春小麦与天兰冰草远缘杂交育种的研究

小麦远缘杂交对其物种进化具有极其重要的作用和意义。十九世纪初期,有性杂交技术用于育种实践后,人类逐渐认识并掌握了远缘杂交这个创造新种或新类型的有利武器。国外育种实践证明,天兰冰草(Agropyron glaucum)是小麦属间远缘杂交重要亲本之一。根据我省小麦育种目标和任务,为了把天兰冰草某些优良性状通过人工有性杂交导入到普通小麦中去,刨造小麦新类型和新品种,我院从1957年起开展了春小麦与天兰冰草远缘杂交育种的研究。开始,我们以普通小麦不同品种为母本,以天兰冰草为父     

小麦远缘杂交现状、抗病基因转移及利用研究进展

小麦近缘植物中含有丰富的抗病、抗逆和抗虫等基因,是小麦育种的优异基因源。通过远缘杂交可以将近缘植物优异基因转移给小麦,创制包括双二倍体或部分双二倍体、附加系、代换系和易位系等在内的小麦-近缘植物异染色体系。这些含小麦近缘植物血缘的异染色体系是研究物种染色体行为与进化、基因定位与作图的重要素材,也是拓宽小麦的遗传基础、抵御小麦重要病虫害、增加小麦产量和提升小麦品质的重要物质基础。为了更加清晰地了解小麦远缘杂交概况及小麦近缘植物抗病基因向小麦的转移,也为今后小麦远缘杂交研究和种质资源的开发利用提供参考,文中对小麦族物种分类、小麦远缘杂交的定义与意义、小麦族山羊草属、黑麦属、偃麦草属、簇毛麦属、冰草属、大麦属、披碱草属、赖草属、新麦草属以及旱麦草属物种与小麦远缘杂交现状和异染色体系创制情况进行了概括,并对来源于小麦近缘植物被正式命名的17个抗条锈病基因、35个抗叶锈病基因、30个抗秆锈病基因、41个抗白粉病基因、3个抗赤霉病基因、1个抗麦瘟病基因、1个抗叶枯病基因、1个抗颖枯病基因、4个抗褐斑病基因、2个抗眼斑病基因、1个抗梭条花叶病基因、2个抗线条花叶病基因和2个抗禾谷类黄矮病基因向小麦的转移情况及其所在染色体的位置信息进行了归纳。小麦-黑麦1RS·1BL易位系、1RS·1AL易位系和小麦-偏凸山羊草2NS/2AS易位系等抗病优良种质的育成与利用在世界小麦育种史上做出了突出贡献,然而,这仅仅得益于对少数抗病基因的利用。与目前已经被命名的基因数量相比,被利用到小麦育种中的抗病基因相对较少。文中分析了当前已命名抗病基因利用情况比例偏低的原因,并对今后如何利用这些抗病基因提出了建议。同时,还列举了已克隆的源自小麦近缘植物的抗病基因,并对克隆这些基因的方法以及今后可能的研究热点进行了分析,认为加强无遗传累赘的小麦-近缘植物易位系的创制与应用仍可能是今后小麦育种材料创新与新品种培育的一个重要发力点。     

小麦远缘杂交现状、抗病基因转移及利用研究进展

小麦近缘植物中含有丰富的抗病、抗逆和抗虫等基因,是小麦育种的优异基因源。通过远缘杂交可以将近缘植物优异基因转移给小麦,创制包括双二倍体或部分双二倍体、附加系、代换系和易位系等在内的小麦-近缘植物异染色体系。这些含小麦近缘植物血缘的异染色体系是研究物种染色体行为与进化、基因定位与作图的重要素材,也是拓宽小麦的遗传基础、抵御小麦重要病虫害、增加小麦产量和提升小麦品质的重要物质基础。为了更加清晰地了解小麦远缘杂交概况及小麦近缘植物抗病基因向小麦的转移,也为今后小麦远缘杂交研究和种质资源的开发利用提供参考,文中对小麦族物种分类、小麦远缘杂交的定义与意义、小麦族山羊草属、黑麦属、偃麦草属、簇毛麦属、冰草属、大麦属、披碱草属、赖草属、新麦草属以及旱麦草属物种与小麦远缘杂交现状和异染色体系创制情况进行了概括,并对来源于小麦近缘植物被正式命名的17个抗条锈病基因、35个抗叶锈病基因、30个抗秆锈病基因、41个抗白粉病基因、3个抗赤霉病基因、1个抗麦瘟病基因、1个抗叶枯病基因、1个抗颖枯病基因、4个抗褐斑病基因、2个抗眼斑病基因、1个抗梭条花叶病基因、2个抗线条花叶病基因和2个抗禾谷类黄矮病基因向小麦的转移情况及其所在染色体的位置信息进行了归纳。小麦-黑麦1RS·1BL易位系、1RS·1AL易位系和小麦-偏凸山羊草2NS/2AS易位系等抗病优良种质的育成与利用在世界小麦育种史上做出了突出贡献,然而,这仅仅得益于对少数抗病基因的利用。与目前已经被命名的基因数量相比,被利用到小麦育种中的抗病基因相对较少。文中分析了当前已命名抗病基因利用情况比例偏低的原因,并对今后如何利用这些抗病基因提出了建议。同时,还列举了已克隆的源自小麦近缘植物的抗病基因,并对克隆这些基因的方法以及今后可能的研究热点进行了分析,认为加强无遗传累赘的小麦-近缘植物易位系的创制与应用仍可能是今后小麦育种材料创新与新品种培育的一个重要发力点。     

猬草属与其近缘属物种的RAPD和ISSR分析

对猬草属及其近缘属(新麦草属、赖草属)物种11种1变种共13份材料进行了RAPD和ISSR分析。聚类分析结果表明:①新麦草属物种和赖草属物种各自聚类在一起;②猬草属模式种Hystrixpatula与其他猬草属物种间存在明显的遗传差异;③Hystrix coreana、H.duthiei ssp.duthiei和H.duthiei ssp.longearistata与含Ns基因组的新麦草属物种及具NsXm基因组的赖草属物种聚在一起。以上结果与细胞学结果类似,表明H.patula与其他猬草属物种存在较大的遗传变异,而H.coreana、H.duthiei ssp.duthiei和H.duthiei ssp.longearistata与新麦草属及赖草属物种具有较近的亲缘关系。两种标记得到的Jaccard遗传相似系数和遗传聚类图基本一致,但ISSR引物扩增的多态性高于RAPD标记,且PCR扩增反应优于RAPD反应。RAPD和ISSR标记可作为评价小麦族物种遗传多样性和亲缘关系的分子标记技术。     

普通小麦异附加系的选育和鉴定研究进展

小麦异附加系是利用小麦近缘属物种优良基因改良小麦品种的中间材料 ,在遗传理论研究和育种实践中具有重要的应用价值。本文综述了小麦异附加系的研究现状 ,总结了小麦异附加系选育和鉴定的方法 ,对小麦异附加系选育和鉴定中存在的问题和解决途径进行了讨论     

小麦族赖草属植物与近缘二倍体物种的同工酶分析

对小麦族赖草属、冰草属、偃麦草属、澳冰草属、拟鹅观草属、新麦草属和大麦属7个属24个物种的酯酶同工酶和超氧化歧化酶同工酶进行比较分析。结果表明:7个属24个物种共出现24种不同的同工酶酶谱,电泳分离出迁移率不同的45条酶带;②Leymus chinensis与Leymus其他13个种的亲缘关系较远,与Hordeum bogdanii的亲缘关系较近,Psathyrostachys juncea与Leymus的亲缘关系很近;③相似染色体组的物种聚类在一起;④2种同工酶的分析结果与细胞学、形态学及分子标记的研究结果基本一致。     

几个山羊草属物种抗条锈性在栽培小麦遗传背景中的表达

利用人工接种小麦条锈菌生理小种条中30和31,测定了9个山羊草属物种47个居群及其与感病小麦杂交F1植株的抗性。结果表明山羊草属物种对小麦条锈病的抗性程度有一定的差异,抗病山羊草居群与小麦杂交的40个组合的F1植株的抗性与其亲本比较,仅22个组合中山羊草的抗性完全表达,1个组合为部分表达,其余的17个组合中山羊草的抗性并未表达。而且山羊草的抗性表达和抑制与小麦的基因型密切相关,因而在小麦育种中,利用来自山羊草的抗条锈性时应选择易于抗性表达的小麦遗传背景作受体。     

小麦-冰草多粒新种质及其多粒性遗传分析

 【目的】探讨小麦-冰草多粒新种质3228多粒特性（>90粒/穗）的遗传及其利用价值。【方法】将该材料在5个不同小麦种植区进行种植,以评价该材料多粒特性的稳定性;采用主基因+多基因混合遗传模型分析方法对小麦-冰草多粒新种质3228（♀）×京4839（♂）的F2单株表型进行遗传分析。【结果】小麦-冰草多粒新种质3228多粒特性在不同环境下表现稳定,其穗粒数均大于90;小麦-冰草异源新种质3228与京4839（41粒左右/穗）F2群体遗传分析表明,多粒特性主要受1对主效基因控制,主基因的遗传率为27.81%,其加性效应是9.33;此外,在F2群体中,78.11%的单株穗粒数都高于京4839,表明3228中的多粒基因具有一定的显性效应。【结论】小麦-冰草多粒新种质3228多粒特性具有较好的环境稳定性,其在遗传上主要受1对主基因控制,有望利用该多粒基因通过提高穗粒数实现小麦高产育种。     

异源细胞质育种技术在小麦遗传育种研究中的应用

小麦族内种属之间细胞质的遗传变异是小麦育种宝贵的遗传资源,因而对异源细胞质遗传效应的研究也愈加深入。小麦的异源细胞质遗传效应表现在细胞质雄性不育性、单倍体诱导、抗逆性、生长发育及农艺性状的小麦品种改良等诸多方面。其中,创制细胞质雄性不育系、诱导单倍体和改良小麦品种是异源细胞质遗传效应在小麦育种中的具体应用。对小麦细胞质效应的遗传特点及其在育种中的应用进行了系统总结,旨在探索细胞质遗传规律,为小麦细胞质遗传资源的开发和利用提供理论依据。     

粗山羊草在小麦遗传育种中的应用研究进展

小麦是世界上第二大粮食作物,对我国粮食供给起到举足轻重的作用。但目前高产、抗病及抗逆性强的小麦品种较少,使小麦的生产受到一定制约。挖掘优异遗传资源,培育高产、优质、抗逆性强的小麦品种是小麦育种的重要任务。粗山羊草是小麦D基因组的供体,蕴含着大量抗病、抗虫、抗逆和改良小麦品质的基因。为挖掘其优异基因用于小麦育种,丰富小麦的遗传资源,对小麦育种工作起到推动或借鉴作用,对粗山羊草在分子水平和抗病、抗虫、抗逆方面的研究进展进行综述,介绍了在储藏蛋白方面的研究情况,以及粗山羊草在小麦育种上的应用。     

根茎冰草醇溶蛋白遗传多样性研究

为了了解冰草属稀有种根茎冰草(Agropyron michnoi Roshev)居群的遗传结构和差异,应用醇溶蛋白A-PAGE分析技术对采集自中国根茎冰草主要生态环境内蒙古的4个根茎冰草居群进行了遗传多样性研究.研究表明,根茎冰草具有丰富的遗传多样性.A-PAGE总计检测到48条相对迁移率不同的电泳带纹,在α、β、γ、ω区分别有15、9、4和20条.每个根茎冰草居群都具有独特的醇溶蛋白带型,在确定和划分根茎冰草居群上显示出足够的遗传多样性.经聚类分析.可将4个居群分为2类.另外还探讨了根茎冰草的保护和利用策略.     

鹅观草属、披碱草属、猬草属和仲彬草属物种的酯酶同工酶分析

对小麦族鹅观草属、披碱草属、猬草属和仲彬草属19个物种的幼叶酯酶同工酶比较分析,电泳分离出迁移率不同的24条酶带。结果表明:①4个属19个物种的酯酶同工酶酶谱多态性较高,遗传差异较大,其属间变异大于种间变异;②形态相似,染色体组相同的物种聚类在一起;猬草属模式种Hystrix patula和披碱草属的4个物种聚在一起,而H.duthiei和H.longearistata聚在一起;③酯酶同工酶分析结果与前人的细胞学和形态学研究结果基本一致。仲彬草属、鹅观草属和披碱草属作为属分类等级处理是恰当的,猬草属的系统地位有待进一步研究。     

小麦全蚀病抗病性研究进展及其育种途径探讨

阐述了小麦全蚀病致病性遗传规律,并从黑麦、燕麦、冰草属、粗山羊草、簇毛麦和华山新麦草等6个近缘种属中抗全蚀病基因的发现,回顾了国内外小麦全蚀病抗性研究取得的成就。在此基础上,提出了将小麦全蚀病抗性基因导入普通小麦的5条思路或途径。     

萝卜与芸薹属物种间的远缘杂交研究进展

萝卜是十字花科植物中与芸薹属亲缘关系最近的物种,是芸薹属植物遗传改良的宝贵种质资源,可提供细胞质雄性不育基因、恢复基因、自交不亲和基因以及多种抗逆基因。笔者概述了近1个世纪以来萝卜与芸薹属物种间远缘杂交的研究进展,包括萝卜属与芸薹属植物的亲缘关系、杂交不亲和性机理、改良杂交效率的技术和手段、萝卜优异基因在近缘种中的应用、新型遗传材料的创制及人工合成新物种,并对萝卜属与芸薹属远缘杂交育种的前景进行了展望。     

萝卜与芸薹属物种间的远缘杂交研究进展

萝卜是十字花科植物中与芸薹属亲缘关系最近的物种,是芸薹属植物遗传改良的宝贵种质资源,可提供细胞质雄性不育基因、恢复基因、自交不亲和基因以及多种抗逆基因。笔者概述了近1个世纪以来萝卜与芸薹属物种间远缘杂交的研究进展,包括萝卜属与芸薹属植物的亲缘关系、杂交不亲和性机理、改良杂交效率的技术和手段、萝卜优异基因在近缘种中的应用、新型遗传材料的创制及人工合成新物种,并对萝卜属与芸薹属远缘杂交育种的前景进行了展望。     

青藏高原仲彬草属植物叶绿体rbcL序列的谱系分析

对9个青藏高原植被区的仲彬草属(StYP基因组组成)植物及2个拟鹅观草属(St基因组)物种和2个冰草属(P基因组)植物共13个类群的叶绿体rbcL序列进行遗传和基因谱系分析,探讨青藏高原仲彬草属植物的系统关系及其物种形成的母本供体来源。结果表明:①Kengyilia stenachyra、Kengyilia kokonorica、Kengyilia hirsuta、Kengyilia rigidula和Kengyilia grandiglumis的种间关系较近;②Kengyilia stenachyra和Kengyilia geminata在rbcL序列上发生了一定程度的分化;③拟鹅观草属和冰草属植物均可能作为母本供体参与青藏高原植被区不同仲彬草属植物的物种形成。     

低温胁迫对小麦族物种抗寒生理的影响

小麦野生近缘物种是小麦品种改良的重要基因库,可为小麦抗寒力的提高提供丰富的基因资源.以抗寒性较好的三芒山羊草、冰草和强冬性小麦品种M808为试材,以春小麦材料中国春为对照,研究了低温处理对小麦族物种抗寒生理指标的影响.结果表明:低温胁迫下,所有材料相对电导率均呈现上升趋势,中国春上升最快,96h后达到90％,M808次之,而三芒山羊草和冰草相对较慢;可溶性蛋白含量在24h内变化不显著,随着低温胁迫时间的延长,三芒山羊草和冰草上升趋势较为明显,72h时达到峰值并开始下降;脯氨酸含量较未胁迫时有很大幅度的提高,96h后达到25～30μgFW· g-1的范围,三芒山羊草和冰草提高程度明显高于小麦材料;在相同的处理时间下,三芒山羊草和冰草的SOD活性也高于小麦材料;低温胁迫初期所有材料MDA含量迅速增加,24h后平缓上升,72h达到峰值,约90nmol· g-1,随后呈现下降趋势;可溶性糖含量低温胁迫初期有下降趋势,24h以后有所提高.综合分析发现三芒山羊草、冰草和冬小麦米808相应指标变化明显比春小麦更倾向于提高抗寒水平的方向发展,而三芒山羊草和冰草的抗寒生理基础要强于冬小麦品种M808.这些将为小麦族抗寒材料的发掘和抗寒生理机制的明确提供重要参考.     

普通小麦与沙生冰草、根茎冰草属间杂种的产生及其细胞遗传学研究

 通过幼胚拯救，首次获得了普通小麦与沙生冰草、根茎冰草两组合的属间杂种。在幼胚拯救时发现，无盾片的幼胚是不能产生杂种苗的。对获得的两组合杂种植株进行了壮苗和破蘖培养繁苗，使来自同一胚的杂种植株数目增加。在获得的F#-1杂种中，幼苗形态和穗型似普通小麦栽培种。在花粉母细胞减数分裂中期Ⅰ，中国春×沙生冰草、根茎冰草两组合杂种F#-1的染色体配对频率远远超出了期望值。对杂种F#-1用四倍体和六倍体小麦回交，都能很容易获得种子，平均结实率都在15%以上。特别值得注意的是两组合的属间杂种均具有自交可育性，自交结实率分别为0.46%和0.15%。文章讨论了：⒈杂交成功的经验；⒉P与A、B、D染色体组间特殊遗传关系的理论分析；⒊F#-1自交结实的原因；⒋壮苗培养和破蘖培养繁苗在小麦远缘杂交中的重要作用。小麦属与冰草属间自交和回交后代的首次获得，在理论上对前人所认为的P染色体组在小麦族中的高度独立遗传性，提供了直接的相反证据；在实践上，使产生异源附加系、代换系甚至易位系、进而为利用P染色体组中的期望基因变得相对的容易。     

百萨偃麦草在小麦遗传改良中的应用研究进展

百萨偃麦草是小麦亲缘物种之一,对环境胁迫和生物胁迫具有很强的抗性,是小麦遗传改良的重要资源.结合南京农业大学多年来的研究进展,对百萨偃草麦抗性基因向小麦中的转移与利用、百萨偃草走基因组与染色体分析等现状进行了系统总结,并对如何更好地研究和利用百萨偃草麦有益基因提出了展望.     

通过属间杂交向小麦转移冰草优异基因的研究

冰草[Agropyron cristatum (L.) Gaertn.,P genome]具有许多可用于小麦改良的优异基因。为了检测这些优异基因在小麦背景下的表达,对具单一遗传背景的普通小麦Fukuho×冰草Z559的杂种后代（BC#-2F#-3、BC#-3F#-2、BC#-4F#-1和BC#-5）进行了农艺性状、抗病性、蛋白质含量和抗逆性分析。结果发现,一些遗传稳定（异源易位系）的杂种后代表现出良好的株型结构、大穗多粒、兼抗白粉病和黄矮病、蛋白质含量高（17.01%～20.72%）、抗旱和抗寒等特点,说明不仅已将冰草Z559的优异基因导入小麦,而且这些外源优异基因能够在小麦背景下充分表达。此外,通过遗传分析,证明了来自冰草Z559的黑色籽粒基因和抗白粉病和黄矮病基因均为显性基因。