小麦转录因子TaMYB5 like转录自激活能力及其参与生理型花粉败育过程表达模式研究

化学杂交剂SQ-1诱导的小麦花粉败育是一个复杂的生理代谢过程，TaMYB5-like被发现参与此过程。为了解TaMYB5-like基因在SQ-1诱导小麦生理型花粉败育过程中的作用，以SQ-1诱导的小麦生理型雄性不育系PHYMS-1376和对照可育系CK-1376四分体、单核早期、单核晚期、二核期和三核期花药为试验材料，克隆TaMYB5-like基因，并对其进行序列结构、生物信息学、表达模式、亚细胞定位及转录自激活效应分析。结果发现，TaMYB5-like基因序列长5 207 bp，其cDNA长为1 133 bp，其中CDS序列长819 bp，编码272个氨基酸，含有2个SANT结构域，分子量为29.36 kDa，无信号肽，无跨膜结构，亚细胞定位在细胞核内；TaMYB5-like基因启动子涉及光响应、逆境胁迫响应、茉莉酸甲酯响应等顺式作用元件。自激活效应发现，TaMYB5-like蛋白的自激活区段位于N端，合适浓度的AbA和3-AT可以抑制BD-TaMYB5-like和BD-TaMYB5-like-N-SANT融合蛋白的自激活性；随着蛋白质氨基酸序列的截断，自激活性呈降低趋势。与CK-1376相比，PHYMS-1376四分体和单核早期花药中TaMYB5-like表达量差异不显著；花药发育到单核晚期、二核期和三核期时，TaMYB5-like表达量显著增加；CK-1376和PHYMS-1376三核期时花药内TaMYB5-like表达量均最高。     

宁夏小麦品种慢锈基因Lr34/Yr18的分子检测

Lr34/Yr18是重要的小麦慢叶锈/慢条锈基因,可用于小麦锈病抗性改良。为了明确Lr34/Yr18基因在宁夏小麦中的分布特点,利用STS标记csLV34对111份宁夏小麦品种中慢锈基因Lr34/Yr18的等位变异进行了分子检测,并且进行了成株期条锈病抗性鉴定。结果表明,20份材料携带Lr34/Yr18基因,占18.0%。不同来源的小麦品种中Lr34/Yr18基因分布频率不同,农家品种中分布频率最高,占90.9%;引进品种中所占比例为14.3%;育成品种中所占比例最低,仅占7.7%。含有Lr34/Yr18基因的品种对条锈病具有较好的抗性,可作为今后宁夏小麦抗锈病育种的重要抗源。     

陕西小麦 Glu A3和 Glu B3位点等位变异的检测和分析

低分子量谷蛋白亚基（LMWGS）与小麦品质密切相关。为了给陕西小麦的品质改良提供参考依据,采用STS分子标记,检测了175份陕西小麦品种（系） GluA3和 GluB3位点的等位变异组成。结果表明,陕西小麦 GluA3位点存在4种等位变异,即 GluA3a、 GluA3b、 GluA3c和 GluA3d,分别占12.6%、1.7%、58.3%和27.4%; GluB3位点存在8种等位变异,即 GluB3a、 GluB3b、 GluB3d、 GluB3e、 GluB3f、 GluB3g、 GluB3i和 GluB3j,分别占4.6%、2.9%、45.7%、0.6%、2.9%、8.5%、4.0%和30.8%。在陕西不同地区小麦之间,两个位点等位变异的种类、组合及其分布比例存在差异,这可能与地区间不同的自然地理环境、饮食习惯、育种目标及亲本选择有关。     

HMW-GS分子标记多重PCR体系的建立及新疆春小麦的检测

为给新疆优质春小麦品种选育提供参考依据,利用小麦优质高分子量谷蛋白亚基(HMW-GS)基因的特异性标记,基于17份已知HMW-GS组成的品种(系),构建了3套多重PCR,体系Ⅰ可用于同时检测AxNull和Dx5基因,体系Ⅱ可同时检测Ax2*和By8基因,体系Ⅲ可同时检测Bx14和Dx5基因;用3套多重PCR体系分别检测...     

宁夏小麦黄色素含量相关基因的组成与分布

选育低黄色素含量品种是宁夏小麦品质改良的重要目标之一。为阐明宁夏小麦中控制籽粒黄色素含量基因TaZds-A1和TaZds-D1的组成及分布特点,利用其功能标记YP2A-1和YP2D-1对91份小麦品种进行检测与分析。结果表明,在TaZds-A1位点,等位变异TaZds-A1a(与低黄色素含量相关)和TaZdsA1b(与高黄色素含量相关)分别占59.3%和40.7%;在TaZds-D1位点,等位变异TaZds-D1a(与高黄色素含量相关)占95.6%,TaZds-D1b(与低黄色素含量相关)仅占4.4%。宁夏小麦黄色素含量基因位点存在4种等位变异组合类型:以TaZds-A1a/TaZds-D1a(57.1%)组合类型为主,TaZds-A1b/TaZds-D1a(38.5%)组合类型次之,TaZds-A1a/TaZds-D1b和TaZds-A1b/TaZds-D1b组合类型最低(2.2%);不同等位变异组合类型在不同地区间的分布比例也不同。     

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HMW GS检测方法的优化及应用

为了准确快速鉴定小麦品种的HMW-GS组成,以18个已知HMW-GS组成的品种为对照,将4种不同浓度分离胶的SDS-PAGE与分子标记(Bx7、Bx7OE和By 8)相结合,构建一套适于检测HMW-GS组成的方法,并用该方法检测214份陕西小麦品种(系)的HMW-GS组成。4种分离胶浓度中,除了亚基7、7*与7OE和8与8*外,9%的分离胶可以很清楚地分离Glu1-位点的其他常见亚基,结合分子标记(Bx7、Bx7OE和By 8)检测对照品种,结果与已知亚基(基因)一致。用分离胶浓度为9%的SDS-PAGE结合分子标记(Bx7、Bx7OE和By 8)方法对陕西品种(系)检测结果表明,Glu-A1、Glu-B1和Glu-D1分别有3、8和3个亚基种类,共28种亚基组合类型。以1、Null、7+9、7+8、7+8*、14+15、2+12和5+10为主要亚基类型,频率分别为55.6%、41.6%、43.9%、26.2%、10.3%、15.4%、79.0%和12.6%;同时在Glu-B1位点发现7+8*和6+8*亚基。该方法可以快速准确地评价小麦HMW-GS组成,有效区分Glu-B1位点的亚基7与7OE,8与8*,鉴定结果稳定可靠。     

小麦生理型雄性不育系花药内源JA与ABA含量动态变化及其代谢通路差异基因表达研究

为了进一步阐明化学杂交剂SQ-1诱导小麦花粉败育的分子机制,以西农1376为材料,采用RNA-seq技术,对PHYMS-1376及其对照可育系CK-1376四分体、单核早期、单核晚期、二核期、三核期花药进行转录组测序,筛选出差异表达基因,进行GO富集、KEGG富集和GSEA富集分析,并利用高效液相法分别检测了PHYMS-1376及CK-1376上述五个时期花药中ABA和JA含量,通过qRT-PCR技术分析了ABA和JA通路关键差异基因的表达模式。结果发现,与CK-1376相比,在PHYMS-1376花药中共筛选出了 36 058个差异表达基因,主要富集到植物激素信号传导、苯丙素生物合成、淀粉和蔗糖代谢、氨基酸的生物合成4个通路;JA含量在PHYMS-1376四分体花药中显著降低（P<0.05）,至单核早期显著升高,单核晚期又显著降低,二核期显著升高,三核期显著降低;ABA含量在PHYMS-1376四分体至三核期花药中含量均高于CK-1376,其中在单核早期、单核晚期和二核期差异显著,可能与不育系各时期花药中PP2C关键基因TraesCS1D02G271000表达量过低相关,致使PP2C蛋白含量减少,进一步激活BIN2/BILs激酶,使SnRK2s磷酸化,促进ABA含量增加。上述结果表明：PHYMS-1376各发育时期花药中JA含量的异常波动与ABA含量的显著增加及上述2个通路关键基因的差异表达可能与SQ-1诱导小麦花粉败育密切相关。本研究为深入揭示SQ-1诱导小麦生理型雄性不育机理提供了一定的理论基础。     

宁夏小麦TaNrx-B1和TaFer-A1基因组成及其与相对发芽率的关系

为给抗旱小麦品种选育和评价提供依据,以117份宁夏小麦品种(系)为材料,鉴定种子萌发期相对发芽率,并利用抗旱相关分子标记检测TaNrx-B1和TaFer-A1基因组成,分析两基因组成分布特点,通过表型与基因型比较分析评价2个基因分子标记的有效性,同时筛选抗旱相关基因组成。结果表明,宁夏地区小麦种子萌发期总体平均相对发芽率为73.3%,变异范围为25.8%~98.2%;中等及以上抗旱性等级品种(系)占75.2%,达到供试材料的四分之三。宁夏小麦品种(系)中TaNrx-B1基因存在2种单倍型TaNrx-B1a和TaNrx-B1b,分别占供试材料总数的65.0%和35.0%,平均相对发芽率分别为71.4%和62.6%;TaFer-A1基因也存在两种单倍型TaFer-A1a和TaFer-A1b,分别占总数的74.4%和25.6%,平均相对发芽率分别为67.3%和62.2%。在两个基因的4种单倍型组合中,TaNrx-B1a/TaFer-A1a、TaNrx-B1a/TaFer-A1b、TaNrx-B1b/TaFer-A1a和TaNrx-B1b/TaFer-A1b依次占46.2%、8.5%、15.4%和29.9%,其种子的平均相对发芽率依次为70.7%、68.3%、65.1%和61.8%;相关分析发现,TaNrx-B1a/TaFer-A1a单倍型组合是抗旱类型组合,TaNrx-B1b/TaFer-A1b单倍型组合是非抗旱类型组合。综上所述,宁夏小麦种子萌发期总体抗旱性较强,以TaNrx-B1a/TaFer-A1a组合类型品种(系)的平均相对发芽率最高,所占比例也最多,两个基因的抗旱相关分子标记可用于小麦抗旱性初步鉴定和筛选。     

化学杂交剂 SQ-1 对麦长管蚜生命表重要参数及酶活的影响

为了准确评价小麦化学杂交剂SQ-1的生态安全性,以5 kg·hm~(-2)的SQ-1处理过的小麦和对照小麦(等量清水处理)作为食材分别饲喂麦长管蚜(Sitobion avenae),连续饲喂11代,并记录第2、第6、第11代蚜虫的生命表数据,同时分别提取第2、第6、第11代处理组和对照组蚜虫的体内总酶液,检测其超氧化物歧化酶(SOD)、过氧化物酶(POD)、过氧化氢酶(CAT)及乙酰胆碱酯酶(AchE)的活性。结果表明,麦长管蚜种群参数(内禀增长率r_m、周限增长率λ、净增值率R_0、平均世代周期t)随世代增加呈递减趋势;SQ-1处理组的r_m、λ和R_0仅在第6代显著低于对照组(P0.05),而在第2代和第11代与对照无显著差异;SQ-1处理组的T在各世代均与对照无显著差异;处理组的产仔前总时间(TPOP)和寿命随世代的变化趋势与对照组一致,且第2代、第6代和第11代处理组各繁殖参数(TPOP、产仔天数和寿命)与对照组无显著差异。酶活性检测发现,处理组麦长管蚜CAT活性在第6代与对照组无显著差异,在第2代和第11代均显著高于对照组(P0.05),处理组的其他酶活性在各世代均显著高于对照组(P0.05)。不同酶活性随世代增加的变化趋势各不相同, SOD活性在处理组呈递减趋势,对照组呈先增加后减少的趋势;POD活性在处理组呈先增加后减少的趋势,对照组呈先减少后增加的趋势;CAT活性在处理组呈先减少后增加的趋势,对照组呈递减趋势;AchE活性在处理组和对照组均呈先增加后减少的趋势。SOD、POD、CAT和AchE活性之间均呈正相关。上述结果表明,保护酶系统和解毒代谢途径的协同工作是SQ-1胁迫下确保麦长管蚜各种群参数随世代增加逐渐恢复至对照水平和维持各繁殖参数不发生差异显著性变化的重要保障。进一步说明,生物自身保护酶系统和解毒代谢途径可以修复一定剂量的化学杂交剂SQ-1对生物造成的胁迫损伤,因此认为小麦化学杂交剂SQ-1具有一定的生态安全性。