麦类作物非生物胁迫抗性基因研究进展

麦类作物是世界上主要的粮食作物，干旱、低温、盐碱等环境因子是麦类作物生产的主要限制因子。通过对干旱、低温、盐碱等非生物胁迫抗性的遗传和分子技术研究，已确定了大批与这些抗性相关的基因的主效位点、数量位点(QTLs)和与胁迫反应相关的基因序列。对这些基因位点、基因序列的关系及其功能的研究是进行麦类作物非生物胁迫抗性改良的基础。本文从非生物胁迫抗性基因位点、与胁迫反应相关的基因序列、抗性基因位点分子基础、抗性基因功能验证、抗性基因的比较基因组学等五个方面对麦类作物非生物胁迫抗性基因的研究进行了综述。     

不同地区大麦品种农艺性状比较与西藏青稞品种改良

为了筛选可用于西藏青稞（裸大麦）改良的优良种质材料，通过对来自国外的7个大麦品种、中国农科院品资所的17个大麦品种以及西藏地区32个大麦品种（青稞）分蘖数、成穗数（有效分蘖）、株高、穗长、穗粒数及千粒重等主要农艺性状的调查，比较它们的生长特点以及在陕西杨凌地区的生长表现，发现西藏青稞的主要特点是株型高大分散、叶片宽大肥厚、易倒伏、千粒重较大；国外引进品种株型中等大小且紧凑，叶片细长，抗倒伏能力较强，在国内外参试材料中选出了1321、西引2号等材料，可作为西藏地区大麦品种改良的优异种质材料。     

YS型小麦温敏雄性不育系A3017控温条件下的花粉育性比较

为了研究温敏不育系在可育和不育温度条件下的花粉发育情况，通过人工控温的方法对YS型小麦温敏不育系A3017-310和A3017-312减数分裂期分别处在不育和可育温度条件下的花粉育性进行了分析．结果表明，不育温度条件（12～16℃）下，花粉粒多数败育，I2-KI染色不着色，染色不均匀，约1／3花粉粒发育至单核中后期或双核早期发生败育，大部分花粉粒发育到二核后期或三核期发生败育（染败），两个系的花粉粒碘染败育率分别为98．7％和99．0％，花粉萌发势分别为0．7％和0．5％，花药不开裂、不散粉，自交结实率均为0；可育温度条件下（正常分蘖穗为18～22℃，再生分蘖穗为20～25℃），花粉粒多数正常，花药能正常开裂、散粉，花粉粒在这两种可育温度条件下碘染的败育率无差异，均约为20％．花粉萌发势随温度升高而增加，A3017—310由60．7％增为71.5％。A3017-312由27．4％提高为63．1％;自交结实率（国际法）为34．6％～113．7％。A3017—310和A3017—312株系来源于同一组合的F6代，它们在不同的可育条件下，育性恢复程度有所不同，表明YS型温敏不育系在育性转换为可育后控制自交结实的遗传机制较为复杂。     

小麦光周期基因Ppd-D1的单核苷酸多态性

为了解小麦光周期基因Pbd-D1编码区单核苷酸多态性(Single Nucleotide Polymorphism,SNP),采用琼脂糖凝胶电泳Ecotilling技术,对108份小麦品种中光周期基因Ppd-D1的核心编码区进行了SNP检测.结果表明,红芒麦、宁春27和红芒麦2具有相同的酶切带型,其目的序列与对照相比存...     

小麦光周期基因Ppd-D1的单核苷酸多态性

为了解小麦光周期基因Pbd-D1编码区单核苷酸多态性(Single Nucleotide Polymorphism,SNP),采用琼脂糖凝胶电泳Ecotilling技术,对108份小麦品种中光周期基因Ppd-D1的核心编码区进行了SNP检测.结果表明,红芒麦、宁春27和红芒麦2具有相同的酶切带型,其目的序列与对照相比存在两处单碱基突变(C/T;G/A);坝农1号、定西35、QW6285等7份材料具有相同的酶切带型,其序列与对照相比含有一个5 bp的缺失.初步分析表明,这三处SNP与小麦光周期敏感性没有直接的对应关系,但它们对小麦光周期敏感性产生了强度上的影响,加强了材料对光照长度的敏感性,一定程度上延迟了抽稳.本研究结果也说明琼脂糖凝胶电泳Ecotilling技术在小麦Ppd-D1基因SNP检测中具有良好的可行性.     

小麦矮秆基因Rht-8对株高和其它农艺性状的遗传效应

分析矮秆基因Rht-8的遗传力及其对小麦株高及相关农艺性状的影响。利用三个小麦品种晋麦47、西峰20、丰产3号分别与Rht-8的供体亲本济宁13杂交,以其F₂分离群体分析Rht-8的遗传效应。结果表明,丰产3号和济宁13后代的遗传力最高（74.32％）,西峰20、晋麦47与济宁13后代的遗传力分别为69.49%、67.60%。Rht-8在西峰20和济宁13的F₂中具有较强的效应,株高和穗下节分别降低了30.26％和19.20％。在丰产3号和晋麦47与济宁13的F₂中,株高和穗下节分别降低了27.14%和26.15%、14.86 %和14.59%。Rht-8减少了有效分蘖个数,对其他性状则无明显的不利影响。相关性分析表明株高与分蘖数显著正相关（r为0.415,0.355,0.489）,与穗下节显著正相关（r为0.408,0.450,0.500）;株高与穗长、每穗小穗数、穗粒数没有显著相关性。     

春化及光周期基因的等位变异及其对冬小麦光合及产量性状的影响

为了解春化及光周期基因对小麦光合及产量性状的影响,在抗旱棚中对冬麦区广泛种植的58个冬小麦品种进行水分胁迫和正常灌水处理,在灌浆期调查其光合性状,收获后调查其产量性状,并利用分子标记检测其春化及光周期基因的等位变异,进而分析在正常灌水和水分胁迫下春化及光周期基因的等位变异对光合及产量性状的影响。结果表明,供试材料中春化基因Vrn-B1和Vrn-D1位点的出现频率分别为8.62%和43.10%,未检测到春化基因Vrn-A1位点;光周期非敏感型位点Ppd-D1a的出现频率为91.38%。充分灌水条件下,含有vrn-D1位点的品种的净光合速率、蒸腾速率及单株生物量均较含有其显性位点的品种高,而在水分胁迫下,含有vrn-D1位点的品种仍能维持较高胞间CO2浓度、单株生物量及单株籽粒产量,表明该基因型可能更适应干旱环境。综上所述,春化及光周期基因对光合及产量性状有一定影响,携带vrn-D1位点的品种具有高且稳定的光合能力及产量水平,在小麦高光效育种中应注意利用。     

春化及光周期基因的等位变异对小麦主要农艺性状及产量的影响

为了解春化及光周期基因对小麦生育期、农艺性状及产量的影响,以田间种植的253份国内外小麦品种（系）为材料,利用分子标记检测其春化基因（Vrn-1）和光周期基因（ Ppd-D1）的等位变异,记录其抽穗期、开花期,在灌浆中期调查其株高、成穗数等农艺性状,收获后调查其产量性状。结果表明,供试材料中包含13种春化和光周期基因等位变异组合类型,其中含有 vrn-A1+vrn-B1+vrn-D1+Ppd-D1a组合的材料最多,占59.68%; Vrn-1+Ppd-D1a 组合可显著缩短小麦播种至开花所需的时间。含有 Vrn-A1a或 Vrn-B1材料的成穗数显著多于含有 Vrn-D1 或 vrn-1的材料,但含有 Vrn-1不同等位变异的材料间产量无显著差异;含有 Vrn-A1a材料的旗叶长而窄。与含有 Ppd-D1b的小麦材料相比,含有 Ppd-D1a的材料开花期显著提前,且株高降低,同时穗下茎长、旗叶长和倒二叶长均显著缩短。综上,春化及光周期基因在影响小麦抽穗开花期的同时,对农艺性状和产量也有重要影响;含有 Vrn-D1+ Ppd-D1a组合的小麦材料在生育期稳定性、产量等性状上均表现优异,在育种中可多加利用。     

小麦苗期铅耐受性的全基因组关联分析

[目的]随着工业化的推进,重金属尤其是铅对耕地的污染已成为世界性问题.小麦作为主要粮食作物,其健康生产对保障粮食安全意义重大,筛选铅耐受性强和铅低积累小麦品种、挖掘相关调控基因或QTL区间,为耐铅种质创新和揭示小麦铅耐受性遗传机制奠定基础.[方法]采用140 mg·kg-1的硝酸铅溶液对102份小麦品种(系)进行苗期胁...     

小麦品种小偃22干旱诱导基因及其表达分析

利用抑制消减杂交(SSH)技术构建了小麦(Triticum aestivum)品种小偃22干旱胁迫诱导基因表达的SSH-cDNA文库,从文库中随机挑选插入片段大于400 bp的阳性克隆60个进行测序,去除冗余序列和嵌合序列后,获得了31条高质量表达序列标签(EST)序列(GenBank登录号:ES466737～ES466766,ES466799).进一步采用RT-PCR对其中的胚胎形成晚期富集蛋白基因(LEA)和△1-吡咯啉-5-羧基合成酶基因(P5CS)的表达模式进行了分析.结果表明,获得的EST序列中的26条EST序列具有功能已知的同源基因,这些基因多数不仅与植物的非生物胁迫相关,也与植物的生物胁迫反应相关,表明植物在胁迫反应中有明显的交叉适应性,其中与小麦表达序列高度同源的EST占58%.24条EST序列与功能已知蛋白的同源性较高,主要涉及植物的信号传导、能量代谢、转录调控及防卫反应等.表达模式分析表明,LEA家族蛋白D9在土壤绝对含水量达到4.8%时上调表达,在萎蔫后复水2 h时表达量最高,随着复水时间延长表达量降低并趋于稳定;PSCS基因D16在渍水条件下、严重干旱胁迫下均上调表达,而在可维持生长的水分条件下和严重干旱后复水4 h后表达量急剧下降.序列分析表明,LEA蛋白基因D9与PSCS基因D16均是部分同源基因,暂命名为TaLEA-D9和TaP5CS-D16.