小麦GDH1基因克隆及其功能标记开发

谷氨酸脱氢酶(glutamate dehydrogenase,GDH)在植物体内催化合成谷氨酸的可逆反应,通过GDH固氮比谷氨酸合成酶途径更节省能量。在植物大多数组织中,GDH1是该基因家族中表达最高的基因,比其他GDH成员具有更为重要的作用。本研究从普通小麦基因组中分离了TaGDH1基因在A、B、D染色体组的序列。针对TaGDH1a基因在基因组DNA序列1 900~1 983 bp位置存在的核苷酸差异设计了一个插入/缺失标记,同时将该标记定位在5A染色体上。     

小麦SnRK2.2基因克隆、表达载体构建及转化

SnRK2基因家族成员参与蛋白质的磷酸化,在植物抵御非生物胁迫方面发挥重要的作用。本研究以水稻SAPK2基因序列为基础,通过RT-PCR技术克隆得到一个新的小麦SnRK2基因,命名为Ta SnRK2.2,并提交到Gen Bank(登录号:KJ850253)。Ta SnRK2.2基因全长4 118 bp,由9个外显子和8个内含子组成,包含一个1 026 bp的开放阅读框,编码341个氨基酸。SnRK2.2基因序列在禾本科植物中高度保守,Ta SnRK2.2与水稻SAPK2以及玉米SnRK2.2亲缘关系较近。Ta SnRK2.2基因编码的蛋白质分子量为38.64 k D,理论等电点为5.45,含有SnRK2基因家族典型的丝氨酸/苏氨酸蛋白激酶保守结构域和多处磷酸化位点。构建了Ta SnRK2.2基因过表达载体,转化拟南芥,获得转基因植株,通过RT-PCR方法检测到Ta SnRK2.2基因在拟南芥中稳定表达。     

异附加系数量性状的遗传分析方法

本文根据异附加系的细胞遗传特点结合数量遗传学原理，提出了异附加系数量怀状遗传分析方法。要点如下：（１）以异附加系为被测系、正常品种（系）作测验系，组配成各世代群体；（２）将异附加系分成两类，第一类是杂种分离世代中可区分亚世代，第 是其杂种分离世代中不可区分亚世代；（３）给出了第一类异附加系的各世代（亚世代）的遗传组成，均数分量和变异分量；（４）给出了第二异附加的遗传组成和均数分量。     

小麦新材料Talkrph1bRht_3和krph1bRht_3综合体的创制及其遗传分析

以中国春Talkrph1b综合体为基础材料 ,进一步将显性矮秆基因Rht3引入其遗传背景中 ,创制出两个新型小麦工具材料中国春krph1bRht3和中国春Talkrph1bRht3综合体。它们的株高 5 0～ 6 0cm ,与黑麦具有较高的杂交亲和性 ;它们与黑麦杂交获得的杂种F1 与中国春 黑麦F1 相比 ,花粉母细胞减数分裂中期I,染色体联会频率相对较高 ,单价体数明显减少 ,二价体数明显增加 ,并出现三价体和四价体 ,平均染色体交叉结数显著提高 ,表明两种新的综合体材料诱导部分同源染色体配对的能力较强。它们在利用远缘杂交和染色体工程技术向小麦转移其亲缘物种的有益基因中具有重要利用价值。     

基于ASP技术的小麦种质资源信息系统的设计和实现

应用ASP技术,通过Web数据库来设计和实现小麦种质资源信息系统,提供种质资源的浏览、查询以及动态的对种质资源的管理,实现种质资源的共享。     

抗纹枯病、赤霉病的转TaPIEP1基因小麦的分子鉴定与选育

小麦纹枯病(主要病原为禾谷丝核菌)和赤霉病(主要病原为禾谷镰刀菌)已成为我国小麦生产的重要病害。TaPIEP1是从小麦中分离到的1个病原诱导的基因,其编码蛋白是可与GCC-box顺式元件结合、转录激活型的ERF转录因子。本研究以8个转TaPIEP1基因小麦株系的T₄和T₅代植株为试材,进行了外源转TaPIEP1基因的PCR检测、Southern杂交、RT-PCR与Q-RT-PCR的分析以及纹枯病菌、赤霉病菌接种与抗性鉴定。结果表明,外源TaPIEP1基因在转基因小麦中能够稳定遗传,以单拷贝或双拷贝整合到7个转基因小麦株系基因组的不同位点;外源TaPIEP1基因在转基因小麦中能超量表达;与受体扬麦12相比,TaPIEP1表达水平高的8个转基因小麦株系对纹枯病抗性显著提高,4个株系中一些材料对赤霉病抗性显著提高,3个株系中一些材料兼抗纹枯病和赤霉病,说明TaPIEP1正向参与了小麦对纹枯病和赤霉病抗性反应,利用该基因通过基因工程可创制抗纹枯病、赤霉病的小麦新种质。     

13个新育成小麦品种(系)HMW-GS的SDS-PAGE分析

利用SDS-PAGE对13个泰安市农业科学研究院新育成的小麦新品种(系)高分子量谷蛋白亚基(HMW)的构成、不同等位基因变异及出现频率进行系统分析,并按照Payne等人的评分方法,计算其品质得分。结果表明,13个小麦种(系)的G1u-1的平均分为7.1分,高于全国的平均水平,13个品种(系)检测出5种HMW-GS组成,高分子量麦谷蛋白亚基构成中以1、7+8、2+12亚基居多,5+10亚基少,部分地影响了小麦品质的改良。     

黄淮冬麦区北片水地组供试小麦品种(系)主要品质性状的主成分分析和聚类分析

根据黄淮冬麦区北片水地组15个小麦品种(系)的品质化验结果,分析了小麦蛋白质含量、容重、稳定时间等9个指标间的关系。主成分分析结果表明:9个主要品质指标可以压缩成营养因子、加工因子、容重因子、吸水率因子,分别能够决定总变异的51.68%、21.77%、12.95%和7.42%,累计可以表达总变异的93.82%;并就各因子对品质指标的贡献作了详细分析。聚类分析结果表明:15个小麦品种(系)可以聚成5大类,4个主成分值在5类品种中的表现差异很大。因此,在品质育种选配亲本时,应注意协调品质因子的关系,又使组合亲本间保持一定的遗传距离。     

小麦苗期生物量及氮效率相关性状的全基因组关联分析

【目的】探究不同氮素供应环境下与小麦苗期生物量及氮效率相关性状显著关联的SNP位点,预测相关候选基因,为小麦氮效率的基因克隆及其在育种中的应用提供参考。【方法】以134个小麦品种（系）组成的群体为供试群体,设置低氮、正常氮和高氮3个处理,各处理重复4次,并在2年（2013和2014年）进行了2次完全重复的营养液培养试验。试验对小麦苗期生物量及氮效率相关的14个性状进行了表型鉴定,采用MLM+K+Q混合线性模型,利用90K SNP芯片对小麦生物量及氮效率相关性状进行全基因组关联分析（genome-wide association study,GWAS）,获得显著关联的SNP位点。【结果】与正常氮处理相比,低氮处理条件下,根系、地上部及植株氮含量和氮积累量均显著下降,而根生物量和根、植株氮效率均显著增加,高氮处理下,几乎所有鉴定性状均显著增加;14个性状的广义遗传力均在40%以上,其中,植株总干重的遗传力最高（95.73%）。利用9 329个SNP标记进行关联分析,共检测到838个SNP标记位点与供试材料的14个性状存在显著关联（P≤0.001）,分布在21条染色体上。有435个（51.91%）SNP标记位点仅在一个关联分析环境中被检测到;有403个位点至少在2个处理环境（包含均值环境）中被检测到与同一性状显著关联（稳定关联标记）。其中8个SNP标记位点至少在3个环境中被检测到。在4个环境下（包括均值环境）均检测到的稳定关联位点有2个：Kukri_c65481_121和tplb0025f09_1052,分别与植株总氮利用效率（total nitrogen use efficiency of plant,TNUE）和根系总氮利用效率（root nitrogen use efficiency,RNUE）显著关联;同时与至少6个性状（生物量及养分效率相关性状）显著关联的SNP标记位点共5个,分别位于1A、1B（3）和2A染色体上;根据小麦基因组注释及LD衰减水平,在同时定位了6个性状的5个SNP位点和2个多环境（4个环境）稳定关联的SNP位点的214 kb的基因组区域中共筛选候选基因84个,根据已知克隆氮效率基因的编码蛋白类型、候选基因功能注释信息及利用植物比较基因组学资源库蛋白序列同源比对分析,筛选到3个候选基因与生物量及氮效率相关。【结论】不同氮素处理显著影响小麦苗期生物量、氮效率相关性状及其相关QTL的表达,大多数SNP位点仅在1个氮素检测环境中被检测到,但也存在环境稳定性较强的位点。生物量及氮效率相关性状之间存在显著相关关系,并在一定程度上受到相同的QTL/基因控制。