六倍体小麦脆穗性遗传初步研究

选用中国春、云南铁壳麦、西藏半野生小麦、新疆稻麦、斯卑尔脱小麦等品种,对六倍体普通小麦的脆穗性状作了初步研究。结果表明:其脆穗性状传递关系不是单因子,并非表现为脆穗性对坚穗性为显性对隐性的简单传递关系;该性状可能受几对基因控制,且基因间存在互作效应。普通小麦脆穗性状的遗传系统很可能直接来源于其供体祖先种——四倍体小麦。     

小麦颖壳绒毛性状的驯化

【目的】分析普通小麦驯化过程中颖壳绒毛的演变趋势,并总结颖壳绒毛可能具有的功能。【方法】对二倍体(栽培一粒小麦、乌拉尔图小麦和节节麦),四倍体(包括野生二粒小麦、栽培二粒小麦、圆锥小麦、硬粒小麦、东方小麦和波斯小麦),六倍体(包括云南小麦、印度圆粒小麦、新疆稻麦、西藏半野生小麦、斯卑尔脱小麦、茹科夫斯基小麦、密穗小麦以及国内外育成品种或品系等)共2 537份材料的颖壳性状进行观察和鉴定。同时结合研究过程中的发现和文献报道,对该性状的功能进行总结。【结果】在827份二倍体和四倍体小麦中,颖壳绒毛出现的频率为2.18%;而在1 710份国内外六倍体小麦中,有7.37%的材料具有颖壳绒毛。其中,888份中国的地方小麦中,有10.25%属于颖壳绒毛材料,远高于中国育成品种的比例。此外,颖壳绒毛可能具有抗生物和非生物胁迫的功能。【结论】在普通小麦驯化过程中,颖壳绒毛可能遭到了淘汰,因此呈现下降趋势。     

中国几个特有普通小麦起源研究

应用染色体组分析法,对几个中国特有普通小麦的起源问题作了初步探讨。结果表明:中国特有普通小麦与斯卑尔脱小麦有1—2对染体差异较大。中国特有普通小麦可分为新疆稻麦与云南铁壳麦、西藏半野生小麦、“四川白麦子”两个独立类群;类群间在B组有2对染体存在差异,其中1对可以确定为6B。两个类群可能起源于中国,分而于新疆及黄河中游地区的节节麦可能是D组供体。     

拟斯卑尔脱山羊草的FISH核型分析

【目的】建立拟斯卑尔脱山羊草的FISH核型,分析明确不同来源拟斯卑尔脱山羊草的FISH核型特点,比较不同拟斯卑尔脱山羊草及其与普通小麦的FISH核型差异。【方法】以荧光标记的寡核苷酸Oligo-pTa535和Oligo-pSc119.2为探针,利用荧光原位杂交(fluorescence in situ hybridization,FISH)技术分析pTa535和pSc119.2在不同拟斯卑尔脱山羊草、四倍体小麦和普通小麦染色体上的杂交信号分布特点;以禾本科植物着丝粒专化寡核苷酸Oligo-CCS1为探针,明确拟斯卑尔脱山羊草的着丝粒位置,测量拟斯卑尔脱山羊草染色体相关参数;通过FISH核型比较明确不同拟斯卑尔脱山羊草及其与小麦核型的多态性差异。【结果】Oligo-pTa535主要分布在小麦的D和A组染色体上,在小麦的B组染色体上仅有零星分布,在5份拟斯卑尔脱山羊草的染色体中未显示Oligo-pTa535杂交信号。Oligo-pSc119.2杂交信号主要分布在小麦的B组染色体上,在小麦的A、D组染色体中分布较少,但在5份拟斯卑尔脱山羊草染色体上均有广泛分布。根据Oligo-pTa535和Oligo-pSc119.2杂交信号在小麦染色体上的分布特点,可以将小麦的不同染色体相互区分开来。Oligo-pSc119.2杂交信号在不同倍性、不同品种的小麦B组染色体上的分布特点基本相似,而不同来源拟斯卑尔脱山羊草的Oligo-pSc119.2的FISH核型差异较大,甚至在同一细胞内的2条同源染色体上Oligo-pSc119.2杂交信号的分布也具有明显差异。不同来源的拟斯卑尔脱山羊草与小麦B染色体组的FISH核型存在明显差异。PI542238的7对染色体均为中间着丝粒染色体,核型公式为2n=14=14m。其余4份拟斯卑尔脱山羊草的4S染色体均为近中着丝粒染色体,其余染色体均为中间着丝粒染色体,核型公式皆为2n=14=12m+2sm。【结论】拟斯卑尔脱山羊草染色体上含有丰富的与pSc119.2高度同源的重复序列,不含有与pTa535高度同源的重复序列。不同来源的拟斯卑尔脱山羊草之间以及同一来源的拟斯卑尔脱山羊草的个体间甚至同一个体内的同源染色体间在pSc119.2的分布上均具有遗传多样性。以Oligo-pSc119.2为探针建立的拟斯卑尔脱山羊草染色体FISH核型与小麦B组染色体的核型具有显著差异。利用荧光标记的Oligo-pTa535和Oligo-pSc119.2为探针进行FISH分析,可以准确区分拟斯卑尔脱山羊草的不同染色体,并能将拟斯卑尔脱山羊草与小麦的染色体区分开来。     

野生二粒小麦分子生物学研究现状及其在育种中的应用

野生二粒小麦是四倍体和六倍体小麦的祖先种,是普通小麦育种的优异基因源.介绍了野生二粒小麦与普通小麦的亲缘关系和作为优质基因源的优点,总结了分子生物学在野生二粒小麦上的研究现状,并讨论了野生二粒小麦在育种中的应用前景.     

斯卑尔脱小麦α-醇溶蛋白基因克隆与序列分析

【目的】进一步了解斯卑尔脱小麦（Triticum spelta L.）α-醇溶蛋白基因序列信息。【方法】根据已知的普通小麦α-醇溶蛋白基因序列设计引物,采用PCR方法,克隆基因并进行序列分析。【结果】从NGB5149中克隆得到两个α-醇溶蛋白基因序列Gli-Spelt-1和Gli-Spelt-2（GenBank登录号分别为DQ234066和DQ234067）。它们具有α-醇溶蛋白基因的典型结构特征,但Gli-Spelt-1是一个假基因。Spelt-Gli-2编码区全长849 bp,编码263个氨基酸。【结轮】氨基酸序列比较显示,Gli-Spelt-1和Gli-Spelt-2与已报道的α-醇溶蛋白序列有较高的一致性。     

小麦属与黑麦属的可杂交性研究

以一粒小麦、拟斯卑尔脱小麦、节节麦、圆锥小麦、圆柱小麦(DDAA)和普通小麦作母本,研究了它们与栽培黑麦、山地黑麦、非洲黑麦、瓦维洛夫黑麦和森林黑麦的可杂交性。揭示了普通小麦、四倍体小麦及其各染色体组供体种与各黑麦种的可杂交性规律。就圆锥小麦与拟斯卑尔脱小麦在可杂交性上的一致表现,讨论了B组染色体的起源问题。     

斯卑尔脱小麦品质性状分析

对142份斯卑尔脱小麦材料进行了品质性状测定与分析。结果表明,被测性状存在较大的遗传变异,绝大多数材料为软质和角质;平均蛋白质含量16.06%,104份材料的湿面筋含量>28%,达到中筋小麦标准。56.82%材料的沉降值大于50 mL;面团吸水率>70%的材料有73份,形成时间大于7.5 min的材料有3份;筛选到蛋白含量>20%的材料3份,高沉降值(>75 mL)材料10份。6份品质性状且农艺性状均较好的斯卑尔脱小麦可望用于普通小麦品质遗传改良。     

小麦蛋白质与氨基酸含量的遗传

1 蛋白质含量的遗传与变异1.1 蛋白质含量的变异 对小麦种间蛋白质含量的系统分析是由Lawrenee(1958)、Villegas(1968)先后进行的,研究表明,以野生一粒小麦(18％～30％)、裁培一粒(16％～27％)、野生二粒(13％～30％)、阿拉拉特(21％～26％)、茹可夫斯基(22％～24％)、斯卑尔脱(12％～20％)、八倍体的T·timoNovum(24％～25％)的蛋白质含量较高,而以圆锥小麦     

用等位基因特异PCR检测普通小麦（Triticum aestivum L.）的单核苷酸多态性

 【目的】以2份六倍体小麦Opata85和W7984及其重组近交系（RIL）的111个株系和3份小麦二倍体野生近缘种为材料，研究用等位基因特异PCR检测普通小麦中单核苷酸多态性的方法。【方法】利用直接测序的方法检测2份六倍体小麦和3份小麦二倍体野生近缘种TaDREB1基因的DNA序列，在B基因组上发现了2个SNPs。以其为3?端，设计等位基因特异引物及其互补引物，对SNP进行分型，同时研究了特异引物3?端碱基错配对等位基因特异PCR的影响，优化了PCR反应体系。【结果】等位基因特异引物3?端不同位置的碱基错配及不同类型的碱基错配对PCR结果影响较大；在等位基因特异PCR中，Mg2+、dNTP及Taq DNA聚合酶的用量均大于普通PCR。【结论】只要在等位基因特异引物3?端加上合适的错配碱基，并且优化其PCR反应体系，用等位基因特异PCR方法检测六倍体小麦中的单核苷酸多态性是可行的。     

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。     

野生二粒小麦HMW-GS特异性及其对小麦的可利用性研究

对来自以色列的133份野生二粒小麦进行SDS-PAGE检测发现,其高分子谷蛋白亚基具有较高的遗传多样性。在Glu-A1和Glu-B1两个位点共有18种可确定的亚基变异类型,其中,A位点上的亚基1、2和B位点上的亚基7+8与17+18品质评分为3分(出现频率分别为59.4%和12.78%)。同时,出现了在普通小麦中不表达的1Ay亚基和许多普通小麦所稀有或缺乏的特异亚基类型,如1、7+9、17+18、7+8、7+8、7+9、7+8等,而且在22份材料中出现了9种未命名的新亚基类型。比较研究表明,高分子谷蛋白亚基的表达与材料的来源地有关。用具有1Ay亚基的材料与栽培小麦“川农16”杂交,在分离世代F2中检测到了1Ay亚基的存在。据此认为,可望将野生二粒小麦中诸如1Ay的特异高分子量谷蛋白亚基导入栽培小麦,这对拓宽小麦品质遗传基础,改良小麦加工品质具有重要意义。     

Cloning and Characterization of Genes Coding for Fructan Biosynthesis Enzymes （FBEs）in Triticeae Plants

Fructan is not only a carbon source for storage but also plays an important role as anti-stress agents in many plant species. Complex fructans having both β-（2,1）- and β-（2,6）-linked fructosyl units accumulate in Triticeae plants commonly. Three enzymes （sucrose： sucrose 1-fructosyltransferase, 1-SST, EC： 2.4.1.99; sucrose： fructan 6-fructosyltransferase, 6- SFT, EC： 2.4.1.10; and fructan： fructan 1-fructosyltransferase, 1-FFT, EC： 2.4.1.100） were involved in fructan biosynthesis in Triticeae plant species. We successfully isolated these genes from tetraploid wheat （Triticum turgidum, genotype： AABB）, common wheat （Triticum aestivum L., genotype： AABBDD） and three wild relatives of common wheat, Triticum urartu Thum. （the origin of the AA genome）, Aegilops speltoides （Tausch） Gren. （the putative source of the SS genome） and Aegilops tauschii Coss. （the source of the DD genome）. Sequence analysis revealed that all the FBEs （fructan biosynthetic enzymes） had three highly conserved functional motifs except 1-SST （EU981912） from tetraploid wheat species only with conserved DPNG. Low pI （isoelectric point） and potential N-glycosylation sites were predicted, which were crucial for protein compartmentation and post-translational process. Analysis on subcelluar localization signals showed that only 6-SFT had vacuolar-directed signal. Sequences alignment result showed that 1-SST and 1-FFT were more conservative and had closer relationship each other, while 6-SFT was more active during the evolution processing. According to the syntenic relationship between wheat and rice genome, FBEs were predicated to be located on the homeologous group 6 and group 2 chromosomes. Expression profile confirmed that expression of all the three FBEs were drought-stress induced. This study can assist to establish a useful theoretical platform for cold- or drought-tolerant improvement of wheat by modulating FBEs expression.     

节节麦遗传多样性的SSR标记分析

节节麦是普通小麦的供体祖先种,具有丰富的遗传变异和优良性状,可用于拓宽现代小麦的遗传基础。本试验利用22个小麦D染色体组特异微卫星标记,对国内外的85份节节麦材料进行遗传多样性分析,结果共检测出195个等位变异,平均每个标记8.86个。节节麦染色体间平均等位变异顺序为6D>2D>5D>1D>7D>3D>4D;22个标记揭示的多态性信息指数——PIC值,分布在0.3385和0.8129之间,染色体间大小顺序为1D>5D>2D>4D>3D>6D>7D。研究表明,85份节节麦材料遗传多样性较高,为节节麦的有效利用提供了依据。     

Association analysis of grain traits with SSR markers between Aegilops tauschii and hexaploid wheat(Triticum aestivum L.)

Seven important grain traits, including grain length(GL), grain width(GW), grain perimeter(GP), grain area(GA), grain length/width ratio(GLW), roundness(GR), and thousand-grain weight(TGW), were analyzed using a set of 139 simple sequence repeat(SSR) markers in 130 hexaploid wheat varieties and 193 Aegilops tauschii accessions worldwide. In total, 1 612 alleles in Ae. tauschii and 1 360 alleles in hexaploid wheat(Triticum aestivum L.) were detected throughout the D genome. 197 marker-trait associations in Ae. tauschii were identified with 58 different SSR loci in 3 environments, and the average phenotypic variation value(R2) ranged from 0.68 to 15.12%. In contrast, 208 marker-trait associations were identified in wheat with 66 different SSR markers in 4 environments and the average phenotypic R2 ranged from 0.90 to 19.92%. Further analysis indicated that there are 6 common SSR loci present in both Ae. tauschii and hexaploid wheat, which are significantly associated with the 5 investigated grain traits(i.e., GA, GP, GR, GL, and TGW) and in total, 16 alleles derived from the 6 aforementioned SSR loci were shared by Ae. tauschii and hexaploid wheat. These preliminary data suggest the existence of common alleles may explain the evolutionary process and the selection between Ae. tauschii and hexaploid wheat. Furthermore, the genetic differentiation of grain shape and thousand-grain weight were observed in the evolutionary developmental process from Ae. tauschii to hexaploid wheat.     

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。     

基于叶绿体基因的文冠果遗传多样性及其遗传结构

为深入了解当前文冠果栽培群体和野生群体共存格局下的遗传多样性及其引种迁移格局变化,基于叶绿体测序分析数据,采用变异检测、多态性分析、单倍型分析、亲缘关系分析、Structure分析和主成分分析等方法,对9个野生群体和7个栽培群体共172个文冠果优树进行遗传多样性及其遗传结构研究。研究结果,为成功测序组装172个文冠果优树叶绿体基因组,均为典型的四分结构,基因组长度略小于参考叶绿体基因组,基因类别及数量与参考叶绿体基因组相当;共计检测到6类突变、52 460个SNP位点;其遗传多态性处于中低水平,各群体之间的遗传分化水平相对较低;多种分析方法得出的群体结构与单倍型分析结果基本一致,将16个群体分为4个组,根据地形位置可以划分为西部、中部、东北部和东南部。总体来说野生资源多样性较高,而栽培资源多样性较低。在当前野生群体与栽培群体共同存在的格局下,应优先保护野生群体,重点保护部分优株群体,可促进文冠果种质资源的有效保护与高效利用。     

硬粒小麦与野生二粒小麦重组自交系群体穗部性状的QTL定位

野生二粒小麦是现代栽培小麦的祖先种,含有极为丰富的遗传多样性。本研究利用来自以色列Gitit的野生二粒小麦G18-16与来自欧洲的硬粒小麦栽培品种Langdon杂交构建的重组自交系F6代152个家系,进行了抽穗期、单株有效穗数、穗粒数、穗长、芒长等数量性状基因位点(QTL)分析,发现全部家系在5个性状上表现出宽广的遗传差异。14个穗部性状加性QTL被定位,LOD值为1.9~13.4,贡献率为7.3%~54.2%。控制抽穗期的QTL共3个,定位在3A(2个)和7B上;在2A(2个)和5A上共找到3个控制穗粒数的QTL;在5B上找到2个控制单株有效穗数的QTL;控制穗长的3个QTL分布在5A(2个)和7A上;在4B,5A和7A上共找到3个控制芒长的QTL。获得的QTL可用于今后分子标记辅助育种改良现代栽培小麦。