抗条锈病小麦-滨麦Lm#3Ns二体异附加系的分子细胞遗传学鉴定

滨麦(Leymus mollis)是小麦的三级基因源,具有改良小麦所需的许多优良性状。为了将滨麦中的优异基因导入到普通小麦中,通过远缘杂交获得小麦-滨麦异附加系、异代换系、易位系,以选自普通小麦7182与滨麦衍生后代M42(2n=54)F_6代的株系M11005-1-2-7-10-1-1(M11005A)为供试材料,对其进行了形态学、细胞学、原位杂交、分子标记、抗病性等综合鉴定。细胞学观察结果显示,M11005A有44条染色体且配对良好,可以稳定遗传。原位杂交及分子标记结果表明,M11005A含有42条普通小麦染色体和1对来自滨麦Lm#3Ns的染色体,并且用Oligo-pTa535探针得到了Lm#3Ns的FISH核型;筛选出6个EST及8个PLUG特异分子标记可以用来鉴定Lm#3Ns染色体,其中只有1个EST和4个PLUG标记可以同时在M11005A中扩增出滨麦和华山新麦草的条带,说明滨麦的Lm#3Ns染色体与华山新麦草的3Ns基因组之间存在差异。M11005A的穗长、穗型、小穗数、千粒重与亲本7182无显著差异,但分蘖数较7182显著增加,株高显著降低。抗条锈病鉴定结果显示,苗期M11005A对条锈菌生理小种CYR29和CYR34表现高抗,对CYR32表现高感,成株期对CYR32和CYR33混合小种表现高抗,推测滨麦的Lm#3Ns染色体携带对CYR29和CYR34小种的抗性基因,又携带了成株期对CYR32和CYR33的抗性基因。因此,M11005A可以作为抗源应用于小麦的条锈病抗性改良中。     

抗条锈病普通小麦-滨麦6BS·6NsS附加易位系的分子细胞遗传学鉴定

易位系是向小麦转移外源种属优异基因的重要种质资源。普通小麦-滨麦衍生系M13063A-1由小麦-滨麦第六部分同源群二体异附加系材料连续自交获得。为了给普通小麦-滨麦衍生系M13063A-1的利用提供依据，本研究利用形态学、细胞学、原位杂交、分子标记等技术，对该材料进行了鉴定。细胞学鉴定结果显示，M13063A-1有丝分裂中期染色体数目为44条，减数分裂中期I染色体构型为2n=22Ⅱ，且在减数分裂后期Ⅰ可均等分离。原位杂交结果表明，M13063A-1含有42条普通小麦染色体和1对普通小麦-滨麦易位染色体，易位染色体长臂为滨麦Ns基因组染色体片段，短臂为6BS。分子标记分析确定M13063A-1携带的滨麦染色体片段为6NsS。成株期条锈病抗性鉴定显示，M13063A-1抗条锈菌生理小种条中31和条中32。因此，M13063A-1是一个抗条锈病的普通小麦-滨麦6BS·6NsS附加易位系，可以用作小麦抗病育种的桥梁材料。     

利用多种抗源选育小麦远丰139的研究

为了选育持久抗耐多种病害的小麦核心抗病种质,以奥地利黑麦、中间偃麦草和野生二粒小麦为抗源,采用单交、复合杂交、回交、阶梯式杂交等多种组配方式,将基因逐步累加、聚合到一起。选育中以不丢失抗性基因为前提,以抗旱耐寒为适应性选择的基本标准。育成的小麦新品系远丰139半冬性,耐寒、抗旱,株型结构好,产量高,品质好。经西北农林科技大学植保系鉴定对条锈病免疫,对白粉病和叶枯病高抗,中抗赤霉病。经农业部谷物品质检测中心分析,品质达到国标精制级面条用小麦粉标准。2005年陕西省区试较对照小偃22增产5.6%。     

小麦新种质N0381D矮秆基因的遗传与SSR标记分析

为给小麦矮秆新种质N0381D的利用提供依据,采用田间观察、赤霉酸鉴定以及SSR分析相结合的方法, 对该种质的矮秆性状进行了遗传分析和分子标记定位。结果表明,N0381D与高秆品种阿勃的杂种F¹代株高均接近或稍高于中亲值,F²代高、矮秆比例为123∶33,经χ测验,符合3∶1遗传分离比例;（N0381D/阿勃//N0381D）BC¹代矮秆植株数和半矮秆植株数的分离比例符合1∶1遗传分离比例,说明N0381D的矮秆性状由1对隐性主效基因控制。赤霉酸鉴定表明,该种质为赤霉酸不敏感型。利用337对SSR引物在亲本及高、矮秆池间进行多态性筛选,引物Xwmc503与该矮秆基因连锁, 遗传距离为19.3 cM,通过中国春及其第2部分同源群缺体四体系和双端体系将其定位于2DL染色体上。由于2DL上目前还没有发现矮秆基因,利用Xgwm261对高、矮秆池进行分析,也没有扩增出特异条带,表明N0381D携带的矮秆基因与定位于2DS上的 Rht8不同,因此推测该基因是一个新的矮秆基因,暂命名为RhtN0381D。     

条锈菌诱导上调表达的小麦腺苷甲硫氨酸脱羧酶（SAMDC）基因的克隆及其特征分析

为了克隆条锈菌诱导上调表达的小麦腺苷甲硫氨酸脱羧酶（SAMDC）基因并研究其在小麦感病、抗病单株苗期抗条锈病防御反应中的作用,以大麦（Hordeum vulgareL.）SAMDC全长cDNA序列为信息探针,采用电子克隆、RACE（Rapid amplification of cDNA ends）和RT-PCR方法,从条锈菌（Puccinia stri-iformisf.sp.tritici）CYR32侵染的小麦（Triticum aestivumL.）抗条锈病新种质NR1121中分离出1个新的小麦SAMDC基因家族成员,命名为TaSAMDC2（GU016570）。TaSAMDC2基因cDNA序列全长2 003 bp,5′非翻译区区域和一个带有Poly（A）的3′非翻译区区域长分别为553和283 bp;该基因的开放阅读框为1 167 bp,编码388个氨基酸,编码的氨基酸序列包含酶原剪切位点和PEST结构域。基因组序列全长2 539bp,位于5′UTR存在一个526 bp长的内含子序列,内含子的剪切位点均符合真核生物GT-AG规则。同源序列分析表明,TaSAMDC2与来自大麦、水稻（Oryza sativaL.）、玉米（Zea maysL.）、一粒小麦（TriticummonococcumL.）4种植物SAMDC蛋白的相似性分别为95.0%、85.0%、80.0%和80.0%。半定量RT-PCR与实时荧光定量PCR分析表明,TaSAMDC2的表达受条锈菌诱导,小麦苗期经条锈菌侵染后,在抗病材料中,该基因于48 hpi上调表达至最高水平,而在感病材料中先下调、上调表达至最高水平明显滞后。结果提示,分离到的是一个条锈菌CYR32诱导后上调表达的小麦SAMDC基因,该基因可能参与了小麦的抗条锈病反应。     

高产优质抗病小麦新品种陕麦159的选育

陕麦159是以小偃597做母本,89605做父本,采用远缘杂交技术与常规育种技术相结合培育的小麦新品种。2005-2007年度参加陕西省中肥组小麦区域试验,2年13点次,平均产量7336.5kg/hm2,比对照增产5.7%。2006-2007年度参加陕西省小麦生产试验,6点次平均产量7027.5kg/hm2,比对照增产8.9%。该品种品质优良,蛋白质含量14.5%,湿面筋含量32.6%,沉降值54.0mL,稳定时间21.9min。综合抗病性好,适应性强。     

阿夫及其衍生小麦品种（系）的SSR分析

为了研究小麦骨干亲本阿夫(Funo)遗传物质在其衍生品种(系)的传递规律,用247对SSR引物对阿夫和8个阿夫子一代衍生品种(系)的亲本进行分析,发现有3个标记Xwmc398 (178 bp, 151 bp)、Xgwm400(180 bp, 149 bp)和Xgwm268(191 bp)在阿夫上有稳定、清晰的特异带。以筛选的特异引物对5个阿夫系选品种和255个阿夫衍生品种(系)进行了SSR分析。结果表明,Xwmc398在5个系选品种中均有阿夫的特异带,而Xgwm400只在安选2号,Xgwm268只在扬麦1号具有阿夫特异带。Xwmc398在阿夫子一代至子六代衍生品种(系)中的遗传频率分别为52.8%、38.4%、16.7%、0.0%、0.0%和0.0%, 平均为32.2%;Xgwm400的相应遗传频率分别为32.1%、19.2%、41.7%、33.3%、20.0%和0.0%,平均为26.7%;Xgwm268的相应传递率分别为22.6%、34.4%、11.1%、12.1%、0.0%和0.0%,平均为24.7%。表明SSR位点Xwmc398、Xgwm400和Xgwm268在阿夫衍生品种(系)中有明显的传递。     

普通小麦-华山新麦草1Ns二体异附加系的分子细胞遗传学研究

为给后续研究和利用普通小麦-华山新麦草衍生后代H1-1-3-1-9-8提供依据,用形态学、细胞学及分子生物学方法对该材料进行分析研究。结果表明,H1-1-3-1-9-8在株高、穗长、穗型等性状上与华山新麦草无显著差异,千粒重平均44.2 g,较亲本显著增加;H1-1-3-1-9-8的染色体构型为2n=44=22Ⅱ;经原位杂交鉴定,H1-1-3-1-9-8存在两条华山新麦草外源信号,且能够配对;选取普通小麦7个部分同源群上的64对EST-STS引物对H1-1-3-1-9-8进行分析,第一部分同源群上的BE443796、BE446010、BE497584、BF202643、BG262410、BG607965和BM140362七对引物扩增出了华山新麦草的特异条带;经种子贮藏蛋白变性聚丙烯酰胺凝胶电泳分析,H1-1-3-1-9-8具有华山新麦草特有的高分子量谷蛋白亚基。以上结果说明,H1-1-3-1-9-8是普通小麦-华山新麦草1Ns二体异附加系。     

硫辛酸和甜菜碱在小麦组织培养中的作用

为了研究不同浓度的硫辛酸和甜菜碱对农杆菌侵染后小麦愈伤组织的影响,选取小偃22、Z50和郑麦366的幼胚为外植体,进行农杆菌介导的遗传转化。在抑菌培养基中分别添加2、4和8 mmol·L~(-1)的硫辛酸和10 mmol·L~(-1)的甜菜碱,于5、10和15 d分别观察统计小麦愈伤组织的褐化和水渍化程度。结果表明,添加硫辛酸可有效降低愈伤组织的褐化程度,Z50中添加4 mmol·L~(-1)硫辛酸可使褐化程度较CK降低89.50%,但会提高愈伤组织的水渍化程度;添加10 mmol·L~(-1)甜菜碱对愈伤组织的褐化程度和水渍化程度均无明显影响。     

白粉菌诱导下小麦TaNHO1基因的克隆、表达分析及亚细胞定位

非寄主抗性基因 NHO1(non-host resistance 1)编码的甘油激酶(glycerol kinase,GK),是甘油代谢中的限速酶之一,参与植物对多种病害的抵御过程。为进一步探究其响应小麦白粉菌侵染的表达模式,利用RT-PCR方法克隆获得了转录自抗病种质N9134的三个部分同源染色体的小麦 NHO1基因(分别命名为 TaNHO1-2A、 TaNHO1-2B和 TaNHO1-2D),分析三个 TaNHO1同源基因的序列、启动子组成元件和表达模式,并明确了其亚细胞定位。序列分析结果表明,小麦 TaNHO1-2A/2B/2D基因CDS区序列全长分别为1 605、1 599和1 605 bp,分别编码534、532和534个氨基酸残基;3个同源基因均含有与 AtNHO1(AT1G80460.1)基因以及 OsNHO1(Os04G0647800)基因高度相似的FGGY_N端和FGGY_C端结构域。经对启动子区结构分析,该基因启动子区含有大量与植物激素及逆境响应相关的顺式作用元件,意味着 TaNHO1可受到多种植物激素诱导并参与小麦抗病过程。qRT-PCR结果表明,在N9134抗病近等基因系响应白粉菌(Blumeria graminis f. sp.tritici,Bgt)侵染过程中,三个同源基因在不同时间点表达模式不同,其中 TaNHO1-2A、 TaNHO1-2B基因在侵染早期均上调表达,而 TaNHO1-2D则表现出多次波动的表达模式;在N9134感病近等基因系遗传背景下,同源基因的表达水平在病菌侵染后48 h均表现出下调,说明该基因能够响应白粉菌侵染。经亚细胞定位分析,该基因主要作用于细胞质、细胞膜以及核膜。