ph1b、ph2a、ph2b基因在小麦与卵穗山羊草、小伞山羊草、离果山羊草F1杂种中的作用

迄今为止,仅Sharma等1986年研究报道了phlb基因诱导小麦与离果山羊草F₁杂种染色体配对作用,但没有在离果山羊草及其它山羊草中发现染色体配对促进基因或抑制基因,尚无phlb基因诱导小麦与卵穗山羊草F₁及ph2a、ph2b基因诱导小麦与这3个山羊草F₁染色体配对作用的报道。Farooq等1990年报道易变山羊草不同品系影响F₁染色体配对。     

小麦ph1b ph2a ph2b基因系研究初报

本世纪70年代,Wall和Sears分别用化学药剂EMS和X射线处理小麦品种中国春(以下简称C.S),先后获得了ph2b、ph1b和ph2a基因系。3个基因系问世以来,国内外就ph1b基因作用研究较多,并实现了ph1b基因品种间转育,而对ph2a、ph2b基因作用研究很少,至于在同等条件下比较研究这3个基因诱导小麦与特定近缘植物F_1杂种染     

普通小麦(Taestivum)ph1b、ph2a、ph2b基因系与黑麦(Secale cereale)的杂交及回交研究

利用中国春ph1b、ph2a、ph2b基因系及对照中国春分别与甘肃黑麦杂交,结实率分别为94.0％、87.9％、93.8％和90.8％,其F_1减数分裂中期Ⅰ染色体配对交叉数分别为9.748、2.968、5.000和1.376,ph1b、ph2a、ph2b基因诱导小麦与黑麦F_1部分同源染色体配对顺序是ph1b>ph2b>ph2a。用中国春回交F_1取得了成功,回交结实率分别为1.06％     

农艺性状优良冬小麦ph1b系的创造及标记辅助选择的应用

利用改进的桥梁亲本法, 即以阿勃5B缺体为桥梁亲本, 分别与受体冬小麦推广品种(农大95、 京411和京冬8号)和中国春ph1b突变体杂交, 两个组合F1(即5BPh1和5Bph1b单体)再杂交, 后代选择5Bph1b单体与受体亲本5BPh1单体杂交, 仅3个世代就获得了3个冬小麦ph1b中间育种系, 在杂交转育过程中, 我们用先前获得的3个SCAR标记对5     

新疆小麦TaGW2-6A、TaCwi-A1、TaSus2-2B等位变异对粒重的影响及应用

产量是制约小麦生产的重要因素,本研究利用219份新疆小麦品种(系),验证Hap-6A-P1/Hap-6A-P2、CWI22/CWI21和Ta Sus2-1/Ta Sus2-2三对产量性状相关的功能标记对小麦产量性状检测效果可靠性,同时分析新疆小麦3个产量相关基因位点Ta GW2-6A,Ta Cwi-A1和Ta Sus2-2B的等位变异类型及分布规律,为新疆小麦产量性状的遗传改良提供理论基础。219份小麦品种(系)中,具有Hap-6A-A基因型品种(系)的千粒重(44.11 g)高于具有Hap-6A-G(41.87 g)基因型品种(系)的千粒重(p0.05);具有TaCwi-A1a(43.38 g)和Ta Sus2-B2b(44.01 g)基因型品种(系)的千粒重分别显著高于具有Ta Cwi-A1b(37.53 g)和Ta Sus2-B2a(38.73g)基因型品种(系)的千粒重(p0.01)。具有Ta GW2-6A和Ta Cwi-A1基因等位变异组合品种(系)的平均千粒重高低依次为Hap-6A-A/TaCwi-A1a(46.41 g)Hap-6A-G/TaCwi-A1a(41.70 g)Hap-6A-A/Ta Cwi-A1b(41.30 g)Hap-6A-G/Ta Cwi-A1b(35.44 g)。新疆小麦品种(系)中,Hap-6A-G的分布频率显著高于Hap-6A-A,TaCwi-A1a的分布频率显著高于Ta Cwi-A1b;其中在新疆冬小麦品种(系)中Hap-6A-A的分布频率表现为自育品种引进品种地方品种;TaCwi-A1a的分布频率表现为引进品种自育品种地方品种;而在新疆春小麦中Hap-6A-A和TaCwi-A1a的分布频率均表现为引进品种自育品种。在219份新疆小麦品种(系)中具有高千粒重组合Hap-6A-A/TaCwi-A1a的分布频率表现为新疆春小麦新疆冬小麦;其中新疆冬小麦品种(系)中Hap-6A-A/TaCwi-A1a的分布频率表现为引进品种自育品种地方品种;新疆春小麦品种(系)中Hap-6A-A/TaCwi-A1a的分布频率表现为引进品种自育品种。研究表明,新疆小麦品种(系)产量相关性状具有较好的遗传改良潜力。     

山东小麦品种中矮秆基因Rht-B1b、Rht-D1b分布的分子鉴定

利用小麦矮秆基因Rht—B1b、Rht—D1b的4对特异分子标记,NH—BF和MR1、NH—BF和WR1．2、DF和MR2、DF和WR2,对山东小麦品种中矮秆基因Rht—B1b及Rht—D1b的分布情况进行了分子标记鉴定,结果表明在鉴定的150个品种中有20．67％含有Rht—B1b基因,有54．00％含有Rht—D1b基因,二者合计为74．67％;同时含有Rht—B1b和Rht—D1b2个矮秆基因的仅占3．33％。表明山东小麦矮化育种中Rht—D1b基因的利用远高于Rht—B1b。     

玉米ZmTOC1a、ZmTOC1b基因的克隆、表达及亚细胞定位分析

拟南芥TOC1基因在拟南芥中与2个MYB类蛋白基因LHY (Late elongated hypocotyl)、CCA1(Circadian clock associated1)组成中央振荡器,通过光周期调节途径调控拟南芥对光照的响应。为了揭示玉米中央振荡器中重要基因ZmTOC1a与ZmTOC1b的生物学功能,通过同源搜索找到玉米中的2个同源基因ZmTOC1a与ZmTOC1b,并通过同源克隆得到了这2个基因的序列,进而对这2个基因进行组织表达分析和编码蛋白的亚细胞定位。结果表明,通过同源克隆得到ZmTOC1a的开放阅读框的总长度为1 236 bp,共编码411个氨基酸; ZmTOC1b的开放阅读框的全长为1 554 bp,共编码517个氨基酸。通过Prot PARAM进行基因编码蛋白质的理化性质分析,ZmTOC1a与ZmTOC1b均为酸性蛋白。Net Phos 3. 1 Server预测结果显示,ZmTOC1a存在46个潜在磷酸化位点,其中丝氨酸36个,苏氨酸8个,酪氨酸2个; ZmTOC1b共存在53个潜在磷酸化位点,丝氨酸38个,苏氨酸12个,酪氨酸3个。在玉米中选取11个不同的组织进行qRT-PCR分析,结果表明,ZmTOC1a及ZmTOC1b分别在胚根以及胚芽鞘中高表达。通过构建目的蛋白与GFP融合的表达载体并注射烟草,发现ZmTOC1a及ZmTOC1b表达蛋白主要集中在细胞核中。综上所述,玉米TOC1基因可能与拟南芥TOC1基因作用一致,在玉米的生物钟调节中起到了重要的作用。     

小麦籽粒胚乳基因sbe2b cDNA的克隆与原核表达条件的优化

本研究采用RT-PCR技术克隆了小麦胚乳基因sbe2b全长cDNA序列。序列分析表明,该序列与已报道的sbe2bcDNA序列(登录号:AY740401)同源性为98%。同时构建了原核生物表达载体pET28(a+)-sbe2b,对不同的IPTG诱导浓度和诱导时间等条件的优化结果表明,37℃8h能诱导sbe2b融合蛋白的最大量表达,在0.5mmol/LIPTG浓度下可以成功表达出sbe2b蛋白。为进一步体外研究sbe2b的物理化学性质及催化机理奠定基础。     

小伞山羊草与硬粒小麦和偏凸山羊草的细胞学鉴定

利用小伞山羊草作母本,分别与硬粒小麦和偏凸山羊草进行杂交,得到杂种F1。花粉母细胞观察结果表明,小伞山羊草与硬粒小麦的杂种F1中期染色体为21I;小伞山羊草与偏凸山羊草的杂种F1中期染色体为3Ⅱ＋15I。研究证明了小伞山羊草与硬粒小麦和偏凸山羊草杂种的真实性。为进一步将小伞山羊草中的有利基因向普通小麦转移提供了新的育种材料。     

Puroindoline b位点近等基因系对小麦籽粒淀粉含量和组分及其特性的影响

为了研究不同硬度等位基因与小麦籽粒淀粉组分含量及特性的关系,为小麦品质改良提供依据,以7个硬度Puroindoline b位点近等基因系为试材,研究了不同硬度基因型对小麦籽粒淀粉组分含量及特性的影响。结果表明,Pina-D1b/Pinb-D1a基因型的籽粒硬度值、支链淀粉含量最高;Pina-D1b/Pinb-D1a基因型的淀粉溶解度最高,而Pina-D1a/Pinb-D1d溶解度最低,两者差异达显著水平;不同基因型之间籽粒淀粉酶解力没有显著差异;冻融失水率以基因型Pina-D1a/Pinb-D1b最低,表明Pina-D1a/Pinb-D1b基因型冻融稳定性最好,可能较适宜冷冻食品的制作;对于抗性淀粉,Pina-D1a/Pinb-D1b基因型的抗性淀粉含量最高、Pina-D1a/Pinb-D1d最低,表明Pina-D1a/Pinb-D1b基因型有助于籽粒中抗性淀粉含量的提高。     

新疆小麦籽粒硬度Puroindoline b相关基因等位变异的分子检测

Puroindoline b-2(Pinb-2)基因与籽粒硬度基因Puroindoline b序列高度相似,与小麦籽粒硬度及其产量性状密切相关。本研究以3个籽粒硬度基因(Pina-D1,Pinb-D1和Pinb-2)的特异性功能标记对新疆99份冬小麦和24份春小麦品种(系)进行分子标记检测。在123份新疆小麦品种(系)中Pina-D1和Pinb-D1基因位点Pina-D1a、Pina-D1b、Pinb-D1a和Pinb-D1b等位变异的频率分别为85.4%、14.6%、57.7%和42.3%;在Pinb-2位点,39.0%的小麦品种含Pinb-2v2(低千粒重)等位基因,61.0%的小麦品种含Pinb-2v3(高千粒重)等位变异。在3个位点基因型组合分析表明,在所检测的新疆小麦种质中共有6种基因型组合,其中2种软质麦基因型Pina-D1a/Pinb-D1a/Pinb-2v2,Pina-D1a/Pinb-D1a/Pinb-2v3和3种硬质麦Pina-D1a/Pinb-D1b/Pinb-2v2、Pina-D1a/Pinb-D1b/Pinb-2v3、Pina-D1b/Pinb-D1a/Pinb-2v2、Pina-D1b/Pinb-D1a/Pinb-2v3,其分布频率分别为19.5%、22.8%、13.05%、30.1%、6.5%和8.1%。新疆冬小麦共有5种基因型组合,在不同类型冬麦资源中,具有高千粒重的软质麦类型Pina-D1a/Pinb-D1a/Pinb-2v3的分布频率大小顺序为地方品种(52.9%)自育品种(25.6%)引进品种(12.8%),与之相反,具有较高千粒重的硬质麦类型Pina-D1a/Pinb-D1b/Pinb-2v3和PinaD1b/Pinb-D1a/Pinb-2v3的分布频率大小顺序为:引进品种(53.8%)自育品种(32.5%)地方品种(5.9%);新疆春小麦共有6种基因型组合,在不同类型春麦资源中,具有高千粒重的软质麦类型Pina-D1a/Pinb-D1a/Pinb-2v3的分布频率大小顺序为:早期品种(20.0%)晚期品种(10.5%),与之相反,具有较高千粒重的硬质麦类型Pina-D1a/Pinb-D1b/Pinb-2v3和Pina-D1b/Pinb-D1a/Pinb-2v3的分布频率大小顺序为:晚期品种(47.4%)早期品种(45.8%)。新疆小麦以硬质麦为主,在软冬麦、硬冬麦、软春麦和硬春麦中均是具有Pinb-2v3(高千粒重)等位变异类型的分布频率高于具有Pinb-2v2(低千粒重)等位变异类型。将3个位点特异性标记结合起来使用,不仅能有效的应用于小麦与籽粒硬度改良,同时能应用于小麦产量性状改良方面。     

偏凸山羊草的核型和C-带研究

通过对偏凸山羊草的核型和C-带分析研究表明,偏凸山羊草的D染色体组与节节麦的D染色体组很相似,其可能来自于节节麦;M^V染色体组臂比较大,有2对普通小麦所没有的近端着丝粒染色体,且所显C-带带型与普通小麦的染色体组有明显区别。     

新疆小麦Psy-A1、Ppo-A1、Ppo-D1、TaLox-B1等位变异对面粉色泽的影响

利用已开发的面粉色泽相关性状基因的分子标记,检测了182份新疆小麦品种(系)的Psy-A1、Ppo-A1、Ppo-D1、Ta Lox-B1等位变异,并结合表型鉴定结果,分析不同等位变异对面粉色泽的影响。结果表明,单基因等位变异对面粉色泽的影响不同,其中4个基因等位变异L*值的差异均不显著;对a*值的效应,Psy-A1a高于Psy-A1b(P0.01),Ppo-A1b高于Ppo-A1a(P0.05),Ta Lox-B1a高于Ta Lox-B1b(P0.05);Psy-A1a基因型的b*值高于Psy-A1b基因型(P0.01);Psy-A1a基因型的Wht值低于Psy-A1b基因型(P0.01)。说明Psy-A1是影响面粉色泽(红度、黄度和白度)的重要基因,而Ppo-A1和Ta Lox-B1基因的等位变异只对面粉红度有显著影响。4个检测基因共有12种等位变异组合,对a*、b*和Wht值有显著效应(P0.01),但对L*值影响不显著(P0.05);Psy-A1b/Ppo-A1a/Ppo-D1b/Ta Lox-B1b组合具有最高的Wht值和最低的a*、b*值,Psy-A1a/Ppo-A1a/Ppo-D1b/Ta Lox-B1a组合具有最低的Wht值和最高的a*、b*值。182份品种的Wht值平均为86.86,其中审定品种平均为86.87,冬小麦品种为86.42,春小麦品种为87.32。青春5号具有优良的基因型和较高的面粉白度,应加强利用。总体来看,改良新疆小麦面粉的白度,应重点加强对Psy-A1基因的选择,提高Psy-A1b比例。     

新疆育成春小麦和推广品种中矮秆基因Rht-B 1 b、Rht-D 1 b分布的分子鉴定

利用小麦矮秆基因Rht-Blb、Rht-Dlb的4对特异分子标记。NH-BF和MR1、NH-BF和WR1．2、DF和MR2、DF和Wk2、4,对新疆育成春小麦和推广品种中矮秆基因Rht-B1b及Rht-Dlb的分布情况进行了分子标记鉴定,结果表明,在鉴定的38个品种中,21．05％含Rht．B1b基因,44．74％含Rht-Dlb基因,二者合计为65．79％;同时含有Rht—B1b和Rht-Dlb2个矮秆基因的仅占5．26％。本研究首次对新疆部分育成春小麦和推广品种中矮秆基因Rht．B1b、Rht．D1b的分布做了分子鉴定。方法简便、成本低、重复性强。该方法及已检测的结果可用于选择含有Rht-B1b和Rht-D1b矮秆基因的矮秆和半矮秆品种做亲本。淘汰不合目标基因的植株,缩小选择的群体,从而提高选育效率。     

山羊草属基因库的开拓利用

山羊草属是与小麦亲缘关系最为密切的属，全属有２４个或更多个种，包括Ｃ、Ｄ、Ｍ、Ｓ、和Ｕ等１７个染色体组，蕴藏着许多抗病、抗虫、抗逆等有益基因。利用染色体工程的方法，人们创建了许多普通小麦－山羊草的双二倍体、附加系、代换系和易位系，成为小麦育种的优异种质     

小麦三雌蕊突变体TaAP1-3基因的克隆及表达分析

为探讨TaAP1-3基因在小麦三雌蕊性状形成中的作用,从小麦三雌蕊近等基因系CM28和CM28TP中克隆得到3个同源基因TaAP1-3a、TaAP1-3b和TaAP1-3c。通过碱基序列、氨基酸序列、聚类及实时荧光定量分析表明,Ta-AP1-3a、TaAP1-3b和TaAP1-3c 基因cDNA 序列分别为1210,1208,1199 bp,ORF分别为825,816,855 bp,分别编码274,271,284个氨基酸残基。 TaAP1-3a、TaAP1-3b 和 TaAP1-3c 与中国春 TaAP1-3的核苷酸序列相似度分别为96．02%,93.1%,93.56%,氨基酸序列相似性高达99%,95%,97%,并且与 A 类基因 TaAGL29、OsMADS15、ZAP1、BM8、EnWM8、TaAP1-3聚集到 AP1/SUQA 亚家族 FUL2类群中。实时荧光定量分析表明, TaAP1-3a、TaAP1-3b 和TaAP1-3c在CM28和CM28TP的3个发育时期的小穗中均有表达,但各个时期的表达量有明显差异。 CM28中主要在二棱期-小花分化期表达,CM28TP中主要在雌雄蕊原基分化期表达。试验分析显示,TaAP1-3a、TaAP1-3b和TaAP1-3c可能具有上述A类基因相似的功能,其表达模式可能与小麦三粒/一粒性状形成相关。试验结果为进一步探讨该基因在小麦三雌蕊性状形成过程中的作用奠定了基础。     

普通小麦及近缘粗山羊草α-醇溶蛋白基因的克降、定位与进化分析

通过特异PCR引物设计,从普通小麦品种(豫麦34和烟农19)和粗山羊草(T9、T197、T48、T176和T17)中扩增、克隆了7个新的α-醇溶蛋白基因,分别命名为Gli-YM34、Gli-YN19、Gli-T9、Gli-T197、Gli-T48、Gli-T176和Gli-T17,基因序列长度为846~891 bp,编码282~297个氨基酸残基,都具有α-醇溶蛋白的典型结构特点。其中Gli-YM34和Gli-YN19基因推导的醇溶蛋白都含有一个额外的半胱氨酸残基,可能对面筋品质有正向作用。根据α-醇溶蛋白氨基酸序列所具有的4种T细胞抗原表位和多聚谷氨酰胺重复区的平均长度以及中国春缺体四体分析,将来自普通小麦品种的Gli-YM34和Gli-YN19基因定位在6D染色体上的Gli-D2位点,而且Gli-YM34和Gli-YN19与来自粗山羊草的α-醇溶蛋白基因具有很高的序列相似性,进一步证明粗山羊草是普通小麦D基因组的供体。在克隆的4个典型α-醇溶蛋白基因中检测到21个SNP和1个9 bp的缺失。系统进化分析表明,α-醇溶蛋白基因与低分子量谷蛋白亚基基因关系较近,在大约43.69百万年时分化,与ω-醇溶蛋白和HMW-GS基因亲缘关系较远,它们的分化时间大约为79.39百万年。     

粘果山羊草(Aegilops kotschyi)puroindoline基因的克隆与表达分析

籽粒硬度是小麦加工品质的重要影响因素.籽粒硬度生化标记Friabilin蛋白主要由Puroindoline A（PinA）和Puroindoline B（PinB）构成,它们的编码基因puroindoline a（Pina）和puroindoline b（Pinb）紧密连锁,位于Ha（hardness）位点,是控制籽粒硬度的主效基因.根据小麦Pina、Pinb的保守序列,设计合成了2对特异性引物,对粘果山羊草Aegilops kotschyi（UUSS）3个材料的基因组DNA和胚乳RNA进行Pina、Pinb基因克隆、序列测定和表达分析,发现了3个新型Pina等位基因和4个新型Pinb等位基因.新型puroindoline等位基因全长447bp,编码148个氨基酸残基,具有麦类作物puroindoline基因特有的信号肽序列和色氨酸结构域.与Pina-D1a相比较,新型Pina等位基因核苷酸同源性分别为98.7%、98.4%、97.5%,氨基酸同源性分别为96.6%、95.9%、93.9%.等位基因Pina-allele-2包含一个位于色氨酸结构域内的突变位点（Lys70Arg）.新型Pinb等位基因与Pinb-D1a相比较,其核苷酸同源性分别为93.3%、94.6%、94.6%、94.4%,氨基酸同源性分别为90.5%、93.2%、93.2%、92.6%.等位基因Pinb-allele-1含有一个紧邻色氨酸结构域的突变位点（Val66Phe）.Southern blot分析结果表明,3个材料中Pina和Pinb基因都含有2个拷贝.RT-PCR和Western blot都证实了Pina、Pinb基因在籽粒胚乳中的表达.研究结果显示山羊草中包含着与小麦差异较大的籽粒硬度控制基因,为小麦分子育种提供了丰富的的遗传资源.     

等位变异Vrn-B1a和Vrn-B1b的春化效应及其在黄淮冬麦区小麦品种中的分布

春化基因Vrn-B1是决定黄淮冬麦区小麦品种冬春性的主要基因之一, 研究其不同显性等位变异的低温春化作用效应及分布, 对该区小麦品种选育和推广具有重要意义。以等位变异Vrn-B1a品种皖麦33与等位变异Vrn-B1b品种豫麦34为亲本构建杂交组合, 对其F₂代进行5~35 d的低温春化处理, 并在温室(22±3℃,16 h昼/8 h夜)鉴定抽穗期, 结合分子标记分析低温春化处理时间对各等位变异型抽穗期的影响。同时对228个黄淮冬麦区小麦品种进行相关位点分子检测, 分析该基因等位变异的分布特点。各春化处理均使两种等位变异小麦植株的抽穗期提前, 但Vrn-B1a抽穗时间比Vrn-B1b晚约2 d。从春化处理当天至处理后25 d, 2种等位变异类型的抽穗时间均随春化时间的延长而缩短; 继续延长春化时间, 抽穗期不再缩短, 表明满足两种等位变异完成春化的低温时间为20~25 d。在228个品种中, Vrn-B1位点有214个(93.9%)隐性和14个(6.1%)显性等位变异。其中, 显性等位变异Vrn-B1a有6个, 占总品种数的2.6%; Vrn-B1b有8个, 占总品种数的3.5%。在黄淮冬麦区小麦品种中, 春化基因Vrn-B1位点至少存在Vrn-B1a和Vrn-B1b两种显性等位变异类型, 两种等位变异类型纯合小麦植株的抽穗时间不同。     

Puroindoline b位点近等基因系对小麦面粉及面包和馒头品质的影响

明确不同硬度等位基因与加工品质的关系对小麦品质改良具有重要意义。本文以7个Puroindoline b位点近等基因系为材料,研究了不同硬度等位基因对小麦面粉及面包和馒头品质的影响。结果表明,Pina-D1b/Pinb-D1a基因型的籽粒硬度值、蛋白质含量以及破损淀粉含量较高;而Pina-D1a/Pinb-D1d基因型的出粉率、面粉亮度较高,具有较好的磨粉品质。和面仪参数中的峰高、峰宽和8 min尾高均以Pina-D1b/Pinb-D1a基因型数值最高,Pina-D1a/Pinb-D1d 基因型最低,且两者之间的差异均达到显著水平;Pina-D1b/Pinb-D1a基因型的衰落角最小。Pina-D1a/Pinb-D1c和Pina-D1a/Pinb-D1d基因型具有较高馒头色泽和张弛性评分,较好的馒头制作品质;Pina-D1a/Pinb-D1e和Pina-D1a/Pinb-D1g基因型次之。Pina-D1a/Pinb-D1f基因型的面包总评分略优于其他基因型。