硬粒小麦-簇毛麦双二倍体与普通小麦杂种F1的花粉母细胞减数分裂行为的研究

用普通小麦与硬粒小麦 -簇毛麦双二倍体杂交 ,对其杂种F1的花粉母细胞中期Ⅰ的染色体配对进行了洋红染色和Giemsa -C带染色观察。结果表明虽然簇毛麦染色体在中期Ⅰ主要以单价体存在 ,但也有少量的小麦 -簇毛染色体配对 (平均每细胞为 1 1%左右 ) ,可以通过遗传重组转移簇毛麦的有利基因。这些小麦 -簇毛麦染色体配对 ,既分布在超过理论配对数的细胞中 ,也存在于少于理论配对数的细胞中 ;相反 ,超过理论配对数的染色体对不一定就是小麦 -簇毛麦染色体之间的配对 ,在少于理论配对数的细胞中 ,也不一定仅是小麦同源染色体的配对 ,同样包含有少量的小麦 -簇毛麦染色体配对。因而 ,用传统的染色法对外源物种与小麦染色体之间的配对数的估计 ,既有夸大一部分信息 ,又有掩盖一些有益信息的弊端。说明我们在用传统方法来推测远缘杂种后代中部分同源染色体配对时要持审慎的态度 ,需要用较为准确的方法来直接鉴定     

大白菜-结球甘蓝双单体异附加系的SSR鉴定及其特性

 【目的】筛选大白菜-结球甘蓝异附加系,利用SSR标记鉴定附加的外源染色体,并对异附加系特性进行研究。【方法】以大白菜-结球甘蓝异源三倍体（AAC）与二倍体大白菜（AA）回交一代的自交后代为试材,利用根尖染色体计数、甘蓝连锁群特异SSR标记等方法,筛选、鉴定大白菜-结球甘蓝异附加系。【结果】在BC1F2中筛选到2n=22的植株;该植株对位于甘蓝01连锁群的3对SSR引物和08连锁群的2对SSR引物的扩增结果与异源三倍体杂交种是一致的,而对位于其它7个连锁群的20对特异引物的扩增结果与大白菜一致,表明该植株附加的外源染色体与甘蓝的01、08连锁群相对应,为双单体异附加系;该双单体异附加系绝大多数花粉母细胞减数分裂终变期染色体构型为10Ⅱ+2Ⅰ,后期Ⅰ以11-11、10-12分离方式为主,后期Ⅱ产生了n=11配子。【结论】利用甘蓝连锁群相对于大白菜特异的SSR标记可以准确鉴定大白菜-结球甘蓝异附加系;获得了附加甘蓝01、08连锁群的大白菜双单体异附加系,为进一步合成附加甘蓝01或08连锁群大白菜-结球甘蓝单体和双体异附加系奠定基础。     

利用近缘种属创造小麦抗白粉病新种质（2）八倍体小簇麦与普通小麦杂交导入抗病基因

应用八倍体小麦－簇毛麦和普通小麦杂交、回交，试图将其抗白粉病基因导入普通小麦。通过细胞学分析和染色体分带分析证明双二倍体小簇麦含有５６条染色体，其染色体组为ＡＡＢＢＤＤＶＶ，其与普通小麦的杂种Ｆ＿１代减数分裂的中期Ｉ二价体数目常少于２１对，单价体数目常多于７个，并出现三价体、四价体和少量五价体。应用生物素标记的簇毛麦总ＤＮＡ探针对小簇麦杂种进行染色体原位杂交，能够清楚检测出簇毛麦的染色体，双二倍体小簇麦含有１４条簇毛麦染色体，９４００９—５—４含有Ｖ＿２，Ｖ＿３和Ｖ＿４３条簇毛麦染色体，９４００９－５－９含有１条簇毛麦的Ｖ＿６染色体。目前已选育了优良抗病品系，经温室和田间人工接种鉴定，表现高抗小产白粉病。     

利用PCR技术初步鉴定小麦-加州野大麦异染色体系

为快速鉴定普通小麦与普通小麦—加州野大麦双二倍体杂交、回交后代植株的染色体组成，研究小麦背景中添加的外源染色体与小麦染色体之间的部分同源关系，选用已被定位在小麦7个部分同源群21条染色体上的38个SSR引物对杂种回交后代植株进行PCR扩增。结果表明，其中27个小麦SSR引物在普通小麦与小麦—加州野大麦双二倍体间有多态性扩增，涉及4个部分同源群的11对引物，可在不同杂种回交植株中扩增出与双二倍体相同的多态带纹；根据PCR扩增和细胞遗传学分析的结果，在18个回交后代中初步鉴定出7个可能的异附加系，其中2个二体异附加系、1个端二体异附加系、2个单体异附加系和2个双单体异附加系。所选育的异附加系分别涉及第1、2、4和7部分同源群。     

人工合成的十个优良小麦种质系的细胞学和性状特点的研究

本试验对从八倍体小偃麦与普遍小麦的杂种后代中选出的10个优良小麦种质系,进行了细胞学和田间试验鉴定。结果表明,在这10个小麦种质系中,其中有2个品系为单体异附加系,1个品系为双单体异附加系,2个品系为双体异附加系。有5个品系染色体数目与普通小麦相同,但具有偃麦草的某些特点,细胞学上具有异常行为,它们可能为新的次生六倍体小麦。这些小麦种质系中,有的综合性状较好,具有较好的丰产性能,有希望在生产上直接加以利用;有的虽然综合表现欠佳,但具有突出特点,可作为种质材料在育种上利用。     

普通小麦与华山新麦草、簇毛麦杂交后代染色体形态观察

对普通小麦(Tritcium aestivum)与华山新麦草(Psathyrostachys huashanica)杂交后代H9802-6、普通小麦与簇毛麦(Haynaldia villosa)杂交后代V9910-15-4花粉的减数分裂进行了细胞学观察。结果表明:H9802-6出现了异代换系和异附加系,因此该材料还不是很稳定;V9910-15-4后代个体中染色体数目、染色体构型多样复杂,染色体联会过程中出现了环状联会、顶端联会、单价体不联会等异常情况,其杂交后代的稳定及利用较困难。     

普通小麦-簇毛麦易位系T4VS·6AL的选育

在小麦背景中离果山羊草3C染色体具有优先传递的作用.当离果山羊草3C染色体处于单体状态时会导致后代不含有杀配子染色体的配子中产生包括缺失和易位等染色体结构变异.簇毛麦4V染色体携有抗小麦眼斑病和全蚀病基因.为进一步利用簇毛麦4V染色体上的有益基因.利用染色体C-分带和基因组原位杂交分析,从普通小麦-簇毛麦4V染色体二体异附加系(DA4V)与普通小麦农林26-离果山羊草3C染色体二体异附加系(DA3C)杂种后代中选育出小麦-簇毛麦纯合易住系T4VS·6AL.该易位系为杀配子染色体诱发形成的非补偿型易位;易位系T4VS·6AL高抗梭条花叶病.是小麦抗病育种的新种质.     

在硬粒小麦-簇毛麦双二倍体与普通小麦杂种F1中的染色体配对及传递

对初级六倍性硬粒小麦－簇毛麦双二倍体与来源于四川的三个地方品种（系）和一个栽培普通小麦品种（包括ｐｈ１ｂ中国春小麦）所形成的杂种Ｆ１在减数分裂中期Ｉ的配对行为进行了研究。结果表明,小麦亲本不同,杂种Ｆ１之间的染色体配对存在明显的差异。四川的地方品种群体中可能存在ｐＨ或类似于ｐｈ的基因,促进染色体的配对,另外,在杂种Ｆ１（ＡＡＢＢＤＶ）中,单倍性染色体组Ｄ和Ｖ的存在部分地扰乱了Ａ和Ｂ染色体组的同源配     

基于小麦SNP芯片对簇毛麦6V#2和6V#4染色体及其与小麦6A、6D染色体的多态性分析

【目的】利用大数据比较2条不同的簇毛麦6V（#2和#4）染色体及其与小麦6A、6D染色体间DNA水平上的差异,为小麦-簇毛麦靶向易位的精准设计育种提供依据。【方法】以6V#4（6D）异代换系RW15为父本和6V#2（6A）异代换系南87-88为母本进行杂交,获得F₂分离群体,利用6V#4S/6V#2S/6AS/6DS/6VL特异分子标记检测F₂植株,筛选新类型的代换系,并用分子标记结合基因组原位杂交（genomic in situ hybridization,GISH）对新类型代换系进行确认,再利用小麦55K芯片中的6A、6D探针,对新代换系及其双亲南87-88和RW15进行分析;结合660K芯片6A、6D探针对2份簇毛麦的SNP分析结果,筛选6V特异SNP。【结果】GISH分析表明,19EL124和19EL134的体细胞染色体数2n=42,分别携带2条完整的外源染色体;分子标记鉴定结果表明,19EL124含有6V#4S/6DS特异标记带,缺失了6V#2S/6AS特异带,而19EL134含有6V#2S/6AS特异标记带,缺失了6V#4S/6DS特异带;19EL124和19EL134都含有6VL的特异带,证明19EL124为6V#4（6A）异代换系,19EL134为6V#2（6D）异代换系。55K芯片检测结果表明,异代换系中关键染色体探针的检测效率显著低于其他染色体,且对同类型异代换不同系的检测效率也有所不同。1 177个6A探针中,63.21%不能对6A代换系南87-88分型,68.90%不能对6A异代换系19EL124分型,22.51%检测到6V#2和6V#4间的多态性,其中88个只能检测到6V#4染色体,而155个只能检测到6V#2染色体;479个6D探针中,49.48%不能对6D异代换系RW15分型,53.44%不能对6D代换系19EL134分型,16.70%检测到6V#2和6V#4间的多态性,其中23个只能检测到6V#2染色体,42个只能检测到6V#4染色体。整合55K和660K芯片的共有探针,分别从395个6A、231个6D探针筛选获得簇毛麦6V特异的SNP标记22个和15个,其中3个可在6V#2和6V#4染色体间显示多态性。【结论】小麦染色体的缺失与外源染色体的替换,使相应染色体探针的检测效率大幅降低,NA分型比例极大增加,且多数NA分型在2条不同的外源染色体间显示多态;相同探针对2条外源染色体的检测效率不同,小麦6A探针可以更好地检测6V#2,而小麦6D探针可更好检测6V#4;在簇毛麦与异代换系6V染色体的一致性分型中,筛选获得簇毛麦6V特异的SNP标记37个。     

普通小麦-簇毛麦染色体异附加系的细胞学稳定性分析

在根尖细胞染色体计数和N-分带鉴定基础上,通过花粉母细胞(PMC)减数分裂中期Ⅰ(MI)的染色体配对分析对本室育成的5个普通小麦-簇毛麦异附加系进行细胞学稳定性分析。在被测的30个株系121单株中,2n=44,43和42的植株分别占77.7％,14.0％和3.3％。在进行染色体配对分析的15个二体异附加系植株中,有8株平均每个PMC的二价体数超过21.6个,单价体数低于0.5个,没有出现或仅在个别细胞中出现三价体或四价体,在细胞学上已基本稳定。另有半数植株的二价体数虽然也超过21个,但全部是22个二价体的PMC频率相对较低,含有单价体、三价体和四价体的PMC频率相对较高,它们在细胞学上尚不稳定。为保特异附加系的稳定,必须经常进行细胞学稳定性鉴定。     

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。     

大白菜-结球甘蓝5号二体异附加系的选育及鉴定

【目的】获得稳定遗传的大白菜-结球甘蓝二体异附加系。【方法】以大白菜-结球甘蓝5号单体异附加系为材料,对其自交后代进行细胞学及SSR鉴定。【结果】37株自交后代中2n=22植株的比率为10.81%,通过对4个2n=22的植株进行核型分析及SSR鉴定,确定其为大白菜-结球甘蓝5号二体异附加系。减数分裂观察发现,大白菜-结球甘蓝5号二体异附加系后期Ⅰ虽然出现染色体落后现象,但在后期Ⅱ中染色体的分裂方式以11-11-11-11为主,其比率为69.55%。【结论】获得了大白菜-结球甘蓝5号二体异附加系,其外源染色体与甘蓝07连锁群相对应;该二体异附加系减数分裂形成的四分体以附加1条的染色体为主(n=11),有较高的遗传稳定性。二体异附加系的获得为研究芸薹属A、C基因组的亲缘关系,以及向大白菜中导入结球甘蓝的优良基因具有重要意义。     

PAIRING AND TRANSMISSION OF CHROMOSOMES OF THE HYBRIDS BETWEEN AMPHIDIPLOID OF TRITICUM DURUM DESF.-DASYPYRUM VILLOSUM(L.)CANDARGY AND TRITICUM AESTIVUM(L.)

对初级六倍性硬粒小麦－簇毛麦双二倍体与来源于四川的三个地方品种（系）和一个栽培普通小麦品种（包括ｐｈ１ｂ中国春小麦）所形成的杂种Ｆ１在减数分裂中期Ⅰ的配对行为进行了研究。结果表明，小麦亲本不同，杂种Ｆ１之间的染色体配对存在明显的差异。四川的地方品种群体中可能存在ｐｈ或类似干ｐｈ的基因，促进染色体的配对。另外，在杂种Ｆ１（ＡＡＢＢＤＶ）中，单倍性染色体组Ｄ和Ｖ的存在部分地扰乱了Ａ和Ｂ染色体组的同源配对。末期Ⅱ中，除了正常的四分体外，还存在二分体、三分体、五分体及六分体。对杂种Ｆ２和ＢＣ１Ｆ１的染色体计数研究表明，其染色体数目的变化范围为２ｎ＝２９至２ｎ＝６５，有的植株的染色体数目超过了预期的染色体数目，说明染色体通过杂种Ｆ１的传递偏离了随机模式。部分二、三、五或六分体所形成的配子参与了受精结实。因而在硬粒小麦－簇毛麦双二倍体与普通小麦的杂种后代中，不仅可望获得混合有Ｄ、Ｖ染色体结构的２ｎ＝４２的植株，而且还可能获得其它高倍性（８ｘ）和低倍性（４ｘ）的植株，从而为物种的进化指出了一种可能的途径。     

Structural Changes of 2V Chromosome of Haynaldia villosa Induced by Gametocidal Chromosome 3C of Aegilops triuncialis

Haynaldia villosa (2n =2X = 14, VV), a relative of wheat, plays important roles in wheat improvement mainly owing to its disease resistance. Powdery mildew resistance gene Pm21 has been successfully transferred into wheat by Cytogenetie Institute, Nanjing Agricultural University, China, and is widely used in the current wheat breeding programs. In this research, our objective is to further transfer and utilize the beneficial genes such as eye-spot resistance, yellow rust resistance, and gene of the tufted bristles on the glume ridge (a remarkable morphology) mapped on 2V of Haynaldia villosa. A disomic addition line with gametocidal chromosome 3C ofAegilops triuncialis added in Norin-26 was crossed to the wheat-H, villosa disomic substitution 2V(2D) and the hybrid F1 was then self-crossed. Chromosome C-banding, genomie in situ hybridization (GISH), and meiotic analysis in combination with molecular markers were applied to detect the chromosome variations derived from hybrids F2 and F3. To date, four translocations including one small segmental translocation T6BS.6BL-2VS, two whole arm translocations (preliminarily designed as T3DS·2VL and T2VS·7DL) and one intercalary translocation T2VS·2VL-W-2VL, one deletion Del. 2VS·2VL-, one monotelosomic Mt2VS, and one iso- chromosome 2VS·2VS line have been developed and characterized. One wheat SSR marker Xwmc25-120 tagging 2VS and one wheat STS marker NAU/STSBCD135-1 (2BL) tagging 2VL were successfully used to confirm the alien chromosome segments involved in the seven lines. The tufted bristles on the glume ridge appeared in lines T2VS·7DL, Mt2VS, 2VS·2VS as well as the parent DS2V(2D), whereas in T3DS·2VL, this trait did not appear. The gene controlling the tufted bristles was located on 2VS. Gametocidal chromosome 3C of Aegilops triuncialis could successfully induce chromosome 2V structural changes.     

Development of EST-PCR markers specific to the long arm of chromosome 6V of Dasypyrum villosum

Expressed sequence tags-derived polymerase chain reaction (EST-PCR) molecular markers specific for alien chromosomes can be used to not only monitor the introgressed alien chromatin in wheat background, but also provide the evidence of the syntenic relationship between homoeologous chromosomes. In the present study, in order to develop high density and evenly distributed molecular markers specific for chromosome 6VL of Dasypyrum villosum, 297 primer pairs were designed based on the expressed sequence tags (EST) sequences, which were previously mapped in different bins of the long arms of wheat homoeologous 6AL, 6BL, and 6DL. By using the Triticum aestivum, D. villosum, T. durum-D. villosum amphiploid, and T. aestivum-D. villosum alien chromosome lines involving chromosome 6V, it was found that 32 (10.77%) primers could amplify specific bands for chromosome 6V, and 31 could be allocated to chromosome arm 6VL. These 6VL specific markers provided efficient tools for the characterization of structural variation involving the chromosome 6VL in common wheat background as well as for the selection of useful genes located on 6VL in breeding programs.     

菜薹-芥蓝单体异附加系n+1配子传递及两个二体异附加系的获得

【目的】研究菜薹-芥蓝单体异附加系n+1配子传递,为其在基因定位和遗传改良上的应用奠定基础。【方法】通过观察和统计各单体异附加系减数分裂后期Ⅱ10/10/11/11分离的PMCs,估算n+1配子的形成频率;通过鉴定回交子代植株的染色体数目,测定各单体异附加系n+1配子的传递率;从单体异附加系的自交子代中筛选二体异附加系。【结果】依据减数分裂后期Ⅱ10/10/11/11分离的PMCs比率估算,各单体异附加系n+1雄配子的形成频率在36.85%—45.15%;基于染色体数目鉴定,各单体异附加系n+1雄配子的传递率在7.14%—14.81%,雌配子在19.70%—36.51%;在一定范围内,n+1配子传递率与n+1配子形成频率、染色体大小、花粉量和花粉生活力没有显著的相关性;从自交子代中获得了两个不同的二体异附加系。【结论】菜薹-芥蓝各单体异附加系的额外染色体通过雌、雄配子均能进行传递,但传递率因不同的附加系而异;从单体异附加系的自交子代中可以分离出遗传性稳定的二体异附加系。     

小麦异附加系种质资源的开发利用初探

为了开发利用小麦异附加系种质资源,笔者从利用小麦异附加系与相应的单、缺体杂交选育小麦异代换系;利用小麦异附加系与拟斯卑尔脱山羊草杂交,诱导部分同源染色体配对重组选育异代换系;利用小麦异附加系与Ph隐性突变体Ph1b杂交选育易位系;利用小麦异附加系进行组织培养选育异易位系;利用小麦异附加系进行辐射诱发异源易位;利用小麦异附加系可以选育小麦核不育系的XYZ系方面探讨了利用途径.     

Development of EST-PCR Markers for the Chromosome 4V of Haynaldia villosa and Their Application in Identification of 4V Chromosome Structural Aberrants

EST-PCR based molecular markers specific for alien chromosomes are not only useful for the detection of the introgressed alien chromatin in the wheat background, but also provide evidence of the syntenic relationship between homoeologous chromosomes. In the present study, in order to develop high density and evenly distributed molecular markers on chromosome 4V of Haynaldia villosa, a total of 607 primer pairs were designed according to the EST sequences, which were previously located in 23 different bins of wheat chromosomes 4A, 4B and 4D. By using the Triticum durum-H, villosa amphiploid and T. aestivum-H, villosa alien chromosome lines involving chromosome 4V, it was found that 9.23% of the tested primers could amplify specific bands for chromosome 4V. Thirty and twenty-six specific markers could be assigned to chromosome arms 4VS and 4VL, respectively. These 4V specific markers provided efficient tools for the characterization of structural variation involving the chromosome 4V as well as for the selection of useful genes located on chromosome 4V in breeding programs.     

用中国春双端二体分析“云南小麦”染色体构成

 用中国春双端二体（Double ditelosomic）系列作母本分别和“云南小麦”杂交，并对所得21个组合F#-1代进行端体配对分析。其中在13个组合中观察到中国春的两个端体同时和“云南小麦”相应染色体配对形成异型三价体（ttl'）的PMC频率达77.7-93.7%，说明“云南小麦”的这13条染色体和中国春的相应染色体间的差异很小。在另外8个组合（包括2A、7A、2B、4B、5B、6B、1D、5D）中，出现ttl'、tl'+t'和t'+t'构型的PMC频率分别为35.0-73.7%、21.5-55.0%和1.0-10.0%，表明“云南小麦”这8条染色体和中国春相应染色体之间在某个臂上存在一定程度的分化。在绝大多数组合中都观察到不包含端体的三价体、四价体，这表明在“云南小麦”的某些染色体可能发生了易位变异。