九份紫色蓝色小麦的麦谷蛋白、醇溶蛋白和农艺性状分析

为了解紫色蓝色籽粒小麦的遗传背景及利用价值,采用聚丙烯酰胺凝胶电泳(PAGE)技术,对9份紫色蓝色小麦品种(系)的麦谷蛋白和醇溶蛋白进行了分析。麦谷蛋白的SDS-PAGE电泳结果显示,9份材料的HMW-GS出现了8种亚基和6种亚基组合类型;Glu-A1位点的主要亚基为1亚基(66.7%),Glu-B1位点主要为7+8亚基(55.6%),优质14+15亚基频率为22.2%,Glu-D1位点,优质亚基5+10的频率为55.6%。主要亚基组合为1/7+8/5+10和Null/7+8/5+10。9份材料的LMW-GS共分离出17条带,其中有7条为共有条带,比例达到41.2%。醇溶蛋白的A-PAGE电泳结果显示,9份材料共分离出20条带,其中共有条带7条(35.0%);9份材料的LMW-GS和醇溶蛋白遗传多样性较低。聚类分析结果显示,9份材料的遗传距离为0.07~0.37,在遗传距离为0.22水平时,9份材料可分为4类,其中HR-1和NH-1,在0.07的水平上聚为一类。综合农艺性状特征、麦谷蛋白和醇溶蛋白分析,紫色籽粒材料漯珍1号、HR-1和NH-1,具有1和5+10优质亚基,可作为优良亲本在遗传和育种中加以研究利用。     

华山新麦草α-醇溶蛋白基因的克隆及原核表达分析

 【研究目的】克隆华山新麦草（Psathyrostachys huashanica）的α-醇溶蛋白基因，并对其进行生物信息学分析，构建该基因的原核表达载体，在大肠杆菌中诱导表达融合蛋白。【方法】采用同源克隆法从华山新麦草基因组DNA中分离克隆出α-醇溶蛋白基因并进行序列分析，将克隆的华山新麦草α-醇溶蛋白基因Gli-Ns-5克隆到表达载体pET-28a (+)上，获得重组质粒pET28a-Gli-Ns转化大肠杆菌BL21 (DE3)并诱导表达。【结果】从华山新麦草基因组DNA中克隆了4个α-醇溶蛋白基因：Gli-Ns-2 (FJ713595)、Gli-Ns-3 (GQ139525)、Gli-Ns-4 (GQ139526)和Gli-Ns-5 (GQ139527)。序列分析表明，4条序列具有α-醇溶蛋白基因的典型结构特征，含有8个或9个半胱氨酸残基，序列FJ713595为假基因。利用所构建的大肠杆菌表达载体，经IPTG诱导，华山新麦草α-醇溶蛋白基因Gli-Ns-5(GQ139527)可在原核系统中特异性表达。Western-blot证实融合蛋白可成功表达。【结论】克隆了4个华山新麦草的α-醇溶蛋白基因序列，基因Gli-Ns-5(GQ139527)可在原核表达系统中成功表达，为小麦品质改良提供了新的候选基因。     

华山新麦草穗发芽抗性相关基因AIP2的克隆及其序列分析

为了挖掘和利用华山新麦草(Psathyrostachys huashanica,2n=14,NsNs)的优良基因,拓宽小麦穗发芽抗性基因资源,以华山新麦草为材料,采用同源克隆的方法克隆AIP2基因,利用生物信息学软件分析其基因结构及功能。结果表明,从华山新麦草中成功克隆AIP2基因,该基因的开放阅读框为840bp,编码279个氨基酸残基,结构域预测结果显示AIP2蛋白含有完整的Ring保守域,属于锌指环家族成员。AIP2的gDNA含5个外显子,4个内含子,华山新麦草AIP2氨基酸序列与感穗发芽小麦品种中优9507的AIP2氨基酸序列的相似性为84%,与中优9507相比缺失了44个氨基酸,与抗穗发芽的乌拉尔图小麦的AIP2氨基酸序列的相似性为80%,华山新麦草和乌拉尔图小麦都有氨基酸缺失,推测这些缺失的氨基酸可能与华山新麦草穗发芽抗性强有很大关系。本研究为小麦穗发芽抗性改良提供了新的候选基因。     

小麦-滨麦附加易位系DM 5911的创制及其细胞遗传学鉴定

滨麦(Leymus mollis(Trin.)Pilger,NsNsXmXm,2n=28)具有抗旱、耐寒、抗多种真菌和细菌病害、茎秆粗壮、大穗多花等特性,是麦类作物品种改良的优异种质资源。本研究采用细胞遗传学方法对由八倍体小滨麦M842-16与硬粒小麦品种D 4286杂交F6代选育出的1个附加易位系DM 5911进行了鉴定和农艺性状分析。细胞学镜检显示,DM 5911的染色体构型为2n=44=22Ⅱ;根尖体细胞原位杂交鉴定显示,DM 5911含有2条完整的Ns染色体和2条易位的Ns染色体;花粉母细胞原位杂交鉴定显示,DM 5911的2条完整Ns染色体和2条易位Ns染色体可以进行正常的联会配对和遗传。表明DM 5911是1个遗传稳定、包含1对完整的Ns染色体和1对易位Ns染色体的小滨麦附加易位系。形态学调查显示,DM 5911在株高和分蘖数等农艺性状方面得到了明显的改善。该附加易位系作为进一步创制小滨麦小片段染色体易位系的重要种质材料,可用于小麦染色体工程育种与遗传改良。     

小麦–华山新麦草异代换系DH2322的分子细胞遗传学鉴定

利用分子标记、细胞学、基因组原位杂交(GISH)等技术,结合田间农艺性状调查,对小麦–华山新麦草七倍体材料H8911与硬粒小麦D4286杂交F4代分离群体中株系DH2322进行了综合鉴定。华山新麦草基因组特异SCAR标记鉴定表明,DH2322含有华山新麦草遗传物质;细胞遗传学观察显示,DH2322染色体构型为2n=42=21 II;有丝分裂和花粉母细胞减数分裂中期I基因组原位杂交(GISH)鉴定表明,DH2322的染色体由40条小麦染色体和2条华山新麦草Ns染色体构成,且2条Ns染色体能完全配对为一个二价体;SSR和STS分子标记分析表明,DH2322缺失小麦D基因组的2D染色体,而含有华山新麦草的2Ns染色体;农艺性状分析结果表明,DH2322具有双亲的形态学特征,结实性好,穗长和穗粒数显著大于亲本。     

部分美国及我国小麦品种的遗传多样性分析

为了比较美国及我国小麦品种的遗传多样性,选用55对SSR引物对引自美国的67份小麦品种及我国黄淮麦区推广面积较大的17个品种进行了遗传多样性分析。结果表明,67份美国小麦品种共检测到443个等位变异,单个引物位点的等位变异为2～24个,平均每个位点8.10个,各位点多态性信息含量(PIC)变幅为0.11～0.92,平均为0.59;黄淮麦区小麦品种共检测到266个等位变异,单个引物位点的等位变异为2～9个,平均每个位点4.82个,PIC变幅为0.10～0.84,平均为0.55。67个美国小麦品种A、B、D三个基因组的平均等位变异与平均PIC值大小分别为:B(8.60)>D(7.88)>A(7.63)和B(0.62)>A(0.58)>D(0.56);黄淮麦区17个小麦品种三个基因组的平均等位变异与平均PIC值大小分别为:B(5.30)>A(5.10)>D(3.94)和B(0.58)>A(0.57)>D(0.48)。聚类分析结果表明,55对SSR引物能将84份材料区分开来,并分为六大类,15个国内小麦品种被聚为一类,中国春自成一类,其余材料被聚为四类。由此可知,美国小麦品种的遗传多样性较高,与黄淮麦区小麦品种的遗传差异较大。     

普通小麦-大麦杂交后代花粉母细胞减数分裂染色体行为的检测与分析

通过对普通小麦与大麦杂交后代的花粉母细胞减数分裂染色体行为进行检测及分析,表明小麦-大麦远缘杂交后代减数分裂行为存在一些异常现象.花粉母细胞减数分裂中期I(PMC MI)均具有一定数量的单价体,普遍存在多个棒状二价体和多价体;后期Ⅰ、后期Ⅱ和末期出现落后染色体、染色体桥、微核、四分孢子分裂异常等.这些异常现象可能是由远缘杂交的2个亲本间染色体组存在差异造成,导致了杂种后代中的大麦染色体的遗传不稳定性.     

普通小麦-华山新麦草1Ns二体异附加系的农艺性状和品质

对新培育的普通小麦-华山新麦草1Ns二体异附加系H9021-28-5的农艺性状、面粉加工品质和籽粒矿物质元素含量考察和测定表明,与亲本7182相比,异附加系H9021-28-5的株高、分蘖数、穗粒数、小穗数和结实率等性状值显著降低,籽粒重量和粒径等性状值显著升高,条锈病抗性增强;沉降值、稳定时间、弱化度、拉伸曲线面积等品质指标得到显著改善,籽粒中镁、铜、锌、钼等元素的含量显著提高。华山新麦草1Ns染色体对小麦部分农艺性状、面粉加工品质指标和矿物质元素含量具有正向效应。     

滨麦HMW-GS启动子和编码区基因的分离与序列分析

为了深入了解滨麦(Leymus mollis)HMW-GS基因的结构特征,采用PCR方法,从滨麦基因组中分离出HMW-GS基因启动子序列(Genbank登录号:FJ600498)和编码区序列(Genbank登录号:GQl69797).启动子序列(FJ600498)从5'至3'方向依次有E-box、N-box、G-box、HMW谷蛋白特异增强子和TATA-box等麦谷蛋白特异调控元件,推断其为滨麦HMW-GS启动子基因.编码区序列(GQ169797)具有单一完整的开放阅读框(ORF),编码396个氨基酸残基,依次包含信号肽、N-末端区、中部重复区和C-末端区等HMW-GS的典型结构区域;中部重复区主要重复单元为6肽(PQQGQQ)和9肽(GYYPTSPQQ);有6个半胱氨酸残基(Cys),分布在N-末端区(5个)和C-末端区(1个),第3、4个相邻.推断其为滨麦的y-型HMW-GS编码区基因.系统进化分析表明,启动子序列(FJ600498)与异形花草(He.piliferum)和冰草(Ag.cristatum)的HMW-GS启动子基因序列具有相对较近的同源关系;编码区序列(GQ169797)与纤毛鹅观草(Elymus ciliaris)和披碱草(E.glaucus)的HMW-GS编码区基因序列具有相对较近的同源关系.     

几种小麦族亲缘植物麦谷蛋白和醇溶蛋白研究

利用聚丙烯酰胺凝胶电泳(PAGE)技术,对近年收集到的几种小麦亲缘植物的麦谷蛋白和醇溶蛋白进行了研究。麦谷蛋白的SDS-PAGE电泳结果表明:在高分子量区,2种披碱草、旱麦草、华山新麦草、大赖草、簇毛麦、节节麦、黑麦都有HMW-GS条带存在;拟鹅观草、纤毛鹅观草、无芒雀麦、二棱大麦和燕麦没有HMW-GS条带。在低分子量区,除无芒雀麦、纤毛鹅观草和黑麦没有LMW-GS条带以外,其它亲缘植物都有1~7条LMW-GS条带;醇溶蛋白的A-PAGE电泳结果表明:20份材料共分离出28条醇溶蛋白带纹,其醇溶蛋白多态性达100%,表明所分析的材料间具有丰富的醇溶蛋白遗传多样性。对20份材料的遗传距离进行聚类分析,其遗传距离在0.27~0.72之间,在遗传距离为0.61时,所有材料被聚为6类,其中普通小麦品种中国春、纤毛鹅观草和黑麦分别单独成类,纤毛鹅观草和黑麦与其它小麦及其亲缘植物具有较远的亲缘关系,无芒雀麦与簇毛麦之间、拟鹅观草和披碱草之间、旱麦草与大麦之间具有相对较近的亲缘关系。