同源四倍体和二倍体水稻Wx基因与淀粉品质的遗传关系

用Wx 基因的(CT)n微卫星标记和切割的扩增产物多态性序列(cleaved amplified polymorphic sequence, CAPS)分子标记PCR Acc Ⅰ 对40份同源四倍体和14份二倍体水稻Wx基因型进行研究。利用484/485引物检测,Wx基因呈 Wx1、Wx2和Wx3 3种多态性;而用PCR Acc Ⅰ检测,Wx基因表现为G 型和T 型。同时,在测定稻米直链淀粉含量（AC）、胶稠度（GC）和糊化温度（GT）的基础上探讨它们与Wx基因的关系,结果表明AC、GC与Wx基因密切相关,GT与Wx基因相关不显著。综合分析表明,同源四倍体水稻中,92.0%的Wx1基因型材料为G 型,而Wx2基因型村料和800%的Wx3基因型材料为T 型。统计分析表明,Wx基因(CT)n微卫星标记检测与PCR Acc Ⅰ 分子标记检测的相关系数为0842,呈极显著正相关。     

用一个SSR标记快速检测小麦杂种后代Waxy基因型

为了提高Wx蛋白的检测手段，通过对几个已知Waxy基因型的品种(系)的分子标记检测和蛋白电泳谱带分析，发现一个特异的SSR标记能同时对三个Wx基因位点进行检测；同时用这个特异的SSR标记对一个糯小麦Et-05及普通栽培小麦扬麦158的杂交后代F2进行分析，发现了4株糯小麦植株。     

利用Wx基因的分子标记筛选部分糯小麦的研究

为了筛选出更多用于培育优质面条小麦的Wx基因缺失材料,用分子标记技术对260份中国核心小麦种质资源进行了分析,并用SDS-PAGE进行了验证.筛选出缺失Wx-A1蛋白亚基的品种2份,缺失Wx-B1蛋白亚基的品种14份,得到1份不同于"白火麦"的Wx-D1蛋白亚基缺失的地方品种"秃芒麦".对它们的地区分布分析发现,长江以北各麦区的小麦品种Wx基因缺失多于长江以南各麦区,且分布更为集中.对收集的20对Wx基因的分子标记引物进行了筛选,并对PCR扩增条件和产物分析条件进行优化,得到了3对可以在相同条件下对Wx基因进行筛选的引物,且能用同一电泳条件对产物进行分析,提高了分析效率.     

小麦Wx-A1和Wx-D1位点的PCR分子标记

为了获得筛选低直链淀粉含量的分子标记,根据已知小麦Waxy基因序列设计PCR引物,通过在基因水平和蛋白质水平进行分离群体验证,建立分别专一检测Wx-A1位点和Wx-D1位点的PCR标记MAG264和MAG269。在分离群体中,MAG264标记能清楚地区分Wx-A1位点的三种不同基因型,呈共显性遗传。MAG269标记引物在野生型中扩增片段为1 400 bp,在突变型(Wx-D1bWx-D1b)中的扩增片段为800bp。但在分离群体中没有出现杂合体带型,从而使本应该表现为共显性的标记表现为显性遗传。MAG264和MAG269引物对DNA的扩增稳定性、重复性好。这些结果表明,本研究获得的Waxy基因分子标记可以用于小麦Waxy基因缺失类型的鉴定和糯质专用小麦的分子标记辅助选育。     

中国大麦种质资源Wx蛋白分析及糯大麦分子标记验证

利用1D-SDS-PAGE分析了中国167份不同直链淀粉含量类型的大麦种质资源Waxy 蛋白类型,发现在低直糯大麦和无直糯大麦两种类型中,可能存在四种生化遗传变异类型。其中有两种与无直糯大麦有关,一种是Wx基因可以正常转录,但转录产生的Wx蛋白无活性,不能催化直链淀粉合成;另一种是Wx基因不能正常转录,既无Wx蛋白产生,也无直链淀粉合成。另外两种与低直糯大麦有关,一种是Wx基因可以正常转录,但转录产生的Wx蛋白活性有限,催化直链淀粉合成的功能降低;另一种是Wx基因不完全正常转录,产生的Wx蛋白数量有限,影响直链淀粉合成。利用4个大麦与小麦的STS标记和2个大麦与小麦的SSR标记对不同Wx蛋白类型进行糯性鉴定,结果表明,迄今利用的Wx基因的STS引物P1可能只适合用于CDC Candle遗传类型相同的糯大麦品种或基因型的鉴定。其它标记均不能用于鉴定大麦糯性胚乳表型,因此当前对于糯大麦育种及Wx分子鉴定研究而言,还有待于开发新的分子标记。     

通过分子标记辅助选择培育优良食味水稻新品种

 为了培育食味品质优良、综合丰产性好的粳稻新品种,以高产粳稻品种武香粳14作母本,具有暗胚乳突变基因的优质粳稻品种关东194作父本配制杂交组合。利用与暗胚乳突变基因Wx mq直接相关的单核苷酸差异,设计合成了CAPS标记,该标记能区分含或不含Wx mq基因的纯合基因型和杂合基因型。利用该标记对武香粳14/关东194衍生的F5、F6株系进行辅助选择,筛选到含Wx mq基因的纯合基因型,成熟后对胚乳淀粉性质的调查结果与分子检测结果完全一致,分子标记辅助选择效果达100%。最终将关东194的暗胚乳突变基因Wx mq与高产基因聚合于一体,育成含有暗胚乳突变基因Wx mq的优良食味粳稻新品种南粳46。     

小麦 黑麦大穗型衍生后代的分子细胞学鉴定

为创制大穗型小麦种质材料,利用具有大穗多小穗性状的小麦-黑麦双二倍体材料"兰小黑"和普通小麦杂交得到一批大穗型衍生后代.综合采用基因组原位杂交(GISH)、SCAR标记、微卫星(SSR)和醇溶蛋白(A-PAGE)技术对这些大穗型后代中的8个单株进行分子细胞学鉴定.结果表明,GISH检测后代含2个外源信号;1RS特异SCAR标记检测后代均含有黑麦1.5 kb的1RS特征条带;醇溶蛋白检测后代都出现了黑麦碱基因Sec-1特征条带.筛选小麦21条染色体长短臂上各6对引物,结果发现只有1BS上的3对引物未扩增出1BS的条带,其余引物均扩增出了各自的相应条带.由此确定这8株小麦-黑麦大穗型衍生后代为1BL/1RS易位材料.     

不同类型水稻品种Wx基因多态性位点的鉴定及其与直链淀粉含量的关系

利用Wx基因第1内含子第1位的G/T和第6外显子第1 132位的A/C碱基多态性,分别开发分子标记Wx-I和等位基因特异性分子标记Wx-a-F(Wx-b-F)/Wx-a-R,对76份水稻品种Wx基因多态性进行检测,并分析不同基因型与直链淀粉含量的关系。结果表明,供试品种中在Wx基因的这2个多态性位点上检测到了3种基因型(In1G-Ex6A、In1G-Ex6C和In1TEx6A),分别表现为高、中、低直链淀粉含量;籼稻中这3种基因型均存在,而供试爪哇稻和粳稻中分别只检测到In1G-Ex6C和In1T-Ex6A基因型;供试籼型杂交水稻亲本中,恢复系Wx基因以In1T为主,三系保持系均为In1G,而两系不育系同时含有这2种类型,说明两系不育系的Wx基因变异比三系不育系丰富。     

小麦Wx-A1和Wx-B1亚基的生化与分子标记检测

为了解小麦品种(系)Wx亚基的缺失类型,为品质育种提供依据,利用SDS-PAGE和STS分子标记技术对99份国内外小麦品种(系)Wx-A1和Wx-B1亚基的缺失型进行检测.结果表明,供试小麦品种(系)中Wx-B1亚基缺失的有19份,未检测出Wx-A1亚基缺失材料.STS标记结果中,Wx-7A位点的显性标记引物在野生型中扩增出一条1 172 bp的特异带,即Wx-A1a基因出现;Wx-7A位点的共显性标记引物在野生型中扩增出一条593 bp的特异带,在缺失类型中扩增出一条574 bp的特异带.Wx-4A位点的显性标记引物在野生型中扩增出一条425 bp的特异带,即Wx-B1a亚基出现,而在缺失该亚基的突变材料中没有扩增出该特异带.     

分子标记辅助选择降低籼稻057的直链淀粉含量

 以4种低直链淀粉含量（AC）的籼稻品种(R367、91499、盐恢559、恢527)作优质基因的供体，以产量配合力较强的三系籼稻恢复系057为受体轮回亲本，对高AC值的057进行回交改良。在回交改良中利用分子标记对控制AC值的基因型进行选择，并对分子标记鉴定的Wx基因3种表达类型（GG、TT、GT）植株稻米的AC值进行测定分析。结果显示，GG型植株的稻米AC值高于20%；GT型的变化较大，为17.71%~28.48%；TT型的小于18%。经最小显著差数法（LSR）检验，3种基因型间AC差异达极显著水平。表明这种分子标记对稻米AC值的辅助选择是可靠有效的。通过分子标记辅助选择有效降低了057的AC值。     

黑麦通用特异性DNA探针的筛选

为了筛选出鉴定小麦背景下黑麦成分的通用特异性引物,选用胜利黑麦、八倍体小黑麦新麦73、六倍体小黑麦哈师209、普通小麦s165、中国春为试验材料,利用国内外发表的黑麦特异性DNA探针引物进行PCR扩增并进行了电泳检测.结果表明,在选用的6对引物(NOR-R1、AF1/AF4、PASW、pSC19.1、pSC20H、pSC10C)中只有4对引物即pSC20H、pSC119.1、AF1/AF4、NOR-1 R在黑麦和小黑麦DNA中扩增出了特异性条带,扩增片段大小依次为1 490、750、1 500、300 bp左右,说明这4对引物是黑麦通用特异性DNA探针引物,可以用于在小麦背景下进行黑麦外源种质的鉴定.     

小麦穗部组织 EST-SSR标记引物开发及其在小麦遗传多样性分析中的应用

为了筛选光温敏雄性不育系（PTGMS）小麦穗部的EST-SSR 分子标记,探讨其EST-SSR标记用于小麦品种遗传差异研究的可行性,用SSRSCAN软件对PTGMS小麦穗部的3 264条EST序列进行SSR 位点查找,结果得到108条含有SSR标记的序列。设计64对引物并进行PCR扩增及非变性聚丙烯酰胺凝胶(PAGE)电泳。结果显示,64对引物中有41对能在42个小麦品种中扩出PCR条带,有多态性条带的为36对,具有较高的扩增效率。聚类分析结果显示,42个小麦品种的遗传相似系数在0.64~0.87之间,3个PTGMS小麦品种具有较高的遗传相似系数。     

PCR Amplification of the Hypervariable Region of Wheat Triticin Genes

A modified extraction procedure for wheat triticin allowed a better resolution of the triticin bands on SDS-PAGE. The modified protocol was used for the verification of Chinese Spring ditelocentric stocks before DNA extraction for PCR amplification of triticin gene segments. Three pairs of PCR primers were designed for specific amplification of two overlapping segments of the triticin gene including its hypervariable region. Consistent amplification was achieved with only one pair of primers for which the PCR conditions were further optimised. The bulk of the amplified product was due to genes on the short arm of chromosome 1D. Hence, under the given conditions there was a preferential amplification of the Tri-D1 gene. These primers will be useful in screening for natural variation in the triticin HVR segment in wild wheat collections.     

燕麦光周期不敏感基因的分子标记

为了寻找燕麦光周期不敏感基因的分子标记,本研究采用SSR及AFLP标记对来自加拿大和中国的22份燕麦材料进行了DNA指纹分析及光周期不敏感基因的分子标记研究。结果表明,所选6对燕麦SSR引物中有3对扩增出多态性高的条带,通过带型分析可以将所研究的多数燕麦品种区分开,所选的10对大麦SSR引物和4对小麦SSR引物在22个燕麦品种中多态性不高,不能将不同燕麦品种区分开来。同时利用AFLP标记对其中5个不同熟期的燕麦材料进行了分析,64对AFLP引物组合经选扩共获得18 240个条带,平均57条/引物组合。统计分析AFLP图谱,获得品种特异条带20条,可将各燕麦品种区分开。此外获得光周期不敏感燕麦品种特异条带2条,可作为燕麦光周期不敏感基因的相关分子标记。     

冰草EST-SSR引物和小麦EST-SSR引物在黑麦属基因组的通用性分析

为研究黑麦属植物的遗传多样性,开发R基因组特有的分子标记并绘制其遗传连锁图谱,选用1 343对冰草EST-SSR引物和786对小麦EST-SSR引物对新疆杂草黑麦和栽培黑麦(共计6份材料)的全基因组进行了PCR扩增,结果显示,有679对冰草EST-SSR引物能够扩出清晰的条带,占引物总数的50.6%;其中有187对引物在6份黑麦材料基因组中扩增产物表现为多态性,占其引物总数的13.9%,平均每对引物扩增条带数为1.1。有364对小麦EST-SSR引物可扩增出清晰的条带,占其引物总数的46.3%;其中有135对引物在6份黑麦材料基因组中扩增产物具有多态性,占其引物总数的17.1%,平均每对引物扩增条带数为2.0。冰草EST-SSR引物在黑麦中的有效扩增效率高于小麦EST-SSR的有效扩增效率,但扩增多态性后者大于前者。两种来源引物扩增强带比率分别为51.8%和32.6%。结果表明小麦和冰草的EST-SSR引物均可用于黑麦基因组分析研究。     

一粒小麦种质遗传多样性分析

为了从野生一粒小麦中发掘有用基因,随机选取33个普通小麦EST-SSR标记和定位于小麦A基因组的41个普通小麦基因组DNA-SSR标记,对35份一粒小麦、3份四倍体小麦和1份普通小麦进行了遗传多样性分析。结果表明,在扩增这些标记位点的引物中有45对在一粒小麦上有扩增产物,其中33对检测出位点多态性,而且基因组DNA-SSR标记的多态检测率明显高于EST-SSR标记多态检测率。这些多态位点包括211个等位位点,平均每个位点有6.03个等位变异。利用PHYLIP分析软件按UPGMA方法对这些一粒小麦种质进行了聚类分析,以遗传距离0.5为界,可以将其分为7种类型。这种聚类关系与对应种质的白粉病抗性呈现出一定的相关性,因此根据聚类结果可以在一定程度上推测相关种质所携带的抗白粉病基因的起源和变异。对一粒小麦与野生二粒小麦种质的遗传距离的分析结果表明,不同来源的二粒小麦的A基因组可能有不同的起源。     

转基因小麦的定性PCR筛选检测技术

为了建立转基因小麦的PCR检测方法标准,以B73、B72、B102三个被转入外源高分子量谷蛋白亚基(HMW-GS)基因的转基因小麦品系为材料,对目前国内外转基因小麦中通用的标记基因bar和uidA、NOS终止子和Ubiquitin启动子进行了定性PCR的筛选检测,在国内外首次找到了小麦中特有的内参照基因麦谷醇溶蛋白基因(GAG56D),设计并合成了麦谷醇溶蛋白基因(GAG56D)和Ubiquitin启动子的引物序列,并对PCR反应条件进行了优化,PCR产物经过琼脂糖凝胶电泳分析后,可以检测到预期大小的目的片段.同时对PCR产物用实时荧光定量PCR进行了确证实验,并得到预期的结果.定性PCR最低检测灵敏度为0.5%(w/w).建立的转基因小麦定性PCR筛选检测方法具有通用性.     

黑粒糯小麦材料的鉴定

为了给新型小麦材料黑粒糯小麦的选育提供基础材料,采用改良碘染色法和聚丙烯酰胺凝胶电泳对全糯小麦品系204-1002与黑粒小麦品系204-001、203-3204、201-2138杂交选育得到的30个黑粒糯小麦高代材料进行了籽粒颜色、Wx蛋白亚基以及淀粉颜色反应的鉴定与分析,结果发现7个黑粒小麦品系(1004、1007、1008-3、1009-3、1018-2、1018-4、1021-1)均缺失3个Wx蛋白亚基,同时鉴定出了缺失1个或2个Wx蛋白亚基的黑粒部分糯小麦品系.这表明利用全糯小麦与黑粒小麦杂交能筛选出黑粒糯小麦新材料.