人工合成六倍体小麦与普通小麦杂交后代衍生群体的PPO基因分析

四倍体小麦与节节麦杂交培育的人工合成六倍体小麦已广泛应用于国内外小麦品种改良。以引自CIMMYT的Syn768、Syn769、Syn780和Syn786人工合成六倍体小麦分别与中国四川成都平原主栽普通小麦品种杂交、回交的BC2F2：6后代群体中选育的113份优良高代系和川麦38、川麦42、川麦43和川麦47育成品种为材料，采用SSR特异引物Xgwm312标记位点的PAGE凝胶电泳对其PPO基因型进行了研究。结果表明，Xgwm312位点的标记具有多态性，其PCR扩增产物可产生198bp、216bp、232bp和240bp四种等位基因变异片段。在所检测的117份后代衍生群体材料中，65份材料具有198bp片段的等位基因，占全部材料的55．56％；13份含216bp片段的等位基因，其频率为11．11％，35份材料具有232bp片段的等位基因，分布频率为29．91％；只有4份材料含有240bp片段的等位基因，仅占全部材料的3．42％。从每个人工合成六倍体小麦亲本材料所形成的后代衍生群体来看，基因等位变异片段分布频率各不相同。说明PPO基因在小麦杂交后代材料中基因型的表现存在着随机性，与亲本的基因型状况关系极大，并且在后代材料中出现了亲本都没有的240bp等位基因变异片段的材料。通过研究人工合成六倍体小麦与普通小麦杂交后代的PPO基因型，有助于提高分子标记育种效率，也有助于PPO基因型的多态性研究，并为人工合成六倍体小麦在我国小麦品种改良和分子标记育种中的应用提供依据和方法。     

人工合成六倍体小麦后代衍生群体Waxy蛋白亚基的分子标记

四倍体小麦与节节麦杂交培育的人工合成六倍体小麦已广泛应用于国内外小麦品种改良。以引自CIMMYT的Syn768、Syn769和Syn780人工合成六倍体小麦分别与中国四川成都平原主栽普通小麦品种杂交、回交的BC2F2:6后代群体中选育的113份优良高代系为材料,采用SSR特异引物的PAGE凝胶电泳对其Waxy蛋白亚基缺失类型进行了研究。结果表明,在所检测的121份材料中,8份材料缺失Waxy-B1型蛋白亚基,占全部材料的6.6%;没有检测到其他类型的缺失体。从每个人工合成六倍体小麦亲本材料所形成的后代衍生群体来看, Waxy-B1缺失体频率各不相同,说明Waxy蛋白亚基缺失类型在人工合成六倍体小麦后代衍生群体材料中的表现存在着随机性,与亲本的基因型状况关系极大。通过研究人工合成六倍体小麦与普通小麦杂交后代的Waxy蛋白亚基缺失类型,有助于提高分子标记育种效率。     

人工六倍体小麦后代衍生群体遗传多样性研究(英文)

通过四倍体二粒小麦和节节麦杂交而获得的人工合成六倍体小麦,含有丰富的普通小麦品种改良有益基因,作为拓宽普通栽培小麦性状和新品种改良的新的种质资源已广泛应用于普通小麦的遗传改良实践中.利用分布于小麦A、B、D基因组21条染色体、28个不同染色体臂上的37对微卫星引物,对人工合成六倍体小麦与四川成都平原普通栽培小麦主栽品种杂交、回交经多代选择而形成的117份人工合成六倍体小麦衍生后代高代群体系(其中川麦38、川麦42、川麦43和川麦47为审定品种)进行了DNA分子水平上的分析,共检测到256个等位基因变异,平均每个SSR标记位点检测到6.92个等位变异基因.每个SSR位点等位基因变异数在1～14个,变异幅度较大,表明SSR分子标记在人工合成六倍体小麦中表现出高水平的遗传变异.A,B,D基因组中,D基因组表现出的多态性信息含量最低,为0.427 6,B基因组次之,为0.534 6,A基因组最高,达到 0.614 5(A>B>D).辛普森指数比较的结果也反映出相同的变化趋势,A基因组最高,为1.187 4,B基因组次之,为1.081,D基因组最小,为0.804 6(A>B>D).综合多态性信息含量和辛普森指数的估值,表明这一批人工合成六倍体小麦后代衍生高代群体接受的遗传基因既来自人工合成六倍体小麦,又来自普通栽培小麦,显示杂合度类型丰富,具有较高的遗传差异.根据获得的等位基因变异片断的分布情况进行UPGMA聚类,发现A,B,D基因组基因型间的遗传相似系数较低, A,B,D三基因组37个SSR标记位点所得平均遗传相似系数为0.472 1,A基因组平均遗传相似系数为0.379 7,B基因组平均遗传相似系数为0.462 7,D基因组上平均遗传相似系数为0.581 5,反映出人工合成六倍体小麦后代衍生群体材料的遗传多样性处于较高水平.本研究结果证明利用人工合成六倍体小麦所具有的普通小麦野生近缘种中的基因库改良现代小麦,丰富其遗传基础,减少其生物和非生物胁迫的脆弱性,是一条行之有效的途径.     

人工合成六倍体小麦后代衍生群体遗传多样性检测

通过四倍体二粒小麦和节节麦杂交而获得的人工合成六倍体小麦,含有丰富的普通小麦品种改良有益基因,作为拓宽普通栽培小麦性状和新品种改良的新的种质资源已广泛应用于普通小麦的遗传改良实践中.利用分布于小麦A、B、D基因组21条染色体、28个不同染色体臂上的37对微卫星引物,对人工合成六倍体小麦与四川成都平原普通栽培小麦主栽品种杂交、回交经多代选择而形成的117份人工合成六倍体小麦衍生后代高代群体系(其中川麦38、川麦42、川麦43和川麦47为审定品种)进行了DNA分子水平上的分析,共检测到256个等位变异,平均每个SSR标记位点检测到6.92个等位变异,变幅在1到14之间.A、B、D基因组中,D基因组表现出的多态性信息含量最低,为0.4276,B基因组次之,为0.5346,A基因组最高,达到0.6145(A＞B＞D).辛普森指数比较的结果也反映出相同的变化趋势,A基因组最高,为1.1874,B基因组次之,为1.0810,D基因组最小,为0.8046(A＞B＞D).综合多态性信息含量和辛普森指数的估值,表明这一批人工合成六倍体小麦衍生后代群体接受的遗传基因既来自人工合成六倍体小麦,又来自普通栽培小麦,显示杂合度类型丰富,具有较高的遗传差异.根据SSR位点获得的等位基因变异片断的分布情况进行UPGMA聚类,发现A、B、D基因组基凶型间的遗传相似系数较低,A、B、D三个基因组所得平均遗传相似系数为0.4721,其中A基因组平均遗传相似系数为0.3797,B基因组平均遗传相似系数为0.4627,D基因组上平均遗传相似系数为0.5815,反映人工合成六倍体小麦后代衍生材料的遗传多样性处于较高水平.研究结果证明利用人工合成六倍体小麦所具有的普通小麦野生近缘种中的基因库改良现代小麦,丰富其遗传基础,减少其生物和非生物胁迫的脆弱性,是一条行之有效的途径.     

川麦42中源于人工合成小麦的一个高产位点鉴定

人工合成小麦是改良现代小麦的重要基因资源。川麦42是人工合成小麦与普通小麦杂交育成的高产、抗条锈、广适小麦新品种。利用小麦全基因组的1029个SSR标记扫描,检测了川麦42遗传背景中人工合成小麦导入位点,并利用川麦42与四川小麦品种川农16构建的127个重组自交系(RIL, F₈),在4年6个环境下种植获得的农艺性状数据,分析了人工合成小麦导入位点对小麦产量和产量构成因子的遗传效应,在川麦42遗传背景中发现一个高产的人工合成小麦导入位点Barc1183。根据Barc1183分子标记,将RIL群体中的127个株系分为川麦42基因型(具人工合成小麦导入位点)和川农16基因型(具川农16位点)两组,前者的人工合成小麦导入位点能促进分蘖能力,提高有效穗数、每平方米粒数,增加收获指数、籽粒生产率,在4年6个环境下较后者平均增产达8.92%,Barc1183为一高产的人工合成小麦导入位点。利用中国春双端体和硬粒小麦Longdon的D染色体代换系验证,将其定位于小麦4D染色体长臂。川麦42遗传背景中的高产人工合成小麦导入位点Barc1183,对于进一步开展小麦高产育种研究具有重要价值。     

川麦42的1BS染色体臂对小麦主要农艺性状的遗传效应

川麦42的1BS染色体臂来源于人工合成小麦亲本Syn769。利用川麦42与含1BL/1RS易位系的四川小麦品种川农16构建的127个重组自交系(RIL, F₈),经3年4个环境的遗传评价,比较了川麦42的1BS和川农16的1RS染色体臂对小麦产量构成因子和产量的遗传效应。结果表明,RIL群体中川麦42的1BS染色体臂株系和川农16的1RS染色体臂株系在分蘖力、成穗率、全生育期、小穗数、收获指数和籽粒产量6个性状上存在显著差异; 1BS染色体臂有利于提高成穗率和收获指数,而1RS染色体臂有利于提高分蘖能力和增加小穗数,1BS株系的籽粒平均产量比1RS株系增加2.91%。鉴于1RS染色体臂上的抗条锈病基因丧失抗性,其携带的黑麦碱基因对加工品质有明显的负向作用,而川麦42的1BS染色体臂携带高抗条锈病基因YrCH42, 并对小麦籽粒产量有正向作用,因此建议在小麦遗传改良中利用川麦42的1BS替换1RS染色体臂。     

山西省中部地区主栽小麦品种的标记分析

【研究目的】山西省中部地区是山西小麦生产的重要地区,了解该地区目前主栽小麦品种的基因组成特点,对于进一步选育新品种具有重要的指导作用。【方法】采用SDS-PAGE方法对10个山西省中部地区主栽小麦品种的高分子量谷蛋白亚基组成进行了分析,同时用黑麦1RS 上特有的醇溶蛋白标记对上述材料进行1BL/1RS易位检测,并进一步利用已经开发的小麦矮杆基因Rht8和PPO功能基因标记PPO18,分析了10个小麦品种的基因组成。【结果】结果表明,供试材料在编码HMW-GS 位点上具有较大的变异,其中晋太9923高分子量谷蛋白亚基评分为10分。携带有1BL/1RS易位的材料为4份,占供试材料的40.0%。Rht8基因的平均分布频率为70.0%,Ppo-A1b基因在参试品种中出现的频率达100%。     

衡观35广适基因对冬春小麦杂种优势利用初探

分析衡观35广适基因对冬春麦杂交F1影响,可为冬春杂交小麦定向分子育种提供理论依据。利用广适节水小麦品种衡观35与145份节水春麦材料杂交配制F1,用相关分子标记测定不同矮秆基因、春化基因和光周期不敏感基因对F1影响。结果表明,测试春小麦材料不具有Rht1和Rht2基因,有Rht8矮秆基因的16份,具有矮秆基因(Rht1、Rht2、Rht8)的衡观35与携带Rht8矮秆基因的春小麦材料杂交F1降秆作用最明显,达25.5%。具有隐性春化基因(vrn-A1和vrn-B1)的衡观35与携带vrn-A1基因的春麦材料后代抗寒性强,平均冬季存活率达73.3%。具有光周期不敏感基因(Ppd-D1a)的衡观35与携带光周期不敏感基因(Ppd-D1a)的春小麦杂交F1成熟期比春小麦亲本平均提前11 d。这一结果可作为冬春杂交小麦强优势组合亲本选取的分子参考依据,为定向培育广适、高产、节水的杂种小麦提供理论基础。     

川麦42遗传背景中人工合成小麦导入位点的SSR标记检测

硬粒小麦和节节麦是六倍体普通小麦的二级基因源,六倍体人工合成小麦遗传变异丰富、蕴藏着丰富的抗性基因,可供现代小麦改良利用。利用人工合成小麦基因资源与四川小麦杂交、回交,已育成了高产、优质、抗病小麦新品种“川麦42”。本文利用217对微卫星（SSR）引物检测“川麦42”遗传背景中人工合成小麦的导入位点,发现24个位点来源于人工合成小麦,占所用引物数的11.06%,远小于理论值25%。川麦42遗传背景中人工合成小麦导入位点在A、B和D染色体组分布频率不均衡,D组>B组>A组;人工合成小麦导入位点在川麦42各染色体间差异也很大,在1B、2B和5A染色体上分布较集中、片段较长,而在1A等11条染色体上则无导入位点;表明人工合成小麦的遗传位点并不按孟德尔遗传规律传至后代,人工选择压力导致遗传位点很大的偏分离行为。     

四川近十年小麦主栽品种的品质状况

近20年来,品质改良是西南冬麦区小麦育种的主要目标之一。本研究目的是了解四川省小麦主栽品种的品质现状,尤其是评价近年新育成的人工合成小麦(SHW)衍生品种的品质表现和育种价值。2011-2013连续3年,选择近10年审定并广泛应用于生产的10个代表性品种进行多环境试验,测定籽粒蛋白质含量、湿面筋含量、沉淀值、降落值、出粉率、籽粒发芽指数,以及粉质仪和快速黏度分析仪(RVA)参数。所测品质参数均存在显著的基因型、环境和二者互作效应,其中反映蛋白质数量和质量的多数性状环境效应大于基因型效应,而反映淀粉质量的降落值和RVA参数则基因型效应更大。参试品种蛋白质含量11.7%~14.0%,湿面筋含量22.0%~29.3%,沉淀值21.4~35.1mL,降落值147~363s,面团稳定时间1.7~12.1min,峰值黏度1056~2670 cP。SHW衍生品种中川麦104总体表现优异,其平均沉淀值30.3 mL,降落值325 s,面团稳定时间9.8 min,最终黏度2796 cP;而绵麦367品质较差,上述指标分别为24.6 mL、147 s、2.2 min和827 cP。参试品种的平均生理成熟期籽粒发芽指数为0.31,变幅0.06~0.76,品种之间差异显著,其中以川麦104最低。本研究表明,西南冬麦区小麦品种品质改良潜力较大,川麦104可作为协同改良产量和品质的育种亲本。     

抗条锈、抗穗发芽六倍体人工合成小麦Cereta/Aegilops tauschii783的SSR标记分析

Cereta/Aegilops tauschii783是由CIMMYT引进的硬粒小麦/节节麦人工合成种,具有高抗条锈和高抗穗发芽等优良特性.本文选用小麦A、B、D染色体组的91对SSR引物将人工合成小麦Cereta/Aegilops tauschii783与绵阳26在分子水平上进行了比较分析,结果表明：91对引物中有88对引物能扩增出清晰条带;88对引物中除3对引物外,86对引物（96.59%）均能揭示出Cereta/Aegilops tauschii783与绵阳26之间的差异.人工合成小麦Cereta/Aegilops tauschii783与育成小麦品种遗传差异很大,是丰富现代小麦遗传多样性的优异基因源;利用人工合成小麦Cereta/Aegilops tauschii783与绵阳26构建SSR标记群体,可有效标记双亲优良基因.     

Allelic variation and composition of HMW-GS in advanced lines derived from d-genome synthetic hexaploid / bread wheat (<Emphasis Type="Italic">Triticum aestivum</Emphasis> L.)

The objective of this study was to identify allelic variations at Glu-1 loci of wheat (Triticum aestivum L.) advanced lines derived from hybridization of bread wheat and synthetic hexaploid wheats (2n = 6x = 42; AABBDD). Locally adapted wheat genotypes were crossed with synthetic hexaploid wheats. From the 134 different cross combinations made, 202 F₈ advanced lines were selected and their HMW-GS composition was studied using SDS-PAGE. In total, 24 allelic variants and 68 HMW-GS combinations were observed at Glu-A1, Glu-B1, and Glu-D1 loci. In bread wheat, the Glu-D1 locus is usually characterized by subunits 1Dx2+1Dy12 and 1Dx5+1Dy10 with the latter having a stronger effect on bread-making quality. The subunit 1Dx5+1Dy10 was predominantly observed in these advanced lines. The inferior subunit 1Dx2+1Dy12, predominant in adapted wheat germplasm showed a comparative low frequency in the derived advanced breeding lines. Its successful replacement is due to the other better allelic variants at the Glu-D1 locus inherited in these synthetic hexaploid wheats from Aegilops tauschii (2n = 2x = 14; DD).     

CIMMYT新型人工合成小麦Pina和Pinb基因等位变异

六倍体人工合成小麦由硬粒小麦（Triticum turgidum subsp. durum）与粗山羊草（Aegilops tauschii Coss.）杂交产生,是研究小麦进化过程中基因变异的重要材料。以国际玉米小麦改良中心（CIMMYT）提供的57份由野生二粒小麦（T. turgidum subsp. dicoccoides）与粗山羊草杂交产生的新型人工合成六倍体小麦为材料，用单籽粒特性测定仪和Pina、Pinb特异性PCR引物对其籽粒硬度变异以及控制籽粒硬度的主效基因Pina和Pinb的分布情况进行了研究。结果表明，这些材料的SKCS硬度值变异较大，从10.5到42.6，其中15~30的占78%。共有Pina-D1a、Pina-D1c、Pinb-D1h和Pinb-D1j 4种等位变异型，基因型为Pina-D1a/Pinb-D1j的8个，占14%；基因型为Pina-D1c/Pinb-D1h的49个，占86%。方差分析表明，基因型Pina-D1a/Pinb-D1j与Pina-D1c/Pinb-D1h对籽粒硬度的影响差异不显著，但父本粗山羊草和母本野生二粒小麦以及二者间的互作对籽粒硬度有显著影响，说明除Pina和Pinb外，还有其他微效基因影响籽粒硬度的形成。     

Bringing wild relatives back into the family: recovering genetic diversity in CIMMYT improved wheat germplasm

Summary The dangers of a narrow genetic base of the world's major domesticated food crops have become a great global concern in recent decades. The efforts of the International Maize and Wheat Improvement Center (CIMMYT) to breed common wheat cultivars for resource poor farmers in the developing world (known as the Green Revolution wheats) has met with notable success in terms of improved yield, yield stability, increased disease resistance and utilization efficiency of agricultural inputs. However, much of the success was bought at the cost of an overall reduction in genetic diversity in the species; average Modified Roger's distances (MRD) within groups of germplasm fell from 0.64 in the landraces to a low of 0.58 in the improved lines in the 1980s. Recent efforts by CIMMYT breeders to expand the genetic base of common wheat has included the use of landraces, materials from other breeding programs, and synthetic wheats derived from wild species in the pedigrees of new advanced materials. The result, measured using SSR molecular markers, is a highly significant increase in the latent genetic diversity of recently developed CIMMYT breeding lines and cultivars compared to the original Green Revolution wheats (average MRD of the latest materials (0.63) is not significantly different from that of the landraces, as tested using confidence intervals). At the same time, yield and resistance to biotic and abiotic stresses, and end-use quality continue to increase, indicating that the Green Revolution continues to this day.     

Assessment of genetic diversity in synthetic hexaploid wheats and their Triticum dicoccum and Aegilops tauschii parents using AFLPs and agronomic traits

Synthetic hexaploid wheats are of interest to wheat breeding programs, especially for introducing new genes that confer resistance to biotic and abiotic stresses. A group of 54 synthetic hexaploid wheats derived from crosses between emmer wheat(Triticum dicoccum, source of the A and B genomes) and goat grass (Aegilops tauschii, D genome donor) were investigated for genetic diversity. Using the AFLP technique, dendrograms revealed clear grouping according to geographical origin for the T. dicoccum parents but no clear groups for the Ae. tauschii parents. The geographical clustering of the T. dicoccum parents was also reflected in the dendrogram of their derived synthetic hexaploids. Diversity of the T. dicoccum parents and their derived synthetic hexaploids was further evaluated by measuring 18morphological and agronomic traits on the plants. Clustering based on morphological and agronomic data also reflected geographical origin. However, comparison of genetic distances obtained from AFLP and agronomic data showed no correlation between the two diversity measurements. Nevertheless, similarities among major clusters with the two systems could be identified. Based on percentage of polymorphic markers, the synthetic hexaploids had a considerably higher level of AFLP diversity (39%) than normally observed in cultivated hexaploid wheat (12–21%). This suggests that synthetic hexaploid wheats can be used to introduce new genetic diversity into the bread wheat gene pool. This revised version was published online in July 2006 with corrections to the Cover Date.     

Crossability of tetraploid and hexaploid wheats with ryes for primary triticale production

Summary Crossability of wheat and rye was investigated during thirteen crop cycles in two contrasting locations to 1) evaluate tetraploid and hexaploid wheat parents in crosses with rye, 2) identify genotypes with high crossability and 3) assess the impact of environment on seed development. The majority of the tetraploid wheats crossed with rye had seed set around 20%, but very low embryo viability. Several wheat genotypes with seed set above 50% were identified. The hexaploid wheats crossed with rye showed poor seed set, but plant recovery was relatively high. The majority of the hexaploid wheats with highest seed set (20–30%) were from China. The results suggest differences in crossability between the rye populations, and wheat species by rye interactions. The crossability of the tetraploid and hexaploid wheats was affected by climate in the two locations.