小麦矮源的研究和利用现状

本文介绍了小麦矮化基因（草丛矮基因、独秆基因和矮秆基因）的来源、遗传研究方法、显隐性、基因定位、对赤霉酸的反应及育种利用等方面的情况，并就矮源研究和利用提出了作者的看法。     

小麦细胞质雄性不育机理的研究进展

文章就自然或人工诱导产生的小麦细胞质雄性不育的遗传学、细胞学、生理生化特征以及叶绿体和线粒体与ＷＣＭＳ的关系作了概述。“二型学说”解释小麦雄性不育更为合理，不同类型的不育系花粉败育的时期不同，核质生理生化，遗传的不协调，干扰了花粉正常生长发育的过程，从而导致花粉败育。     

陕西小麦品种（系）籽粒黄色素含量基因的检测及其分布

为了解陕西小麦Psy-A1和Psy-B1位点控制籽粒黄色素含量基因的等位变异组成和分布,利用其功能标记YP7A、YP7A-2、YP7B-1、YP7B-2和YP7B-3,对176份陕西小麦品种(系)的2个位点等位变异进行检测与分析.结果表明,在Psy-A1位点,陕西小麦品种(系)存在2种等位变异,即Psy-A1a(高黄色素舍量)和Psy-A1b(低黄色素含量),各占50.0%,没有发现含Psy-A1c等位变异的品种(系);在Psy-B1位点,陕西小麦品种(系)内存在3种等住变异,其中以Psy-B1b(低黄色素含量)为主(65.3%),Psy-B1a(中等黄色素含量)次之(27.3%),Psy-B1c(高黄色素含量)较少(7.4%),没有发现舍Psy-B1d等位变异的品种(系).不同变异组合类型的平均分布比例表现不同,Psy-A1b/Psy-B1b组合类型所占的比例最高,为39.2%;其次是Psy-A1a/Psy-B1b组合类型,为26.1%;组合Psy-A1a/Psy-B1a(17.6%)、Psy-A1b/Psy-B1a(9.7%)和Psy-A1a/Psy-B1c(6.3%)比例较低,Psy-A1b/Psy-B1c(1.1 %)所占比例最低.不同地区不同等位变异及其组合类型的分布比例不同.总体来看,陕西小麦品种(系)中低黄色素含量的等住变异类型所占的比例较高.陕西不同地区育种目标和种植要求的差异,造成了不同地区小麦品种黄色素含量基因组成的不同.本研究所用分子标记扩增出的PCR奈带清晰,且稳定性好,可作为小麦黄色素含量分子标记辅助选择的有效工具.     

春化、光周期和矮秆基因在不同国家小麦品种中的分布及其效应

为促进国外种质资源在我国的有效利用,将14个国家的100份代表性小麦品种在国内的8个代表性地点种植,调查抽穗期、成熟期和株高,并以4个春化基因(Vrn-A1、Vrn-B1、Vrn-D1和Vrn-B3)、1个光周期基因(Ppd-D1a)及2个矮秆基因(Rht-B1b和Rht-D1b)的分子标记检测所有品种的基因型。春化基因Vrn-A1a、Vrn-B1、Vrn-D1和vrn-A1+vrn-B1+ vrn-D1的分布频率分别为8.0%、21.0%、21.0%和64.0%;显性等位变异Vrn-A1a、Vrn-B1和Vrn-D1主要存在于来自中国春麦区及意大利、印度、加拿大、墨西哥和澳大利亚的品种中,这些品种一般为春性类型;春化位点均为隐性等位变异或vrn-A1+vrn-D1+Vrn-B1的品种主要分布在中国冬麦区、美国冬麦区、俄罗斯冬麦区,以及英国、法国、德国、罗马尼亚、土耳其和匈牙利,这些地区的小麦均为冬性类型。秋播时,供试品种均能正常抽穗,且携带春化显性变异的材料较隐性类型抽穗早,显性等位变异表现加性效应,4个春化位点均为隐性变异的一些欧美材料因抽穗太晚在杨凌和成都不能正常成熟;而春播时,显性等位变异基因型抽穗的频率高,隐性等位变异基因型基本不能抽穗。光周期不敏感基因Ppd-D1a的分布频率为68.0%,主要分布在中国、法国、罗马尼亚、俄罗斯、墨西哥、澳大利亚和印度,而光周期敏感等位变异Ppd-D1b主要分布在英国、德国、匈牙利和加拿大等中高纬度地区;携带Ppd-D1a的品种较携带Ppd-D1b的品种抽穗早,大多数Ppd-D1a品种在长日照和短日照条件下均能成熟,大部分Ppd-D1b品种在短日照条件下不能成熟。Rht-B1b和Rht-D1b基因的分布频率分别为43.0%和35.0%,其中Rht-B1b主要分布于美国、罗马尼亚、土耳其、意大利、墨西哥和澳大利亚,Rht-D1b主要分布于中国、德国、英国、意大利和印度。一般来说,一个国家的品种携带Rht-B1b或Rht-D1b之一,而这2个基因在高纬度地区分布频率较低。Rht-B1b、Rht-D1b和Ppd-D1a的降秆作用均达显著水平,Rht-B1b和Rht-D1b的加性效应突出。     

宁夏小麦品种（系）脂肪氧化酶基因的检测与分布

为给宁夏优质小麦育种和推广提供依据,本研究以180份宁夏小麦品种（系）为材料,利用分子标记检测脂肪氧化酶（LOX）基因在QLpx.caas-1AL和TaLOX-B1位点的组成情况,分析其分布特点。结果表明,不同等位变异及其组合类型的分布比例不同。在QLpx.caas-1AL位点,除了原有的3种等位变异Xwmc312-227、Xwmc312-235和Xwmc312-247外,还发现了2种新的等位变异。经测序分析,两种新变异条带大小分别为199 bp和223 bp,暂命名为Xwmc312-199和Xwmc312-223。该位点5种等位变异的分布比例分别为46.11%、32.78%、18.89%、1.11%和1.11%。在TaLOX-B1位点存在2种等位变异,即TaLOX-B1a和TaLOX-B1b,分别占15.56%和84.44%。宁夏小麦LOX基因位点存在8种等位变异组合类型,其中Xwmc312-227/TaLOX-B1b组合类型比例（40.56%）最高,Xwmc312-235/TaLOX-B1b次之（27.78%）,Xwmc312-199/TaLOX-B1b和Xwmc312-223/TaLOX-B1b最低（均为1.11%）。同时,在不同地区和相同地区不同来源品种（系）间,LOX基因的分布也存在差异。总体来看,宁夏小麦低活性LOX基因等位变异类型（Xwmc312-227/TaLOX-B1b）所占的比例明显高于高活性类型（Xwmc312-235/TaLOX-Ba1）。     

小麦光周期基因在我国不同麦区中的组成分布

为明确光周期基因在我国小麦品种中的组成分布特点,利用已有的特异性分子标记对我国977份小麦品种的光周期基因Ppd-A1、Ppd-B1和Ppd-D1进行检测,分析比较不同麦区中光周期基因的组成分布特点。结果表明,在Ppd-A1位点有5份材料无PCR扩增条带(0.5%),其余972份材料都为光周期敏感型Ppd-A1b(99.5%);在Ppd-B1位点仅青春37为光周期不敏感型Ppd-B1a(0.1%),有3份材料无PCR扩增条带(0.3%),其余973份材料为光周期敏感型Ppd-B1b(99.6%);在Ppd-D1位点有789份材料为光周期不敏感型Ppd-D1a(80.8%),其余188份材料为光周期敏感型Ppd-D1b(19.2%)。在东北春麦区、新疆冬春兼播麦区、青藏春冬兼播麦区等高纬度麦区,小麦品种多携带光周期敏感型基因Ppd D1b;在北部冬麦区、黄淮冬麦区、长江中下游冬麦区,不敏感型Ppd-D1a基因分布频率较高;Ppd-D1a基因分布频率总体呈现以黄淮冬麦区为最高,向其他方向麦区呈现下降的趋势。在Ppd-A1位点和Ppd-B1位点发现的无PCR扩增条带的新等位变异,丰富了小麦育种种质资源的多样性,为选育适应不同环境条件的品种奠定了材料基础,是进一步研究的重要材料。     

多酚氧化酶活性基因等位变异在陕西小麦品种中的分布

为了解陕西小麦品种控制多酚氧化酶(Polyphenol oxidase,PPO)活性的主效基因组成.利用PPO 18和PPO 29标记时138份推广品种的PPO-2A和PP(9-2D位点的等位变异进行了分子检测.结果表明,在PPO2A住点,含Ppo-A1a(高PPO活性)和Ppo-A1b(低PPO活性)等位变异类型的品种比例分别为47.1%和52.9%;在PPO2D位点含PpoD1a(中等低PPO活性)和PpcrD1b(中等高PPO活性)等位变异类型的品种频率分剐为30.4%和69.6%;含Ppo-A1a/Ppo-D1a(较高PPO活性)、PpoAla/PpoD1b(最高PPO活性)、Ppo-A1b/Ppo-D1a(最低PPO活性)、Ppo-A1b/Ppo-D1b(较低PPO活性)等住变异组合类型品种的频率依次为10.1%、37.0%,20.3%和32.6%;不同地区不同等位变异类型及其组合的分布比例也不同.总体来看,陕西低PPO活性的小麦品种比例偏低,选育低PPO活性品种应成为当前陕西小麦品质改良的主要目标之一.     

春化和光周期基因在陕西小麦品种中的分布

为了解陕西小麦品种中春化基因和光周期基因的分布特点,采用STS标记检测了陕西境内173份小麦品种春化基因Vrn-A1、Vrn-B1、Vrn-D1、Vrn-B3和光周期基因Ppd-D1位点的显性等位变异组成.结果表明,4个春化基因位点显性等位变异在陕西小麦中的平均分布频率不同,顺序为Vrn-D1(38.2%)＞Vrn-B1(16.2%)＞Vrn-A1(1.2%)＞Vrn-B3(0%).春化显性等位变异在陕西境内各麦区的分布频率也不同:归属于北部冬麦区的小麦品种4个春化位点均处于隐性状态;归属于黄淮冬麦区的小麦品种显性等位变异分布比例顺序为Vrn-D1(41.7%)＞Vrn-B1(19.1%)＞Vrn-A1(0%)=Vrn-B3(0%);归属长江中下游麦区的为Vrn-D1( 40.3%)＞Vrn-B1(16.1%)＞Vrn-A1(0%)=Vrn-B3(0%),归属西南冬麦区的为Vrn-D1(54.6%)＞Vrn-A1(18.2%)=Vrn-B1(18.2%)＞Vrn-B3(0%).在光周期Ppd-D1位点,99.4%的品种携带对光周期反应不敏感的显性等位变异Ppd-D1a.陕西境内推广的小麦品种中存在7种春化和光周期基因显性等位变异组合,即Vrn-D1、Ppd-D1a、Vrn-B1/Ppd-D1a、 Vrn-D1/Ppd-D1a、Vrn-A1/Vrn-B1/Ppd-D1a、Vrn-A1/Vrn-D1/Ppd-D1a 和Vrn-B1/Vrn-D1/Ppd-D1a,平均分布频率为0.6%、49.7%、11.6%、32.3%、0.6%、0.6%和4.6%.5个位点显性等位变异组合在陕西境内不同麦区分布也不同:归属于北部冬麦区的检测小麦品种中,均携带单一显性等位变异Ppd-D1a;归属于黄淮冬麦区的小麦品种中,显性等位变异组合出现5种类型,即Vrn-D1、Ppd-D1a、Vrn-B1/Ppd-D1a、 Vrn-D1/Ppd-D1a和Vrn-B1/Vrn-D1/Ppd-D1a,比例分别为1.2%、45.2%、13.1%、34.5%和6.0%;归属于长江中下游冬麦区的小麦品种中存在4种显性等位变异组合类型,即Ppd-D1a、Vrn-B1/Ppd-D1a、 Vrn-D1/Ppd-D1a和Vrn-B1/Vrn-D1/Ppd-D1a,分别占45.2%、14.5%、37.1%和3.2%;归属于西南冬麦区的小麦品种中存在5种类型,分布比例次序为Ppd-D1a(36.3%)=Vrn-D1/Ppd-D1a(36.3%)＞Vrn-A1/Vrn-B1/Ppd-D1a(9.1%)=Vrn-A1/Vrn-D1/Ppd-D1a(9.1%)=Vrn-B1/Vrn-D1/Ppd-D1a(9.1%).这些信息为陕西选育广适性小麦品种提供了依据.     

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。     

披碱草(Elymus dahuricus)焦磷酸化酶基因EdHP1的克隆及功能鉴定

为了从抗逆性优良的牧草中挖掘新的耐盐、抗旱基因,进而为作物分子育种提供优良的基因资源,采用RACE(Rapid-Amplification of cDNA Ends)方法,克隆了披碱草的焦磷酸化酶基因EdHP1,其全长序列包含2310bp,编码770个氨基酸,含有14个跨膜区,是一个典型的膜蛋白,同时包舍三个保守区(CS1、CS2和CS3).氨基酸同源性比较发现,EdHP1与来自大麦等10种高等植物的焦磷酸化酶基因的同源性大于86%.EdHP1基因的表达受干旱、高盐和低温等非生物胁迫的诱导.功能分析证明,EdHP1基因能够显著提高转基因烟草对干旱、高盐胁迫的抗性,可用于作物的抗逆遗传改良.