小麦周8425B及其衍生品种与黄淮麦区主栽品种的遗传解析

为了解小麦骨干亲本周8425B及其衍生品种与黄淮麦区主栽品种的遗传结构和遗传多样性,利用Illumina 90KiSelect SNP标记技术对周8425B及其16份衍生品种和23份黄淮麦区主栽品种进行全基因组扫描。结果显示,在40份小麦材料中,有22 466个多态性SNP位点被定位在21条染色体上,不同基因组间多态性SNP标记的分布依次为BAD。周8425B及其衍生品种的遗传相似系数变化范围为0.640 5~0.926 4,平均值为0.739 8,与黄淮麦区主栽品种间遗传差异较小。供试材料的遗传相似系数变化范围为0.530 1~0.963 4,平均值为0.672 1,并被划分为4个类群,聚类分析结果与系谱较为吻合。周8425B对其衍生一代、二代、三代的平均贡献率为79.48%、76.73%和74.24%,随世代的增加而不断降低,且在不同基因组间的遗传贡献率表现为DAB。全基因组扫描结果显示,周8425B衍生品种共有6 789个SNP位点保留了周8425B的遗传基因,不同基因组继承的SNP位点数不同,依次为BAD,这些选择位点可能与重要基因的遗传传递有关,可能是周8425B成为骨干亲本的主要遗传特征。     

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。     

基于FISH和SNP标记分析百农64对其衍生品种的遗传贡献

百农64因其抗病性好、适应性广，已成为黄淮南片麦区小麦育种的重要亲本之一。本研究将荧光原位杂交（FISH）和小麦55K SNP芯片分析相结合，对百农64及其衍生品种（百农207、百农160、华育198和04中36）和相关亲本共8份小麦材料进行全基因组分析，揭示百农64对其衍生后代的遗传贡献。结果表明，在研究材料中共鉴定出48种染色体多态类型（block），A、B和D基因组分别为18、20和10种，其中1A和6B染色体多态类型最多；在百农64和百农207中鉴定出了臂间倒位perInv6B，在5份小麦材料中鉴定到了小麦-黑麦T 1RS/1BL易位。利用55K SNP芯片在供试材料的A、B和D基因组分别获得8 504、9 726和5 093个多态性SNP标记，多态信息含量（PIC）变异范围在0.110~0.375之间，平均值为0.295；百农64特异性SNP在衍生品种的A、B和D三个基因组上的分布比例分别为54.2%、46.9%和36.5%，6A染色体比例最高（85.4%），在百农207、华育198和04中36各染色体上分布比例的平均值均超过了50.0%。整合48个细胞学和23 323个SNP标记分析显示，除百农160以外，其余3个衍生后代与百农64的遗传相似系数（GS）都超过了0.700；聚类分析结果显示百农64与其4个衍生品种聚为一类，与遗传相似系数结果一致。研究表明百农64对其衍生后代遗传贡献率较高，这为小麦种质资源利用和新品种选育过程中的亲本选配提供了理论支撑。     

绵麦37及其衍生小麦品种(系)的6VS/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。     

利用基因芯片分析西南麦区主栽小麦品种川麦104的遗传构成

川麦104是西南麦区近年来选育的主栽小麦品种,为研究其高产、抗病遗传特性,利用3种小麦基因芯片(660K SNP、50K SNP和35K SNP)对川麦104及其双亲川麦42、川农16进行分析,探究川麦104的遗传构成。结果表明,在能定位于小麦不同染色体的SNP中,川麦104中与双亲相同的共有等位变异位点数目远多于其他类型位点,分别占定位位点总数的75.90%、74.21%和81.08%。川麦104中来源于双亲的SNP位点在染色体A、B和D基因组中分布不均匀;3种基因芯片扫描结果显示,在D基因组中来源于川麦42的遗传位点数均多于川农16。从21条染色体分布来看,川麦104中来源于川麦42的等位位点在7A、1B、2B、5B、1D和5D染色体上分布较多(遗传贡献率≥70%),其中在7A染色体上遗传贡献率超过90%;来源于川农16的等位位点在6A、3B和4B染色体上分布较多(遗传贡献率≥70%),其中在6A和4B染色体上遗传贡献率超过90%。功能基因分型结果表明,川麦104中绝大多数的优良等位基因均同时继承于双亲川麦42和川农16,在少部分重要性状上,川麦104还分别继承了双亲中的优良等位基因。这些优良基因正是川麦104在产量、抗性等各方面表现优良的分子基础。     

小麦品种周麦22号的分子遗传基础及其特异引物筛选

国审小麦品种周麦22号具有高产、稳产、多抗和广适等突出优点,是目前全国种植面积居于前列的品种,也是优异的育种亲本材料。为研究周麦22号的分子遗传学基础以及筛选周麦22的特异引物,利用覆盖小麦全基因组的340个SSR标记对周麦22号及其亲本周麦12号、温麦6号、周麦13号进行SSR标记分析。结果表明,温麦6号对周麦22号的遗传贡献最大(37.35%),其次是周麦13号(36.14%),周麦12号贡献最小(26.51%);周麦22号和其3个亲本间的遗传相似系数的聚类结果与系谱分析不一致,表明在选育过程中亲本遗传物质的传递发生了偏分离;在不同基因组水平上,3个亲本对周麦22号的遗传贡献率差异较明显,在A、B、D三个染色体组上对周麦22号的遗传贡献各有侧重;从340个SSR标记中筛选出28个周麦22号的特异标记,并通过与周麦22号的姊妹系、相似品种、衍生品种及黄淮麦区主推的小麦品种相比较,进一步筛选出1个周麦22号的特异引物Xgwm577,建立了一种能够准确、快速、简便、稳定检测周麦22号品种真实性的检测手段,为周麦22号进一步的遗传改良和推广应用提供了理论参考。     

小麦骨干亲本“洛夫林10号”1BL/1RS在衍生品种中的遗传分析

为了探讨小麦骨干亲本“洛夫林10号”1BL/1RS在衍生品种中的遗传特征,利用小麦1B染色体上的17对SSR引物,对以洛夫林10号为亲本衍生的1～3个世代的14个代表性小麦品种进行了分析。结果表明,除“洛夫林10号”衍生一代的“丰抗9号”和衍生二代的“京411”和“京437”很可能丢失了1RS外,其余的11个衍生品种极可能携带1RS,但各个品种携带的1RS在遗传构成上表现不同,说明在育种选择过程中1RS并非作为一个完整的单元遗传,而是与小麦的染色体发生了遗传重组。值得注意的是,“洛夫林10号”位于1BL上的Xgwm259~Xwmc728、Xwmc416~Xgwm153~Xwmc44~Xgwm259~Xwmc728和位于1RS上的Xwmc619~Xgwm413表现为区段遗传,进一步分析发现一些区段具有丰富的优异基因簇。这一结果提示,骨干亲本之所以能够在育种中发挥重要的作用,很可能是因为其具有区段遗传效应。深入探讨骨干亲本在衍生品种中的区段遗传效应对提高育种效率具有重要意义。     

小麦系选品种与其亲本的遗传差异分析

为了解小麦系选品种与其亲本间遗传物质的传递特点,利用分布于小麦全基因组的522个SSR标记和十二烷基硫酸钠-聚丙烯酰胺凝胶电泳(SDS-PAGE)对7个系选品种及其亲本进行了分析.总体来看,UPGMA聚类和品种间遗传距离分析结果与品种间亲缘关系有较好的一致性,7个系选品种与其亲本间不同位点的比例平均为25.3％,其中昌乐5号与亲本济南4号有118个(22.6％)不同位点,北京14与其衍生的6个姊妹系品种存在差异的位点数在79～179之间,分别占全基因组遗传信息的15.1％～34.3％.从基因组和染色体来看,系选品种与其亲本的遗传差异较大,其中红良5号在1A、7A、1B和4D染色体,冀麦2号在1D染色体,京双3号在7D染色体,分别与亲本北京14不同位点的比例等于或超过50.0％.高分子量麦谷蛋白亚基分析发现,7个系选品种分别与他们的亲本高分子量谷蛋白亚基组成相同.     

小麦新品种陕农33的遗传构成分析

为解析小麦新品种陕农33的遗传构成,利用小麦55K芯片检测到的53 063个SNP标记分析双亲陕农981和新麦18对陕农33的遗传贡献率。结果表明,陕农33与亲本陕农981和新麦18 SNP标记的一致性分别为52.72%和46.38%,陕农981对陕农33的贡献略大于新麦18;从染色体水平看,新麦18对陕农33的贡献率超过50%的染色体有2A、5A、7A、3B、4B、2D、3D、4D和6D,而陕农981在除此之外的12条染色体的遗传贡献率均大于50%;在遗传距离大于5 cM的染色体区段中,陕农33来源于陕农981和新麦18的染色体区段分别有18个和19个,其中,在6B染色体上来源于陕农981的染色体区段最多(4个),在7A染色体上来源于新麦18的区段最多(6个);陕农33有154个不同于双亲的特异位点,分布在21条染色体上,其中,在1B、2B、2D、4A、4D和6A染色体上,共发现11个与农艺和品质性状有关的QTL,3个来源于新麦18,8个来源于陕农981。     

转录组测序技术在鉴定小麦染色体臂置换系染色体组成上的应用

为给染色体片段置换系的快速鉴定提供新的技术手段,用3个以普通小麦品种中国春(Chinese Spring,CS)为背景的野生二粒小麦(TTD140)染色体臂置换系(chromosome arm substitution line,CASL)进行转录组测序,并结合SNP分析,获得纯合的SNP,用于鉴定CASL材料中TTD140的置换区段。结果发现,CASL3AL的SNP主要分布在染色体3A的108～750 Mb区段;CASL7BS的SNP分布于染色体7B的0～536 Mb和5A的22～482 Mb区段;CASL4AL的SNP分布比较复杂,除集中在4A的40～745 Mb、7B的0～570 Mb以及5B的410～675 Mb外,还在1A、2A、3A、7A、2B、2D、5D、6D和7D染色体上成簇分布,表明该材料除在预期的染色体4A上保留TTD140的大片段外,还在其他染色体上残留许多TTD140小片段。通过97对多态性SSR标记验证CASL3AL的染色体组成,发现84对标记能检测到TTD带型,其分布范围与转录组数据鉴定结果基本一致。对SNP富集区域的320 bp PCR产物直接测序,发现CASL3AL与CS之间存在7个SNP位点,但与TTD140以及Zavitan参考序列一致。因此,本研究利用转录组测序技术能够有效鉴定小麦染色体片段置换系材料的染色体组成,且比传统的分子标记技术准确、方便、快捷。     

不同大麦品种特异性SSR分子标记的筛选

为探究鉴别大麦品种特异性所需要SSR标记的数量与鉴别效果,以国内外44个大麦品种为材料,并根据来源不同,将其分为江浙沪组、国内组和国际组;根据SSR标记的多态性及其分布,选取位于大麦7条染色体上的28个SSR标记对参试品种进行遗传多样性分析与特异性鉴定,研究鉴别不同来源组内不同品种所需的最少标记数和最佳标记数。结果表明,鉴别江浙沪组、国内组和国际组大麦品种所需要的最少SSR标记数分别为7、6和6个。考虑到分子标记在大麦染色体上分布的均匀性及其对同一来源组其他大麦品种鉴别的广适性,并结合各分子标记的多态性及不同分子标记组合的品种聚类效果,初步认为鉴别江浙沪组、国内组和国际组所需要的最佳SSR标记数分别为14、15和15个,说明15个SSR标记组合可以鉴别不同来源大麦品种的真实性和纯度。     

基于SRAP和SSR标记的小麦品质相关性状的QTL定位

为了对小麦品质相关性状进行QTL定位,以两个品质性状差异较大的小麦品种西农981和陕麦159构建的169株F2群体和F2:3家系为材料,利用SRAP标记和SSR标记进行遗传图谱构建,并通过完备区间作图法对杨凌及三原两个环境下籽粒的粗蛋白质含量、淀粉含量、湿面筋含量和Zeleny沉降值进行QTL定位。结果表明,在两个环境下共检测到33个与品质性状相关的QTL,其中11个为粗蛋白含量QTL,分布于1A、3A、5A、6A、2B和4B染色体上,可解释表型效应的0.69%~2.48%;7个为淀粉含量QTL,分布于1A、6A、4B和2D染色体上,可解释表型变异的2.94%~6.99%;12个为湿面筋含量QTL,分布于1A、3A、5A、6A、2B、3B和4B染色体上,可解释表型变异的0.58%~2.37%;3个为Zeleny沉降值QTL,分布于3A、1B和3B染色体上,可解释表型变异的2.72%~11.31%。同时,在1A、3A、5A、6A、2B、4B染色体上存在粗蛋白质含量、淀粉含量和湿面筋含量QTL富集区,在后续研究中可重点关注。     

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。     

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。     

玉米辽热群体轮回改良效果评价及染色体区段遗传分析

辽热群体是北方春玉米区的优良热带种质基因库。以辽热群体4个改良世代为试验材料,利用田间表型和SNP基因型分析群体改良效果及染色体区段遗传特征。结果表明,经过3轮S₁家系密植鉴定轮回改良,辽热群体的产量由 7 575.65 kg/hm²提高至 8 247.50 kg/hm²,百粒重由 31.22 g 提高至 36.03 g,株高由 242.62 cm 提高至271.83 cm,达到了比较理想的改良效果。染色体结构分析发现,初始世代中超过96%的遗传背景在后续轮回改良群体中获得稳定遗传;随着改良轮次的增加,辽热群体染色体差异片段大小由13.14 Mb增加至70.29 Mb,且存在控制水分、穗行数和其他性状的分子标记和QTL,这可能是引起辽热群体产量和农艺性状发生显著变化的原因。研究结果表明,辽热群体经 S₁家系密植鉴定改良法进行多轮改良,有效提升了产量相关性状的同时还保持了优良农艺性状。     

小麦-华山新麦草7Ns异附加系的分子细胞遗传学研究

为了给有效利用华山新麦草基因提供新的种质材料,利用细胞遗传学、分子标记等技术,结合田间农艺性状考察,对从小麦-华山新麦草七倍体材料H8911-99与硬粒小麦D4286杂交F4代分离群体中选育的杂交后代12DH25进行了鉴定。华山新麦草基因组特异SCAR标记鉴定表明,12DH25含有华山新麦草遗传物质;有丝分裂和花粉母细胞减数分裂中期I染色体数为2n=44=22Ⅱ,基因组原位杂交(GISH)出现两条杂交信号,且能配对,表明两条外源染色体是华山新麦草的一对同源染色体。选取定位于小麦7个部分同源群上的28对STS标记对12DH25及其亲本基因组DNA进行扩增,定位于小麦第7同源群上的STS标记BE591127和BG274576能在12DH25中扩增出华山新麦草特征条带,将12DH25附加的华山新麦草染色体归属于小麦第7部分同源群。由此确定矮秆材料12DH25是一个稳定的小麦-华山新麦草7Ns二体异附加系。