Breeding for increased grain protein and micronutrient content in wheat: Ten years of the GPC-B1 gene

To provide food and nutrition security for a growing world population, continued improvements in the yield and nutritional quality of agricultural crops will be required. Wheat is an important source of calories, protein and micronutrients and is thus a priority to breed for improvements in these traits. The GRAIN PROTEIN CONTENT-B1 (GPC-B1) gene is a positive regulator of nutrient translocation which increases protein, iron and zinc concentration in the wheat grain. In the ten years since it was cloned, the impacts of GPC-B1 allelic variation on quality and yield traits have been extensively analyzed in diverse genetic backgrounds in field studies spanning forty environments and seven countries. In this review, we compile data from twenty-five studies to summarize the impact of GPC-B1 allelic variation on fifty different traits. Taken together, the results demonstrate that the functional copy of the GPC-B1 gene is associated with consistent positive effects on grain protein, Fe and Zn content with only marginally negative impacts on yield. We conclude that the GPC-B1 gene has the potential to increase nutritional and end use quality in a wide range of modern cultivars and environments and discuss the possibilities for its application in wheat breeding.     

无籽刺梨染色体数目观察

以无籽刺梨组培苗根尖为材料，探讨其染色体制片技术。结果表明，无籽刺梨根尖在常温下用0.003mol/L8-羟基喹啉溶液预处理6-8h或0.004mol/L8-羟基喹啉溶液预处理4-6h后，在预冷的卡诺固定液（冰醋酸：无水乙醇=3:1中）0℃下处理15min，经95%乙醇:15% Hcl=1:1的解离液处理5min或无水乙醇:36-38% Hcl=1:1处理6min，然后用卡宝品红染色15或20min，其镜检效果较佳；无籽刺梨的染色体数目为2n=2x=14。无籽刺梨染色体制片技术研究及其染色体数目的确定对其遗传改良工作有着重要的意义。     

水稻紫鞘染色体片段代换系Z519的鉴定及PSH1候选基因分析

花青素是广受人们喜爱的植物色素,在食品加工、杂种纯度鉴定中具有重要的作用。本研究鉴定了一个以日本晴为受体、优良紫鞘恢复系R225为供体亲本的紫鞘水稻染色体片段代换系Z519。Z519共含有16个代换片段,分布于除第10染色体外的其他11条染色体,平均长度为6.85 Mb。Z519在芽鞘3 mm时鞘尖呈现紫色,其后在叶鞘、叶缘、茎维管束和柱头等部位出现紫色线条,而日本晴各部位均为绿色。Z519叶鞘中花青素含量极显著高于日本晴,剑叶中没有显著差异。与受体日本晴相比,Z519的株高显著降低,千粒重、主穗总粒数和实粒数显著增加,有效穗数、主穗长和结实率无显著差异。进一步以日本晴与Z519杂交产生的F1和F2群体对紫鞘基因进行了遗传分析和分子定位。该紫鞘表型受显性单基因控制,位于第1染色体In Del标记L03和SSR标记L01之间37.8 kb的区域,被命名为PSH1。对该区间进行候选基因预测和测序,Z519在一个编码质体ATP/ADP转运蛋白的LOC_Os01g45910基因第一外显子的第238~252碱基的GTG重复区又多插入了GTG 3个碱基,导致增加了一个甘氨酸。q RT-PCR结果进一步表明其表达量在Z519中明显降低,初步确定LOC_Os01g45910是PSH1的候选基因。该研究为PSH1调控花青素的分子机制奠定了良好基础。     

小麦耐热性基因的染色体定位和遗传效应分析

以中国春-HOPE染色体代换系为试验材料，利用细胞膜热稳定性和大田生产条件下高温胁迫两种方法，对与耐热性有关的基因进行了染色体定位。结果表明，无论是利用膜热稳定性方法，还是利用大田高温胁迫环境进行耐热性评价的方法，HOPE的2A，3A，2B，3B和4B染色体代换到中国春相应染色体后，均显著提高了中国春的耐热性，证明这些染色体含有与耐热性有关的基因。在大田高温胁迫环境条件下，HOPE的3D，4A，5A和5B染色体也表现与耐热性有关。利用单染色体代换系和不同耐热性代换系杂交组合，对耐热性的基因效应分析结果显示，HOPE2A染色体上的耐热性基因表现为显性效应，3A，2B，3A和4B染色体上的耐热性基因表现为加性效应；3B与4B，3A与2A，3B与2B以及这些染色体上的耐热性基因与2A染色体上的耐热性基因之间均可能存在互作效应。     

稻属间杂种花粉植株的细胞遗传学研究

以栽培稻０２４２８与紧穗野生稻间不育Ｆ１杂种（２ｎ＝２４，ＡＣ）为材料进行花约培养，共接种花约３２６８８个，获得再生绿苗１３株及白化苗两株，愈伤诱导率与分化率分别为０．１４％和３４．７８％。有９朱花粉绿苗长至成熟，均表现长芒、紫柱头、强感光及易落粒等野生亲本的特性。细胞学结果进一步表明，其中４株为二倍体（２ｎ＝２４），形态上琚的Ｆ１杂种相似，花粉母细胞中期Ⅰ亦只能见到少数二价体；另５株则为四倍体（     

Analysis of wheat-Thinopyrum intermedium derivatives with BYDV-resistance

Chromosome compositions of seven lines, derived from hybrids between a wheat cultivar and the wheat-Thinopyrum intermedium addition line Z6, with barley yellow dwarf virus (BYDV) resistance, were determined by genomic in situ hybridization, cytogenetic and SSR assays. The results showed that line N522 was a disomic addition line, lines N420 and N439 were 2Ai-2(2B) chromosome substitution lines, lines N431 and N452 were 2Ai-2(2D) chromosome substitution lines, line N523 was a 2Ai-2S(2D) ditelosomic substitution line, and line N530 was a double ditelosomic line with the mitotic chromosome number of 2n = 40 + 4t. One pair of telosomes in line N530 lacked several proximal SSR markers of chromosome 2AS, but possessed certain terminal markers, which were consistent with an acrocentric structure, and the other pair of chromosome arms were presumably 2Ai-2S telosomes with BYDV-resistance. These wheat-Th. intermedium lines provide useful genetic resources for developing alien chromosome translocation lines.     

陆地棉与三裂棉、斯特提棉和A111种间杂种F1的形态与细胞学

本文研究了TM-1×三裂棉、江苏棉1号×斯特提棉、泗棉2号×Alll 3个种间杂种F_1的主要形态特征及花粉母细胞减数分裂中期Ⅰ的染色体行为。3个种间杂种F_1的花器官性状大多趋向于父本野生棉,如花冠颜色、花心等;营养器官大多趋向于中间型,如叶色、叶形等。杂种F_1均表现高度不育。减数分裂中期Ⅰ的染色体构型依次为:13.73Ⅰ 12.52Ⅱ 0.03Ⅲ 0.04Ⅳ,28.03Ⅰ 5.38Ⅱ 0.07Ⅲ和33.26Ⅰ 2.87Ⅱ;其染色体组亲和性指数分别为0.9715、0.4192和0.2208。这一结果表明:(1)陆地棉与三裂棉的亲缘关系较近,与斯特提棉的亲缘关系较远,与Alll的亲缘关系更远;(2)泅棉2号×Alll的F_1染色体数为2n=3x=39,其染色体数x=13与棉属相同,其次因Alll原产于澳大利亚,形态上与纳尔逊氏棉、澳洲棉比较接近,因此推测它可能属于棉属的C染色体组种。     

20℃下3种蔬菜种子长年贮存后生理特性和遗传稳定性的研究

对在低温和常温下贮藏13年的萝卜、番茄和芹菜3种蔬菜超干种子的发芽势、发芽率、苗长、胚根根尖细胞染色体畸变率和随机扩增的多态性DNA(RAPD)等指标进行测定分析，并研究了种子活力、生活力及其遗传稳定性的变化。多年超干贮存后，部分处理染色体异常的百分率有所增加，它与发芽率成反比，但发芽率低的种子在繁殖更新后，异常率会降低，较高的染色体异常率不会遗传下去。     

6个果桑品种主要性状调查与染色体倍性测定

作者对黑龙江省6个果桑品种资源进行性状调查和染色体观察。结果表明,‘龙桑1号’具有染色体数为28和42的细胞,是四倍和六倍的混合体;‘选2’为自然六倍体;‘龙椹1号’‘选3’‘选4’‘矮化1号’均为四倍体。该研究对高寒地区桑树资源的发掘与创新利用具有重要意义。     

杏香兔耳风核型分析

以杏香兔耳风组培苗根尖为试验材料,对其核型进行了较系统的分析。结果表明:杏香兔耳风共有12对染色体,其核型公式为K(2n)=2x=24=10m 2sm,即核型主要以中部着丝点(m)为主,有10对;还有2对近中部着丝点(sm)。染色体总长度为51.18um,相对长度范围为1.11～3.80um,臂比幅度为1.40～1.61um,染色体长度比为3.14,属"2B"核型。