中国特有小麦的易位染色体鉴定

中国特有小麦在研究小麦进化中具有重要价值。本研究利用多色基因组原位杂交和多色荧光原位杂交技术,发现供试的7份中国特有小麦品种均有一对4AL 5AL 7BS易位染色体,该易位是普通小麦和四倍体小麦的物种特异易位。在云南铁壳麦AS335中,还发现另外2对以前未报道的1BS·1BL 2DL和2DS·2DL 1BL易位。由于在另外1份云南铁壳麦AS336中不存在这两对易位,表明它们不是云南铁壳麦亚种特异的易位。这两对易位是相互易位,但是易位点不在着丝点,而在染色体长臂中部。本文还讨论了相互易位的产生、在物种进化和适应中的价值及其下一步研究的问题。     

八倍体小偃麦与普通小麦杂交后代中小麦染色体相互易位类型的鉴定

易位是一种常见的染色体变异类型,在小麦进化及育种进程中发挥了较大的作用。为给小麦育种改良提供新的材料,本研究采用非变性原位杂交（ND-FISH）技术,对八倍体小偃麦与普通小麦品种川麦107杂交产生的高代稳定品系进行分析鉴定。结果发现,4个小麦品系TC、19Y-145、19Y-185和19Y-200分别在7B与3D、2D与3B、7B与4D和3B与3D染色体之间发生了相互易位。在TC、19Y-145中,易位断裂点发生在着丝粒区域,分别形成3DS·7BS和3DL·7BL、2DS·3BS和2DL·3BL相互易位染色体。在19Y-185中,易位断裂点发生在7B染色体的长臂和4D染色体的短臂上,构成4DS-7BS·7BL和4DL·4DS-7BL相互易位染色体。在19Y-200中,易位断裂点发生在3B染色体和3D染色体的长臂上,形成3DL-3BS·3BL和3DS·3DL-3BL相互易位染色体。在这4种易位类型中,除3B与3D染色体易位有报道外,其余3种均为新的易位类型。推测这些染色体相互易位类型可能与四川独特的环境气候有关。本研究获得的小麦染色体有益相互易位类型,不仅能够拓宽小麦的遗传基础,也可为研究小麦的染色体变异和种质创新提供新的材料。     

小麦-长穗偃麦草T7BS·7EL易位系鉴定及7EL小片段易位诱导

为了有效利用含二倍体长穗偃麦草7E染色体的种质材料,利用荧光原位杂交和分子标记技术以及赤霉病抗性评价,对从中国春-二倍体长穗偃麦草7E代换系DS7E（7B）与扬麦16杂交的F₂种子辐射后代中选育的小麦-长穗偃麦草易位系TW-7EL2进行了鉴定。荧光原位杂交（FISH）结果表明,易位染色体的小麦染色体片段与小麦7B短臂的杂交信号相似;分子标记检测结果表明,在易位系中能够扩增出7EL特异条带,但缺失小麦7BL特异条带。综合上述结果,将该易位系命名为T7BS·7EL。且其赤霉病抗性显著高于中国春和扬麦16,与苏麦3号接近,是小麦赤霉病抗病育种的新种质。继续利用1 200 rad 60Co-γ射线辐射处理易位系T7BS·7EL的成熟花粉并授予扬麦158,从其纯合易位系的辐射后代M₁中检测到长穗偃麦草7EL染色体的小片段中间插入易位、顶端易位和7EL染色体缺失等结构变异的单株15株,诱变频率为15.62%,表明利用小麦-长穗偃麦草整臂易位系进行成熟花粉辐射,可以高效诱导产生小片段易位材料。     

抗条锈病普通小麦-滨麦6BS·6NsS附加易位系的分子细胞遗传学鉴定

易位系是向小麦转移外源种属优异基因的重要种质资源。普通小麦-滨麦衍生系M13063A-1由小麦-滨麦第六部分同源群二体异附加系材料连续自交获得。为了给普通小麦-滨麦衍生系M13063A-1的利用提供依据，本研究利用形态学、细胞学、原位杂交、分子标记等技术，对该材料进行了鉴定。细胞学鉴定结果显示，M13063A-1有丝分裂中期染色体数目为44条，减数分裂中期I染色体构型为2n=22Ⅱ，且在减数分裂后期Ⅰ可均等分离。原位杂交结果表明，M13063A-1含有42条普通小麦染色体和1对普通小麦-滨麦易位染色体，易位染色体长臂为滨麦Ns基因组染色体片段，短臂为6BS。分子标记分析确定M13063A-1携带的滨麦染色体片段为6NsS。成株期条锈病抗性鉴定显示，M13063A-1抗条锈菌生理小种条中31和条中32。因此，M13063A-1是一个抗条锈病的普通小麦-滨麦6BS·6NsS附加易位系，可以用作小麦抗病育种的桥梁材料。     

1RS·1BL易位在川农号系列小麦新品种选育中的作用

世界上广泛使用的1RS·1BL易位系遗传基础单一,已不能满足世界小麦育种的需要。本课题组培育了不同遗传基础的1RS·1BL易位系,并按照高产优质抗病的选育方向,用于“川农”系列小麦新品种的选育。为了深入了解1RS·1BL易位染色体的传递规律和育种价值,使用酸性聚丙烯酰胺凝胶电泳（APAGE）、Giemsa C带技术、DNA原位杂交技术对13个川农号小麦新品种及4个进入区域试验的新品系进行了检测,并对这17份供试材料的抗病性、农艺性状和主要品质进行了鉴定。结果证明川农10号、川农11、川农20含有来源于Aurora 的1RS·1BL易位染色体,川农12、川农17、川农18和R291是含新合成的1RS·1BL易位染色体的新品种（系）。分析结果表明,目前利用外源种质的小麦育种中,决定1RS·1BL易位能否存在于新品种中的第一选择压仍是抗病性,农艺和品质性状则是第二、三位的选择因素。本研究指出,持续利用1RS·1BL易位染色体培育高产优质抗病的小麦新品种的关键问题是发掘黑麦1RS本身的基因资源,在优先创建1RS·1BL易位系抗病性的遗传多样性的同时,创建农艺与品质性状的遗传多样性。     

寡核苷酸探针套涂染结合基因组原位杂交和分子标记分析准确鉴定小麦-百萨偃麦草异源易位系的研究

培育小麦异源易位系是转移和利用外源基因的有效途径,快速准确的染色体鉴定方法有利于提高染色体工程效率。本研究以电离辐射诱致的2个普通小麦-百萨偃麦草染色体5J易位系（NAU16YJ127和NAU16YJ124）为例,分析了综合利用本课题组前期开发的寡核苷酸探针套［包括(GAA)₁₀、pSc119.2-1、pAs1-1、pAs1-3、AfA-3和AfA-4六个寡核苷酸探针］涂染,结合基因组原位杂交和分子标记等方法鉴定小麦异源易位系的效果。结果表明,NAU16YJ127（2n=6x=42）包含一对小麦-百萨偃麦草易位染色体T5JS·5JL-5AL#1,同时在染色体6A和2D长臂顶端也发生了明显的相互易位;NAU16YJ124（2n=6x=44）附加了一对小麦-百萨偃麦草易位染色体,同时包含一对6A长臂缺失染色体del6AL,其缺失区段易位到5JL近端部,形成T5JS·5JL-6AL,其他染色体未见明显变化。利用21个5J特异分子标记（19个位于长臂和2个位于短臂）分析发现,两个易位系均含有全部5J短臂标记,同时T5JS·5JL-5AL#1含有12个长臂标记,而T5JS·5JL-6AL仅含有2个长臂标记,确证两个易位系断点不同,并将21个标记定位于4个不同区段,其中位于5J短臂的2个标记位于1个区段,位于5J长臂的19个标记位于3个区段（5JL-1~3）,分别包含2、10和7个标记;发现3个为可以同时识别5J和5A的共显性标记,其中NAU16YJ124含有全部5A标记,而NAU16YJ127仅包含其中2个标记,进一步验证了细胞学鉴定结果。本研究结果表明,寡核苷酸探针套涂染、基因组原位杂交和分子标记分析相结合为准确鉴定小麦异源易位系提供了新方法。     

小麦-黑麦1BL/1RS易位系中的染色体结构变异

用黑麦(Secale cereale L.)自交系Kustro与普通小麦(Triticum aestivum L.)品种绵阳11杂交,获得了八倍体小黑麦MK,再用绵阳11与MK回交,用基因组原位杂交(GISH)和荧光原位杂交(FISH)的方法从回交后代中筛选到含1条1BL/1RS易位染色体的植株13FT-100。为了筛选含有变异染色体的姊妹1BL/1RS易位系,用FISH方法对植株13FT-100的自交后代进行了分析。结果表明,在1个后代植株中,1条6B染色体在核仁组织区断裂,造成6BS端部缺失;而在另1个后代植株中,1条1BL/1RS易位染色体的1BL端部Oligo-p Sc119.2-1信号缺失。变异6B染色体可以用来研究6BS臂从核仁组织区到端部区段的功能,变异1BL/1RS易位染色体可以用来研究1BL的变异对1BL/1RS易位染色体发挥功能的影响。本研究结果提示,对于小麦远缘杂交后代,应多留意小麦染色体结构的变化,获得具有新型结构的小麦染色体或易位染色体可能对小麦育种研究更具重要意义。     

小麦育种亲本SW3243中1BL/1RS易位的细胞学和分子标记检测及来源分析

为了深入了解小麦育种亲本SW3243的遗传基础,利用多重PCR引物对SW3243及其他47个材料进行1BL/1RS易位系检测,同时对SW3243进行Giemsa-C带分析,并利用5对定位于黑麦染色体1RS上的特异PCR引物对1BL/1RS易位系进行了多样性分析。多重PCR分析结果表明,包括SW3243在内共23个材料含有1BL/1RS易位。细胞学研究结果证实,SW3243含有1对1BL/1RS易位染色体;筛选到定位于黑麦1RS上的3对SSR引物(Xmwg913、Xmwg2062a、SCM9)可用于区别不同的1BL/1RS易位染色体;用筛选到的3对特异PCR引物对SW3243及其他22个1BL/1RS品种(系)进行分析,结果表明SW3243所含1BL/1RS易位染色体与SW22514、西科麦2号、山前麦、川麦32、川麦35的1 BL/1 RS易位染色体不同。     

普通小麦 簇毛麦T6VS·6AL易位染色体对小麦品质的影响

为分析簇毛麦6VS导入小麦背景后对品质的影响,利用普通小麦簇毛麦T6VS·6AL易位系和地方品种辉县红构建的一套小麦F8重组近交家系（RIL）群体,通过分子标记结合白粉病抗性鉴定,筛选出66个包含和94个不包含T6VS·6AL的纯合家系,并分别组成两个亚群体,于2005-2006年分别在江苏南京和河南郑州通过随机区组设计（各3个重复）进行14个品质性状差异比较。结果表明,3对高分子量麦谷蛋白基因在群体及其两个亚群体中均符合1∶1分离。方差分析发现,T6VS·6AL亚群体面粉平均吸水率、面团稳定时间、最大抗延阻力和50 mm处抗延阻力均显著高于非T6VS·6AL亚群体,揭示该易位系对这些性状表现正向效应;T6VS·6AL亚群体籽粒平均容重、面粉峰值黏度和面团弱化度显著低于非T6VS·6AL亚群体,揭示该易位系对这些性状具有负向效应,而T6VS·6AL亚群体面粉平均蛋白质含量、干面筋、湿面筋、出粉率、形成时间、拉伸面积和延伸度与非T6VS·6AL亚群体无显著差异,揭示该易位系对这些性状影响较小。     

新消息

0199 小麦品种Viking中的4BL/5RL小麦-黑麦染色体移位系(毛颈系)对铜素的利用率高-本文研究了六倍体小麦品种Viking和由该品种衍生的毛颈系染色体的N-和C-带型.在这2个基因型间,除4B染色体(以前称4A)外,其他染色体的该带型无显著差异.通过染色体显带间接表明了5BS·7BS(5BL·7BL)移位以及4B染色体的长臂末端上的黑麦5RL片段的存在,并且这也通过移位系减数分裂分析、毛颈的染色体标记及黑麦-特殊叶片酯化酶显带得到了证实.假定移位断开点位于染色体的远轴末端4BL2.2和/或5RL2.3带上.实验具毛颈的Viking系对铜素的利用率高.笔者建议把该方法应用到小麦育种中去.     

黑麦染色体1R和5R单体附加诱导的小麦和黑麦染色体的变异和易位

利用普通小麦品种绵阳11作母本,抗病的威宁黑麦(Sceale cereale L.)作父本,在其杂交和回交后代中分别鉴定出一个1R和5R单体附加系。为获得新的1BL·1RS初级易位系以及小麦-黑麦5R染色体易位,采用基因组原位杂交和荧光原位杂交相结合的方法,对1R和5R单体附加系的自交后代进行了鉴定。在1R单体附加系的后代中,筛选到一个纯合1R(1B)染色体代换系和一个新的纯合1BL·1RS初级易位系。该1R(1B)代换系表现出比小麦亲本较差的农艺性状;新1BL·1RS初级易位系表现出比其小麦亲本更好的农艺性状以及条锈病和白粉病抗性,而且穗粒数显著增加,是高产抗病小麦育种的新资源。在5R单体附加系的后代中,筛选出一个涉及3BS染色体片段与5RL的易位,发生易位的植株占分析植株总数的1.89%。5R染色体单体附加极其不稳定,在一个世代交替中完整的5R染色体传递率仅有28.3%。除自身的不稳定外,5R染色体单体附加同时导致小麦染色体7B、3B和4D的断裂和丢失,总变异频率达到15.09%;尤其对7B染色体影响较大,含7B染色体变异的植株占分析植株总数的11.32%。5R染色体单体附加诱导的小麦和黑麦染色体的高度不稳定现象值得进一步研究。     

野生二粒小麦粒重QTLs位点分析

为了挖掘野生二粒小麦的优异基因资源,对从以色列魏茨曼科学院引进的一套以普通小麦品种中国春为遗传背景的野生二粒小麦染色体臂渐渗系(Introgression lines,渐渗系)进行了一年两点的田间试验,考查了构成粒重的三个重要因子即粒长、粒宽和千粒重。结果表明,8个渐渗系(3AS、7AL、5AS、1BS、7AS、3BL、2AL、1BL)的籽粒显著宽于亲本,推断在这些染色体臂上至少有一个正效QTL控制野生二粒小麦的粒宽;同样可以推断,12个控制野生二粒小麦粒长的正效QTLs分别定位在2AS、7AL、1BL、4BS、3AS、7BS、4BL、7AS、5BS、2BS、3AL、6AS上;5个控制野生二粒小麦千粒重的正效QTLs分别定位在7AS、4BS、7AL、1BS、6AS上。各粒重构成因子关联性分析表明,粒长、粒宽和千粒重主要受遗传因素调控,粒长和粒宽都与千粒重显示出较高的遗传相关性。     

南麦号系列小麦品种的染色体结构演变

为了明确南麦号系列小麦品种及其亲本的染色体结构特点,用4种寡核苷酸探针和非变性荧光原位杂交(ND-FISH)技术对南麦号小麦品种及其亲本的染色体进行了分析。结果表明,亲本攀早抗含1RS/1BL易位染色体,它的4个衍生品种中3个含1RS/1BL易位染色体。寡核苷酸探针Oligo-275.1、Oligo-275.2、Oligo-pSc119.2-1和Oligo-pTa535-1反映出了2A、4A、5A、6A、7A、3B、5B、6B、1D和2D染色体在攀早抗及其衍生品种间的结构差异。根据Oligo-275.1和Oligo-275.2的信号模式,推测7A染色体在南麦302、特研麦南88和荣春南麦1号中的重组情况不同。     

Chromosomal Control of Albumins and Globulins in Wheat Grain Assessed using Different Fractionation Procedures

A systematic study of the water-soluble (albumin) and salt-soluble (globulin) proteins of wheat flour, by analysis of null genetic lines using different methods of protein separation, has established the location of several of their genes on individual chromosomes. SDS-PAGE analysis of water-soluble proteins indicated the chromosomal location of polypeptides ofM_r 64 000, M_r62 000 and M_r16 000 on 4DL, 4BS and 3DS respectively. Similarly, two globulin polypeptides of M_r38 000 and M_r39 000 were assigned to chromosomes 2A, 2B, 2D, 3BS, 3DS, 4DS, 5DL, 6DS, 7BS or 7DL using isoelectric focusing. In addition, several non-gluten proteins have been mapped on chromosome 1D, 3AL, 3BS, 3DS, 4AL, 4BS, 4DS, and 5DL by reversed-phase HPLC (RP-HPLC). The proteins separated by RP-HPLC were also correlated with proteins resolved with other methods. The polypeptides assigned to different chromosomes using SDS-PAGE and isoelectric focusing were also analysed by 2-D electrophoresis to confirm the chromosomal location of genes controlling expression of particular polypeptides. Some other proteins that were not resolved by either method alone, were able to be mapped on chromosomes using 2-D electrophoresis. The chromosome-specific proteins are now being used to develop chromosome-specific markers, which may be valuable to discover spontaneous deletions as well as natural translocations from alien species.     

冬小麦品种（系）品质相关基因的分子标记检测

为了解10年来中国冬小麦育成品种（系）的面筋强度、黄色素含量、多酚氧化酶(PPO)活性以及1BL·1RS易位相关基因的分布情况,利用Dx5、By8、YP7A、PPO18和H2O特异性功能标记对266份冬小麦品种（系）进行检测。结果表明,面筋强度相关基因 Dx5和 By8的分布频率分别为32.0%和28.9%,PPO活性相关基因 Ppo-A1a和 PPo-A1b的分布频率分别为54.1%和45.9%,黄色素含量相关基因 Psy-A1a和 Psy-A1b的分布频率分别为76.3%和23.7％,1BL·1RS易位基因型的分布频率为45.9%。不同省份之间品质相关基因分布差异较大,1BL·1RS易位在江苏、河南和陕西品种（系）中出现的频率较高,分别为81.3%、57.2%和35.7%,而在河北、山东和北京品种（系）中出现的频率较低,分别为15.0%、8.7%和8.3%; Dx5和 By8在河北、山东品种中出现的频率较高,分别为60.9%、65.2%和45.0%、45.0%; Ppo-A1b和 Pys-A1a在山东、北京、河北品种（系）中出现的频率较高,分别为95.7%、83.3%、75.0%和100.0%、83.3%、80.0%。筛选到 Psy-A1b/PPo-A1b/ Dx5/By8和 Psy-A1a/ PPo-A1b/ Dx5/ By8基因聚合且不含1BL·1RS易位的品种（系）分别有2和23份,可作为优质面条小麦育种的亲本材料;筛选到 Psy-A1b/ PPo-A1b/ Dx5基因聚合且为1BL·1RS易位的品种（系）12份,可用于1BL·1RS易位系品质改良的研究。     

普通小麦-野生二粒小麦染色体臂置换系的种子萌发和幼苗生长特性

为了挖掘野生二粒小麦的优异基因资源,选择以普通小麦品种Bethlehem(BLH)和中国春(Chinese Spring,CS)为背景的两套野生二粒小麦染色体臂置换系(chromosome arm substitution lines,CASLs)为材料,开展种子萌发与幼苗生长特性的研究。结果表明,无论在BLH还是在CS背景下,不同CASL之间发芽率、发芽势、发芽指数等种子萌发性状以及主根长、根数、苗高、平均根长等幼苗生长特性均存在一定的差异。两个遗传背景中,5BS和7BS置换系的种子发芽率、发芽势和发芽指数均显著高于亲本,而5AS和6AS置换系却显著低于亲本,推测在这些置换系相应染色体臂上至少各带有一个调控小麦发芽特性的QTL。4BL和6BL置换系的苗高、主根长和平均根长均大于亲本;2BS和3AL置换系的主根长和根数都大于亲本;5BS、6AL、2AS和1AS置换系的主根长和平均根长均大于亲本。1BS置换系的苗高、主根长和平均根长均比亲本小;4AL置换系的平均根长和根数小于亲本。由此推测,在1AS、2AS、3AL、6AL、2BS和5BS染色体上可能存在控制小麦幼苗叶片和根系生长的相关基因。     

InDel分子标记WC656的开发及其在鉴别小麦-簇毛麦5VS纯合易位中的应用

簇毛麦是小麦品种改良重要的遗传资源,其5VS上含有硬度基因Dina/Dinb、抗白粉病基因Pm55和抗条锈病基因Yr5V,创制普通小麦-簇毛麦5VS易位系新种质,对于高效利用5VS上的有益基因进行小麦品种遗传改良具有重要意义。为了便于鉴别普通小麦-簇毛麦5VS纯合易位,本研究以mInDel软件分析普通小麦中国春基因组序列,开发了小麦第5同源群短臂的InDel特异分子标记WC656,对小麦品种以及普通小麦-簇毛麦5VS.5AL和5VS.5DL易位系及其衍生后代进行PCR扩增,根据扩增片段大小来区分5AS、5BS、5DS染色体臂以及5VS易位系。结果表明,在21个普通小麦品种、小麦-簇毛麦5VS回交F₂代中杂合易位单株,均扩增出379 bp（5AS）、471 bp（5BS）、422 bp（5DS）3条带。在T5VS.5AL高代品系、回交F₂代中纯合易位单株扩增出471 bp（5BS）、422 bp（5DS）2条带,379 bp（5AS）条带缺失。T5VS.5DL高代品系、回交F₂代中纯合易位单株扩增出379 bp（5AS）、471 bp（5BS）2条带,422 bp（5DS）条带缺失。WC656鉴别的5VS纯合易位结果与顺序FISH-GISH分析结果一致。T5VS.5AL、T5VS.5DL具有抗白粉病、籽粒硬度指数低等优良特性。因此,利用InDel分子标记WC656可以鉴别普通小麦-簇毛麦T5VS.5AL、T5VS.5DL衍生后代中的纯合易位,PCR扩增实验操作相对简便,可以为分子标记辅助选育携有5VS纯合易位的软质弱筋小麦提供帮助。