我科学家领衔完成小麦A基因组测序

<正>著名学术刊物《自然》近日载文称,科学家完成了小麦A基因组测序和草图绘制。这项研究由中科院遗传与发育生物学研究所植物细胞与染色体工程国家重点实验室小麦研究团队发起,通过与深圳华大基因研究院和美国加州大学戴维斯分校合作完成。据悉,生产商广泛种植的普通小麦是一个异源六倍体,含有A、B和D三个基因组。研究团队利用     

科技要闻

<正>我国科学家成功破译小麦基因组中科院遗传与发育生物学研究所植物细胞与染色体工程国家重点实验室小麦研究团队发起并领衔,与深圳华大基因研究院等合作,完成了小麦A基因组草图的绘制,从而开启了全面破译小麦基因组的序幕。"生产上广泛种植的普通小麦是一种异源六倍体,含有A、B和D三个基因组。"     

利用660K芯片解析小麦品种济麦262的遗传构成

济麦262是近十年来山东省旱地小麦增产幅度最大的小麦品种,为了解该品种的遗传构成及其亲本的遗传贡献率,利用小麦660K SNP芯片对济麦262及其亲本的基因组进行解析。结果显示,济麦262与两亲本都相同的SNP位点占总SNP位点的66.2%。临麦2号对济麦262基因组的遗传贡献率为59.0%,烟农19的贡献率则是41.0%,表明济麦262具有遗传偏亲现象。在染色体水平上,临麦2号对济麦262的遗传贡献表现为A基因组D基因组B基因组;烟农19对济麦262的遗传贡献表现为B基因组D基因组A基因组。本研究结果揭示了济麦262的遗传构成,为发掘该品种抗旱基因和辅助小麦遗传育种奠定了基础。     

利用SSR分子标记技术揭示"硬粒小麦-节节麦"人工合成六倍体小麦的遗传差异

为引入小麦近缘属种的优良基因和遗传变异、扩宽普通小麦的遗传基础,本文选用36对小麦A,B和D基因组的微卫星引物,对135份人工合成六倍体小麦的遗传多样性进行了评价。36对引物共检测到193个等位变异,每个位点等位变异数在2~14个之间,平均每个位点检测到5.36个等位变异;A,B和D 3个基因组检测到的等位变异数D>A>B,遗传多样性指数D>A>B。综合平均遗传丰富度和香浓指数两个指标分析结果表明,人工合成六倍体小麦第1和6同源群遗传多样性水平较高,第4和7同源群遗传多样性水平较低;21条染色体中,6D和2D染色体的遗传多样性最高,7D和4B染色体的遗传多样性最低。135份人工合成六倍体小麦遗传相似系数在0.36~0.85之间,平均遗传相似系数A>B>D基因组。人工合成六倍体小麦变异类型丰富,是改良普通小麦的重要基因资源。     

小麦转基因系中B、D基因组上的Bar基因转移至联合山羊草中的风险评价

通过调查杂交和回交后代的结实率 ,评价小麦转基因系中位于 B、 D基因组上的 Bar基因向联合山羊草转移的风险。B基因组含有 Bar基因的 Bobwhite 3 1系、D基因组含有 Bar基因的 Bobwhite 71系和联合山羊草作为亲本。采用不去雄、天然授粉 ,去雄、天然授粉和去雄、人工授粉 3种授粉方式以鉴定不同授粉方式对 Bar基因转移的影响 ;通过测定回交后代 Bar基因抗性植株的比例对分别位于 B基因组和 D基因组中的Bar基因进行安全评价。结果表明 ,在不去雄、天然授粉的条件下 ,结实率是非常低的 ,在本次试验中未得到种子。但是 ,在人工授粉条件下 ,可以获得杂种。基因位点在 B基因组或在 D基因组上 ,Bar基因的转移有很大差别。位于 B基因组上 Bar基因向联合山羊草转移比位于 D基因组上的 Bar基因更为困难。因为小麦基因组构成为 AABBDD,联合山羊草为 CCDD,它们有公共的 D基因组 ,在配子形成时 D基因组的染色体不会形成单价体而丢失。试验中 ,( 71系×联合山羊草 )×联合山羊草群体中 Bar基因抗性植株比例较高 ,( 3 1系×联合山羊草 )×联合山羊草未检出抗性植株。因此 ,B或 A基因组带 Bar基因的转基因小麦可以用来控制杂草 ,以减轻抗性基因从转基因小麦中向联合山羊草转移的风险。     

利用SSR标记分析"川麦42"和"川麦43"的遗传差异

“川麦42”和“川麦43”是源于CIMMYT硬粒小麦-节节麦人工合成种的姊妹系,具有高产、高抗条锈等特征。本实验利用小麦A、B、D基因组上的91对引物对“川麦42”和“川麦43”进行了SSR分子标记比较分析。结果表明,分析的91个SSR标记位点中有61个位点“川麦42”与“川麦43”多态性一致,占位点数的67.03%;有30个位点两个品种存在多态性差异,占位点数的32.97%;30个差异位点在A、B和D三个基因组的分布频率(占该基因组被检测位点数)不一致,其中A基因组分布最多,B基因组分布最少,其顺序为A>D>B。     

利用小麦A、B基因组特异SSR标记扩增节节麦D基因组

以节节麦SQ-214、中国春(CS)和四川育成品种SW3243为材料,利用192个小麦A和B基因组特异SSR标记,对节节麦D基因组进行了扩增,结果表明:有130个特异SSR标记(67.70%)可以在只含D基因组的节节麦上扩出产物,并对扩增效果进行了分析。     

利用SSR标记分析"川育12"和人工合成小麦"SYN780"的遗传差异

四川育成品种“川育12”和CIMMYT硬粒小麦-节节麦人工合成种“SYN780”都具有优质小麦基因,本试验利用小麦A、B和D基因组上的229对引物对“川育12”和“SYN780”进行了SSR分子标记比较分析。结果表明,229个SSR标记位点中有140个位点“川育12”和“SYN780”存在多态性差异,占位点数的61.1%。这140个差异位点在A、B和D3个基因组的分布频率(占该基因组被检测位点数)不一致,其中B基因组分布最多,D基因组分布最少,其顺序为B(64.2%)>A(63.5%)>D(54.9%)。     

河北省小麦品种基于SSR标记的遗传多样性研究

为了研究河北省小麦品种的遗传多样性,试验选用分布于小麦21条染色体上的86对多态性微卫星(SSR)引物,对建国近60年以来在河北省审(认)定的125个小麦品种进行了遗传多样性分析。结果表明:86对SSR引物共检测到296个等位变异,每对引物检测到的等位基因数变幅为2～7个(平均3.83个),以B基因组具有最高的平均等位基因数(3.94),A(3.81)、D(3.78)基因组次之;每个SSR位点的多态性信息量(PIC)变化范围为0.094～0.877(平均0.573),3个基因组的PIC值顺序依次为B基因组(0.593)>D基因组(0.579)>A基因组(0.528)。125个品种间的遗传相似系数(GS)变幅为0.409～0.909(平均0.615),基于遗传相似系数(GS)的聚类分析得出,供试小麦品种在GS值0.52处聚为3类,其中20世纪90年代后的114份品种(91.2%)被聚为1类,表明河北省小麦品种的遗传多样性水平较低,品种间的亲缘关系较近,其遗传基础需要进一步拓宽。     

小麦基因组中与雌性育性关联标记的初步扫描

[目的]发掘与小麦雌性育性紧密关联的SSR分子标记,并估算其表型效应。[方法]选择遍布基因组的40个多态性标记,对包括小麦雌性不育系的261个小麦品种（系）组成的目标群体使用STRUCTRE软件进行群体结构评估,并利用TASSEL软件的GLM模型检测40个多态性标记与小麦雌性育性D.F.（国内法育性）和I.F.（国际法育性）2种表型值的关联程度,确定入选标记。[结果]群体结构评估表明,目标群体中存在3个亚群。基因组多态性标记关联分析结果显示,标记Xcfd36（2AS、2DS）和Xcfd88（4AL）与小麦雌性育性2种表型值相关联,2个标记对D.F.和I.F.的效应分别是0.1585、0.113和0.087、0.0596。[结论]2DS、4AL和2AS可能存在控制小麦雌性育性的QTL。与表型紧密关联的标记的鉴别对于小麦雌性育性遗传机制的研究具有重要的意义。     

节节麦的核型和C-带带型分析

运用Ｃ－分带技术对节节麦的核型和Ｃ－带带型进行的研究表明,节节麦的染色体组的Ｃ－带带型和小麦Ｄ组染色体的带型很相似,表明这两组染色体具有较强的同源性,小麦的Ｄ组染色体的供体很可能就是节节麦。     

二倍体长穗偃麦草E组染色体研究进展

二倍体长穗偃麦草(Thinopyrum elongatum)E组染色体是组成偃麦草属(Thinopyrum)多倍体物种的基本染色体组,携带有对小麦遗传育种有益的基因,人们已从多方面解读了E组染色体与小麦及其他近缘种属的遗传进化关系。综述了二倍体长穗偃麦草E组染色体与比萨偃麦草和小麦的亲缘关系、生化标记、分子标记和高分子量谷蛋白研究的进展。     

Molecular and Physical Mapping of Powdery Mildew Resistance Genes and QTLs in Wheat: A Review

Wheat powdery mildew(Pm) is a major disease of wheat worldwide. During the past years, numerous studies have been published on molecular mapping of Pm resistance gene(s) in wheat. We summarized the relevant findings of 89 major resistance gene mapping studies and 25 quantitative trait loci(QTL) mapping studies. Major Pm resistance genes and QTLs were found on all wheat chromosomes, but the Pm resistance genes/QTLs were not randomly distributed on each chromosome of wheat. The summarized data showed that the A or B genome has more major Pm resistance genes than the D genome and chromosomes 1A, 2A, 2B, 5B, 5D, 6B, 7A and 7B harbor more major Pm resistance genes than the other chromosomes. For adult plant resistance(APR) genes/QTLs, B genome of wheat harbors more APR genes than A and D genomes, and chromosomes 2A, 4A, 5A, 1B, 2B, 3B, 5B, 6B, 7B, 2D, 5D and 7D harbor more Pm resistance QTLs than the other chromosomes,suggesting that A genome except 1A, 3A and 6A, B genome except 4B, D genome except 1D, 3D, 4D, and 6D play an important role in wheat combating against powdery mildew. Furthermore, Pm resistance genes are derived from wheat and its relatives, which suggested that the resistance sources are diverse and Pm resistance genes are diverse and useful in combating against the powdery mildew isolates. In this review, four APR genes, Pm38/Lr34/Yr18/Sr57, Pm46/Lr67/Yr46/Sr55, Pm?/Lr27/Yr30/Sr2 and Pm39/Lr46/Yr29, are not only resistant to powdery mildew but also effective for rust diseases in the field, indicating that such genes are stable and useful in wheat breeding programmes. The summarized data also provide chromosome locations or linked markers for Pm resistance genes/QTLs. Markers linked to these genes can also be utilized to pyramid diverse Pm resistance genes/QTLs more efficiently by marker-assisted selection.     

一种节节麦高分子量麦谷蛋白与小麦同源蛋白氨基酸序列的比较

对节节麦的一种y类高分子量麦谷蛋白基因进行了序列测定和比较。结果显示,该亚基与小麦A、B和D和节节麦D染色体编码的y型亚基的全蛋白氨基酸残基数目均不一致。6个y型基因的信号肽、N-端和C-端氨基酸残基数目均一致,但有个别氨基酸的替换。而重复区氨基酸残基数目均不一致,主要由于重复单元六肽和九肽的数目不等。在目前已知的D基因组编码的y型亚基中,Dy13t的重复区是最短的,它比Dy10少4个九肽,比Dy12少4个九肽,2个六肽,比Dy12t少4个九肽。由N-Calign序列所作的聚类分析将这6个y型亚基分为3支,A、B和D基因组编码的亚基各占一支。来源于D基因组的4个基因的一支,又可将来源于节节麦和小麦D基因组的2个基因分别聚类在一起。     

利用SSR标记分析19份山羊草属种D基因组遗传多样性

具有D染色体组的山羊草属种是六倍体普通小麦的二级基因源,蕴藏着丰富的抗性基因和遗传变异丰富,可供现代小麦改良利用。选用24对D染色体组特异性微卫星(SSR)标记引物,将19份山羊草属种的D染色体组与3个普通小麦的D染色体组的遗传多样性进行了比较分析。共检测出679个等位基因,每个SSR位点上能检测到1~44个等位基因,平均28.29个。聚类分析结果表明,同一属种的材料基本上聚为一类,19份山羊草属种的D染色体组与普通小麦的D染色体组之间存在较大的遗传差异,可供小麦远缘杂交以丰富栽培小麦遗传多样性。     

Detection of Genetic Diversity in Synthetic Hexaploid Wheats Using Microsatellite Markers

Ninety-five synthetic hexaploid wheats (2n = 6x = 42, AABBDD) were analyzed using 45 microsatellite markers to investigate the potential genetic diversity in wheat breeding programs. A total of 326 alleles were detected by these microsatellite primer pairs, with an average of 6.65 alleles per locus. The polymorphic information content (PIC), Simpson index (SI), and genetic similarity (GS) coefficient showed that the D genome is of the highest genetic diversity among the A, B, and D genomes in the synthetic hexaploid wheats. The results also indicated that the synthetic hexaploid wheat is an efficient way to enrich wheat genetic backgrounds, especially to use the genetic variations of the D genome from Aegilops squarrosa for wheat improvement. The UPGMA dendogram, based on a similarity matrix by a simple matching coefficient algorithm, delineated the above accessions into 5 major clusters and was in accordance with the available pedigree information. The results demonstrated the utility of microsatellite markers in detecting DNA polymorphism and estimating genetic diversity.     

第7同源染色体组对小麦气体交换及荧光参数的影响

[目的]研究7号同源染色体（7A、7B、7D）对小麦光合作用的影响,为今后采用遗传和生理生化手段进行小麦的高光效遗传改良提供一定理论依据。[方法]以山西农科院温室大棚中种植的小麦中国春及其7A、7B、7D染色体缺失植株N7A、N7B、N7D（美国堪萨斯州立大学B.S.Gill教授提供）为材料,于灌浆初期进行相关指标测定,研究小麦7A、7B、7D染色体对小麦光合特性的影响。[结果]N7A、N7B在灌浆初期的光合速率、气孔导度、原初光化学效率（Fv/Fm）、PSⅡ的实际光化学效率（ФPSⅡ）、PSⅡ的表观电子传递速率（ETR）都明显低于中国春,且差异达显著水平（P〈0.05）;N7D的光合速率、气孔导度都明显高于普通小麦中国春,且差异达显著水平（P〈0.05）;Fv/Fm、ФPSⅡ、ETR也高于中国春,但差异不显著。[结论]7A、7B染色体对光合速率有正效应,与气孔导度和光化学反应（荧光参数）均有关系;7D染色体对光合速率具有负效应,而这种负效应主要与气孔导度有关,与光化学反应（荧光参数）无关。     

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