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。     

多重易位小麦新品种（系）的选育及细胞学鉴定

为了进一步研究多重染色体易位在培育小麦新品种（系）中的潜在价值,对四川省农业科学院作物研究所育成的小麦品种川麦62进行了荧光原位杂交分析,发现川麦62含5BS·7BS和5BL·7BL易位染色体。从杂交组合内麦8号/2^*川麦62的后代中选育出了农艺性状优异的高代稳定品系16EW381和16EW458,原位杂交鉴定发现16EW458是含6VS·6AL、5BS·7BS和5BL·7BL的三重易位系,16EW381是含6VS·6AL、5BS·7BS、5BL·7BL、3BS·5AS和3BL·5AL的五重易位系。同时,产量比较和抗病性鉴定结果表明,16EW381和16EW458产量及对条锈病和白粉病的抗性有明显提高。综上,本研究将为今后的小麦育种及种质创新提供一个新的思路。     

普通小麦的端着丝点染色体

起源普遍小麦的21个染色体都有两个臂,但单价体在减数分裂时发生错分裂,可以产生一个臂的染色体,称为端着丝点染色体(译者注:简称端体)也可以产生两臂相同的等臂染色体(译者注:简称等臂体)。现已得到所有的42个端体。 11个端体(1AL、2AS、4Aa、5AL、2BL、3AS、4BL、1DL、5DL、6DS和6DL)来自一般染色体错分裂产生的等臂     

日本普通小麦品种萨达姆27染色体易位的鉴定

日本普通小麦品种萨达姆27,因为它含有特殊的半矮秆基因,对小麦育种具有重要的应用价值。用中国春双具端二价体杂种,验明了萨达姆27两个独立的相互易位。一个可能是减数分裂时,T3AS·7AS和3AL·7AL引起单价染色体的断裂合成,从而形成3A和7A之间的着丝点易位。另一个是B染色体组中,除1B、2B和5B外的其它染色体和1A之间小片段的易位。因止,这些易位对萨达姆27中的半矮秆基因导入其它小麦中是所必需的。     

利用四交RIL群体定位小麦籽粒脱水速率QTL

为了探索小麦生理成熟后籽粒脱水速率的遗传机制,以扬麦16、镇麦168、扬麦20和扬麦22为亲本构建四亲本RIL群体,利用小麦15K SNP芯片构建其遗传连锁图谱,并对小麦籽粒脱水速率QTL进行定位。结果共检测到12个与小麦籽粒脱水速率相关的QTL,分布在1AL(2)、2AL、3BS、3BL、4AS、5BL、6DL、7AL、7BS、7BL和7DS,其中 QDR-yaas-6DL、 QDR-yaas-1AL.1和 QDR-yaas-3BL脱水速率增效基因仅来自扬麦16,可分别解释表型变异的8.1%、7.6%和2.8%; QDR-yaas-1AL.2, QDR-yaas-2AL, QDR-yaas-4AS和 QDR-yaas-7DS脱水速率增效基因仅来自镇麦168,可解释表型变异的3.6%～4.2%; QDR-yaas-5BL脱水速率增效基因仅来自扬麦20,可解释表型变异的5.4%; QDR-yaas-3BS和 QDR-yaas-7BS脱水速率增效基因来自扬麦20和扬麦16,可解释表型变异的3.2%和3.8%; QDR-yaas-7AL和 QDR-yaas-7BL脱水速率增效基因来自镇麦168和扬麦16,可解释表型变异的4.8%和5.9%。推测扬麦16、镇麦168脱水速率快的特性遗传于扬麦158。本研究结果将为小麦生理成熟后籽粒脱水性状的深入研究奠定基础。     

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。     

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。     

小麦-滨麦衍生系18DM134的分子细胞遗传学及赤霉病抗性鉴定

滨麦[Leymus mollis(Trin.) Pilger]作为小麦的野生亲缘种之一,具有抗寒、抗旱、耐盐碱等优良特性,同时对多种小麦病害具有良好抗性,是小麦遗传改良的重要基因资源。本研究前期从八倍体小滨麦M842和硬粒小麦D4286的杂交后代中筛选出一个抗赤霉病的衍生系18DM134,为给该材料的利用提供依据,本研究利用细胞遗传学、原位杂交、液相芯片、分子标记等技术对其染色体组成进行鉴定,并对其农艺性状和赤霉病抗性进行调查。细胞学观察结果显示,18DM134的染色体构型为2n=42=21Ⅱ。原位杂交结果显示,18DM134含有38条小麦染色体、2条完整的Ns染色体以及2条易位染色体,其中整条6A染色体和5DS染色体缺失,2条Ns染色体片段易位到3DS染色体,2条3DL染色体易位到5DL染色体。液相芯片和分子标记分析结果显示,18DM134中来自滨麦的6Ns染色体替换了小麦6A染色体,部分5Ns染色体片段与3DS染色体发生了易位,5DS染色体缺失。因此,18DM134为小麦-滨麦代换易位系,其染色体组成为12A+14B+10D+2(6Ns)+2(T3DS-5Ns片段)+2(T3DL-...     

绵麦37及其衍生小麦品种（系）的6VS[KG-*3]/6AL易位染色体结构演变

绵麦37是四川小麦育种的骨干亲本,含6VS/6AL易位染色体,高抗白粉病。为了明确6VS/6AL在其衍生品种中的传递情况,本研究利用寡核苷酸探针和ND-FISH技术对内麦8号、绵麦37的衍生品种（系）和部分相关亲本共17份材料进行了分析。结果表明,内麦8号、绵麦37及其9个衍生品种（系）都含有1对6VS/6AL易位染色体,其中内麦8号、绵麦37、绵麦51、绵麦285、绵麦1416、绵麦1419和绵麦1618的6AL长臂上带有寡核苷酸探针Oligo-713的信号,而其余4个衍生品种（系）的6VS/6AL染色体无该探针信号,说明绵麦37衍生品种（系）中的6VS/6AL染色体出现了新型结构变异。根据系谱和其他亲本的 ND-FISH分析结果可以推测,这种结构变异是由6VS/6AL易位染色体与小麦6A染色体在长臂上发生重组交换引起的。     

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。     

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。     

云南铁壳麦的穗发芽抗性鉴定与分析

为了解云南铁壳麦(Triticum aestivum ssp.yunnanense)的穗发芽抗性及其机制、筛选抗性材料,以白粒推广良种云麦53号为对照,采用整穗发芽、整粒发芽及分子功能标记的方法,鉴定了55份云南铁壳麦的穗发芽抗性及种子的休眠特性,分析了发芽指数(germination index,GI)在穗发芽抗性级别不同的材料间、分子功能标记基因等位变异间的差异及籽粒发芽率(germination percent,GP)在不同休眠级别的材料间的差异。结果表明,以整穗发芽率(spikes germination rate,SGR)为鉴定指标,在对照云麦53号的SGR达76.2%的前提下,云南铁壳麦除1份材料SGR为2%外,其他材料的SGR都为0,与对照相比,对穗发芽的抗性都很强。以GI为鉴定指标,供试云南铁壳麦对穗发芽的抗性则较弱,抗性材料较少,GI为15.5%～72.8%(对照的GI为65.7%),GI在抗性级别不同的材料间明显不同。以籽粒发芽率为依据,云南铁壳麦的种子休眠性可分为休眠、中度休眠、浅休眠和无休眠4级,GP在不同休眠级别的材料间也显著不同。用STS功能标记 Vp1B3扩增出A带(652 bp)、C带(无带)的材料,其GI均与扩增出B带(569 bp)材料的GI有明显差异;用标记Vp1A3扩增出B带(170 bp)材料的GI与C带(无带)材料的GI也有明显差异,其他3个功能标记( Tasdr-B1、 Tamyb10D1、 Tamyb10D)扩增到不同带型材料的GI则无明显的不同,用分子标记获得的结果不能解释云南铁壳麦的穗发芽抗性或种子休眠特性的变化。     

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。     

云南铁壳麦抗条锈病基因的SSR分子初步检测

为探讨云南小麦亚种(Triticum aestivumssp yunnanense King,俗称铁壳麦)不同品种可能携带的已知和未知的抗条锈病基因,用38对与51个已知小麦抗条锈病基因连锁的SSR引物,对37份云南铁壳麦进行了SSR分子检测。结果显示,云南铁壳麦携带有丰富的与已知抗条锈病基因Yr9、Yr10、Yr29、Yr41、YrTp1、YrSM139、YrSP、YrGn6、Yrvav-B1、YrSyria、YrXu、YrM8003和YrCD等连锁的SSR位点,其中24份具有与中国春相同或类似、且与Yr18连锁的Xgwm295标记。用8对引物Xgwm582、Xwmc477、Xwmc364、Xg-wm429、Xwmc702、Xwmc438、Xwmc810和Xgdm116检测到部分云南铁壳麦携带来自黑麦的Yr9和YrM8003、长穗偃麦草的YrTp1和YrTp2、华山新麦草的YrHy和中间偃麦草的Yr88375和YrZhong22抗条锈病基因的片段,并可能含有抗条锈病新基因,应重视其发掘与定位研究;许多云南铁壳麦含有高度慢条锈病的Yr18基因,应在云南小麦新品种选育中高度重视和加以利用。     

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。     

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。     

内麦系列小麦品种(系)的染色体结构变异分析

为明确内麦系列小麦品种(系)的染色体结构特点,利用荧光原位杂交(fluorescence in situ hybridization, FISH)技术和pTa535、pSc119.2探针对21份内麦系列小麦材料的染色体进行分析。结果显示,5份材料含1RS/1BL易位染色体;探针除3A、7A、2B、3B、4B、2D和4D外的其他染色体在21份材料间存在结构差异;共鉴定出49种染色体多态类型,其中数量最多的是A基因组(22),其次是B基因组(14)和D基因组(13);在5B、6B、3D和7D染色体的同源染色体间存在不对称核型;根据A、B和D基因组的FISH核型,把21份材料分为16类。通过FISH信号模式,发现所有材料在染色体水平上都有变异。多数材料的染色体类型一致,推测这些材料的遗传背景一致或者相似。