中国小麦育成品种和农家种中慢锈基因Lr34/Yr18的分子检测

Lr34/Yr18是重要的慢叶锈和慢条锈基因, 携带该连锁基因的小麦品种被广泛种植于世界许多国家。利用STS标记csLV34对慢叶锈和慢条锈基因Lr34/Yr18进行分子检测的结果表明, 我国231份育成品种(系)中仅有14份材料携带Lr34/Yr18基因, 占6.1%。不同麦区分布频率不同, 其中北部冬麦区为零, 黄淮冬麦区、长江中下游冬麦区、西南冬麦区和西北春麦区分别为3.0%、21.4%、16.7%和33.3%。在422份农家种中, 359份含有Lr34/Yr18基因, 占85.1%。Lr34/Yr18基因在不同麦区的分布频率也存在差异, 北部冬麦区、黄淮冬麦区、长江中下游冬麦区、西南冬麦区、南部冬麦区和西北春麦区分别为89.6%、77.4%、93.1%、93.8%、96.6%和61.1%。csLV34标记扩增产物为150 bp和229 bp的片段, 能有效鉴别品种是否携带Lr34/Yr18基因, 是一个重复性好、准确率高的分子标记, 可用于小麦Lr34/Yr18基因的鉴定与选择。     

多重PCR的建立及黄淮麦区主要品种品质相关基因的鉴定

 【目的】小麦加工品质由多个位点控制,而每个位点又有多个等位基因控制。建立品质性状多重PCR反应体系是提高分子标记辅助选择效率及降低成本的一种重要措施。【方法】选择影响小麦品质性状重要基因的分子标记,即高分子量谷蛋白亚基基因标记Ax2*、Bx14、Bx17和Dx5;低分子量谷蛋白亚基基因标记Glu-A3 d;糯蛋白亚基Wx-B1基因标记BDFL-BRD和Wx-D1基因标记MAG269;1BL/1RS易位标记ω-sec及多酚氧化酶（PPO）活性基因标记PPO18。根据优质面包、优质面条亚基组成要求及引物的退火温度,建立3个多重PCR反应体系PCR-Ⅰ（Ax2*/Bx17/Dx5）、PCR-Ⅱ（BDFL-BRD/MAG269/PPO18）和PCR-Ⅲ（Bx14/Glu-A3d/ω-sec）。【结果】用构建的3个多重PCR对141份黄淮麦区小麦品种加工品质相关基因的分布情况进行了检测。结果表明Ax2*、Bx14、Bx17具有较低的分布频率,分别为4.3%、7.1%、1.4%;Dx5和Glu-A3 d分布频率相对较高,分别为17.7%和27.7%;而1BL/1RS易位和低PPO活性（扩增片段为876 bp）的材料分别占44.0%和51.8%;Wx-B1缺失材料占4.3%。在供试的141份材料中已有80份进行了高、低分子量谷蛋白亚基和黑麦碱的SDS-PAGE电泳检测,与本研究建立的多重PCR检测结果完全一致。【结论】建立的多重PCR体系可以准确、稳定、高效地检测9个小麦品质性状的基因组成。     

小麦品种面筋强度、黄色素含量和PPO活性相关基因的分子检测

为给小麦品质育种筛选亲本材料,并进一步验证相关标记的有效性和实用性,利用5个小麦品质性状基因的分子标记[包括高分子量麦谷蛋白亚基(HMW-GS)Dx5和By8标记、1B/1R易位系特异性SCAR标记、位于7AL染色体与黄色素含量相关的八氢番茄红素合成酶(Phytoene synthase,PSY)基因 Psy-A1的标记 YP7A、位于2AL染色体的PPO活性基因 Ppo-A1的标记 PPO18]对157份小麦品种和优良新品系进行了基因等位变异检测.结果表明:(1)在所检测的小麦品种(系)中, Dx5、By8、1B/1R易位系、PSY和籽粒PPO活性基因等位变异存在一定差异.其中,含 Dx5的材料29份,占18.5%,含 By8和1B/1R易位系的材料分别为68和69份,占43.3%和43.9%,含低黄色素含量等位变异基因 Psy-A1b的材料42份,占26.8%,含低PPO活性等位变异 Ppo-A1b的等位变异材料78份,占49.7%;(2)157份材料中品质性状基因皆符合要求的只有一个品系(37042),聚合多个优良性状的品质改良工作急需加强;(3)本实验使用的标记均为基因特异性标记,重复性好、准确率高,可有效地应用于小麦品质改良的分子标记辅助选择.     

CIMMYT普通冬小麦品种的籽粒硬度及Puroindoline基因等位变异

为给中国小麦种质资源引进、利用和品质改良提供信息,以国际玉米小麦改良中心(CIMMYT)土耳其育种站提供的192份普通冬小麦新品系为材料,采用单籽粒谷物特性测试仪、特异引物PCR扩增和改进的SDS-PAGE凝胶电泳方法对其SKCS硬度及Puroindoline基因型进行了鉴定和分析.结果表明,CIMMYT普通冬小麦以硬质类型为主,但SKCS硬度值普遍偏低,平均值仅为60.7.所调查的192份材料中,硬质麦119份,占62.0%;软质麦49份,占25.5%;混合麦24份,占12.5%.硬质小麦共有4种基因型,分别为PinA蛋白缺失类型(Pina-D1b/Pinb-D1a)90份、Pina-D1a/Pinb-D1b类型27份、Pina-D1a/Pinb-D1d类型2份和Pina D1b/Pinb-D1d类型1份,以PinA蛋白缺失类型为主,占总数的75.6%.Pina-D1b/Pinb-D1d为Pina和Pinb基因的双突变类型.CIMMYT普通冬小麦籽粒硬度及其Puroindoline基因变异类型和分布的信息能够为中国冬小麦品质改良提供理论依据.     

新疆小麦品种高分子量麦谷蛋白亚基组成分析

为全面了解新疆冬、春麦兼种区小麦品种高分子量麦谷蛋白亚基(HMW-GS)组成与分布情况,给优质小麦品种选育提供理论依据,采用十二烷基硫酸钠-聚丙烯酰胺凝胶电泳(SDS-PAGE)方法对360份新疆农家品种、育成品种(系)及国内外引进品种的HMW-GS组成进行了分析.结果表明,新疆小麦品种HMW-GS组成存在广泛变异,亚基类型以2*、Null、7 8和2 12为主,其频率分别为40.0%、35.3%、51.4%和61.9%.此外,还发现了单亚基2和稀有亚基7、21、7* 8、6.1 22、2.2 12,其中2.2 12亚基主要分布在南疆麦区.优质亚基频率偏低是新疆小麦品质差的重要原因.新疆冬、春小麦品种的HMW-GS组成也存在差异,冬小麦品种有17种变异类型,以Null/7 8/2 12为主;春小麦品种有13种变异类型,以2*/7 8/2 12为主.育成品种中1、7 9和5 10亚基(对)的频率较农家品种有很大的提高,其中优质亚基5 10的频率呈明显上升趋势,由农家品种的0增加至2000年以后育成品种的33.9%,说明引进并利用外来优异种质有利于提高新疆小麦品种的加工品质.     

S组山羊草属Psy1基因片段的克隆与序列分析

类胡萝卜素含量是影响小麦面制品色泽的主要因素,而Psy1基因则是类胡萝卜素生物合成中的关键基因。为了了解小麦近缘种S组山羊草的Psy1基因多样性分布规律,以高大山羊草、双角山羊草及西尔斯山羊草为材料,应用同源基因克隆技术对其进行Psy1基因克隆。结果表明,利用分子标记YP7B-5检测获得的8个新Psy1-S1等位变异的部分序列覆盖了Psy1基因的第二外显子和第二内含子的全部以及第三外显子93.1%的区域。在与包括来自普通小麦的Psy1-B1d、栽培二粒小麦的Psy1-B1k以及拟斯卑尔脱山羊草的Psy1-S1a、Psy1-S1b、Psy1-S1c对应部分的序列综合分析发现一致性高达93.4%~98.5%,而且编码区序列差异均为同义突变,没有造成编码氨基酸的变化。而第二内含子序列则存在数个SNP及InDel,尤其是Psy1-S1h的161bp大片段插入和Psy1-S1i的177bp大片段缺失,导致与其他Psy1-B1/Psy1-S1等位变异产生较大的长度差异。分析表明,内含子的差异是造成Psy1基因多样性的主要原因。     

小麦多酚氧化酶（PPO）活性的SSR标记筛选鉴定与验证

 小麦多酚氧化酶（PPO）活性是引起面条和面团储存期间颜色褐变的主要因素。发掘可应用于籽粒PPO活性辅助选择的分子标记，将有助于小麦面粉颜色性状的遗传改良。本研究选用来自全国不同麦区的203份冬小麦品种，验证SSR（simple sequence repeat）引物Xgwm312的PCR扩增片段大小与籽粒PPO活性的关系。结果表明，198bp扩增片段的有无同籽粒PPO活性大小密切相关，该片段的出现通常意味着籽粒PPO活性较高。Xgwm312可应用于籽粒PPO活性的分子标记辅助育种。     

普通小麦籽粒硬度的分子标记研究

籽粒硬度是决定小麦磨粉品质和食品品质的重要性状，蛋白复合体Friabilin的两种主要肽Puroindolinea（PinA）和Puroindolineb（PinB）是决定籽粒硬度的关键。用单籽粒谷物特性仪（SKCS）、PCR技术和改进的SDS-PAGE方法分析了85份小麦品种的籽粒硬度和基因突变形式，结果表明，与软质小麦相比，硬质小麦品种在基因或蛋白质表达水平上发生了变化，有31份野生型的软质小麦Pina-Dla／Pinb-Dla和6份Pina-D1b／Pinb-D1a突变型，42份Pina-D1a／Pinb-D1b和6份Pina—D1a／Pinb-D1p突变型。     

Pina和Pinb融合基因表达载体的构建及其在硬粒小麦中的转化

 【目的】构建Pina、Pinb融合基因表达载体，验证Pina和Pinb基因的功能，为利用转基因技术改良小麦籽粒质地提供理论依据和基础材料。【方法】以软质小麦京411作为Pina和Pinb基因的供体，将Pina、Pinb基因融合后，与基础质粒pG4AB上的Ω和poly(A)等增强基因表达的调控序列及pAHC25上的Ubiqutin启动子和bar基因表达盒相连接，构建Pina、Pinb融合基因植物高效表达载体。利用基因枪转化硬粒小麦幼胚，并对硬粒小麦幼胚再生体系进行探索。【结果】在构建完成Pina、Pinb融合基因植物高效表达载体pFUBPaPb的基础上，转化硬粒小麦幼胚16 000多枚，经biolaphos筛选、PCR鉴定和斑点杂交鉴定，得到再生植株2 390株，35株为阳性植株。共得到T1代籽粒356粒，对种子量较多的16个单株籽粒进行蛋白表达分析，有2株检测到基因表达产物，其籽粒SKCS硬度值比受体品种分别降低了10和12。培养基SD2适于硬粒小麦幼胚愈伤组织的诱导，MS+8 mg•L-1玉米素可获得较为理想的再生频率。【结论】Pina和Pinb的共同表达降低了硬粒小麦籽粒硬度，具有软化籽粒质地的功能。     

CIMMYT新型人工合成小麦Pina和Pinb基因等位变异

六倍体人工合成小麦由硬粒小麦（Triticum turgidum subsp. durum）与粗山羊草（Aegilops tauschii Coss.）杂交产生,是研究小麦进化过程中基因变异的重要材料。以国际玉米小麦改良中心（CIMMYT）提供的57份由野生二粒小麦（T. turgidum subsp. dicoccoides）与粗山羊草杂交产生的新型人工合成六倍体小麦为材料，用单籽粒特性测定仪和Pina、Pinb特异性PCR引物对其籽粒硬度变异以及控制籽粒硬度的主效基因Pina和Pinb的分布情况进行了研究。结果表明，这些材料的SKCS硬度值变异较大，从10.5到42.6，其中15~30的占78%。共有Pina-D1a、Pina-D1c、Pinb-D1h和Pinb-D1j 4种等位变异型，基因型为Pina-D1a/Pinb-D1j的8个，占14%；基因型为Pina-D1c/Pinb-D1h的49个，占86%。方差分析表明，基因型Pina-D1a/Pinb-D1j与Pina-D1c/Pinb-D1h对籽粒硬度的影响差异不显著，但父本粗山羊草和母本野生二粒小麦以及二者间的互作对籽粒硬度有显著影响，说明除Pina和Pinb外，还有其他微效基因影响籽粒硬度的形成。