体,通过染色体工程方法结合常规育种可以将黑麦基因导入小麦,丰富小麦的遗传变异。为了了解目前黑麦在小麦育种中应用的现状,总结论述了黑麦基因向小麦转移的不同方式、黑麦遗传物质的鉴定方法,并对黑麦在小麦育种中的应用前景进行了展望．以期促进黑麦有益基因向小麦的转移,进一步扩大黑麦优良基因在小麦育种和生产中的利用价值。