长江中下游麦区小麦地方种质千粒重全基因组关联分析

【目的】高产是小麦育种的永恒主题,千粒重是产量构成的三因子之一。因此,发掘控制小麦千粒重QTL(quantitative trait loci)区段及其优异等位变异,对利用分子标记辅助选择进行小麦产量性状的遗传改良具有重要意义。【方法】以来自长江中下游麦区188份小麦地方种质为材料,在3个环境下对小麦千粒重进行表型鉴定;利用DArT芯片(diversity arrays technology)进行全基因组扫描,基于一般线性模型(Q+K)对小麦千粒重进行关联分析。【结果】千粒重表型鉴定发现来自江苏、浙江和湖北小麦地方种质具有较高千粒重;通过全基因关联分析,共获得8个DArT标记在2个及以上的环境中均与小麦千粒重显著关联,分布于小麦染色体1B、1D、3B、4B和5B上,其表型贡献率9.19%～12.65%。【结论】长江中下游麦区小麦地方种质千粒重表型变异丰富;在不同环境中均能关联到的标记为较为稳定的控制小麦千粒重位点。     

(英文)

对来源于美、中、俄及埃塞阿比亚等22个国家的142份硬粒小麦材料的种子贮藏蛋白位点及遗传变异进行了研究。供试的硬粒小麦(Triticum durum Desf )材料共检测出37条醇溶蛋白条带，无1条带纹为所有材料共有，多态性达到100％，说明硬粒小麦具有丰富的醇溶蛋白等位变异。聚类分析将142份供试材料分为3个大类，材料间遗传差异大小在不同的国家有所不同，表明醇溶蛋白带型与地理来源有一定关系。高分子量谷蛋白电泳共分离出14种亚基和15种亚基组合，但是优质亚基所占比例不高，这可能是因为硬粒小麦加工用途的特殊性，使得多年的育种并未太多改变硬粒小麦高分子量谷蛋白亚基等位变异的频率，促成优质亚基的累计。     

阿拉拉特小麦高分子量谷蛋白新基因1Gy的克隆及序列分析

利用y-型高分子量谷蛋白亚基的特异引物,对阿拉拉特小麦(PI427305)的基因组DNA进行PCR扩增,得到大小为2.2 kb的目的条带,将该条带回收纯化并克隆到pMD18-T载体中,经梯度亚克隆测序拼接,得到编码区的全序列为2 202 bp(GenBank登录号:HM131806),共编码732个氨基酸。它与1Gy7*序列的同源性高达99%,而且氨基酸序列结构与大多数y-型亚基相同,推断该基因为1Gy。1Gy的分子量比1Gy7*稍小,迁移率比1Gy7*慢。与小麦属其他基因组编码的y-型亚基相比,其在靠近C端的重复区多了一个半胱氨酸残基。利用在线PSIPRED对其二级结构预测结果显示,其重复区主要是无规则卷曲结构。这些结构都可能使得1Gy对小麦加工品质产生正面影响。     

小麦骨干亲本繁6产量相关性状关键基因组区段的遗传效应

繁6是中国小麦育种最重要的骨干亲本之一, 明确其优良特性的遗传机制对小麦育种具有重要意义。本研究鉴定了39个繁6衍生品种的7个产量相关性状, 并利用全基因组SSR标记分析了繁6中控制这些性状重要遗传区段和基因位点在子代中的遗传效应。表型鉴定结果表明, 繁6产量相关性状在不同世代衍生品种中表现无显著差异, 表明这些性状在衍生品种选育过程中受到选择并稳定遗传。利用已获得的控制小麦产量相关“一致性” QTL区段的417个SSR标记进行分子扫描, 发现11个繁6特异SSR标记在其衍生后代中被高频率遗传。性状-标记关联分析表明, 21个来自繁6的特异SSR标记与产量相关性状极显著关联(P < 0.01)。同时鉴定出分别位于2A和5A染色体的Xgdm93.3-Xgwm526.2和Xbarc100-Xgwm156.1区段, 前者控制株高和小穗数, 后者控制千粒重。本研究证实, 上述两个与小麦产量相关性状关联的位点或区段在小麦产量育种进程中受到强烈的人为定向连续选择, 并在四川乃至西南麦区小麦产量育种中发挥了重要作用。     

大麦HvRBR基因克隆与序列分析#br#

【目的】从栽培大麦（Hordeum vulgare）中分离并克隆对植物细胞周期起负调控作用的RBR（retinoblastoma-related）,鉴定大麦RBR（HvRBR）分子特征,明确其与同源基因间的亲缘关系和分类地位,为探索动、植物生长发育过程中细胞增殖和分化相关调控途径的研究提供理论依据。【方法】通过对植物RBR生物信息学分析,根据RBR保守区域序列设计通用引物,采用PCR方法从栽培大麦DNA和苗期总cDNA中分别分段克隆,获得特征序列后在DNAMAN软件下进行序列分析、多重序列比对并构建系统树。【结果】从栽培大麦籽粒皱缩突变材料GSHO1854中获得全长为5 547 bp的大麦HvRBR序列（GU121481）,其cDNA编码区（GU121480）全长3 179 bp,包含一个编码975个氨基酸的开放阅读框。由其推导的氨基酸序列与已报道的RBR蛋白序列有较高的一致性。在A、B保守区之间有一个间隔区,虽然同源性较低,但是所有氨基酸序列的相似位点都包含一个半胱氨酸残基,这说明该半胱氨酸残基形成的分子内或分子间二硫键可能对整个RBR蛋白的结构和功能产生重要的影响。系统进化分析表明HvRBR与水稻同源性最高（84.3%）,与苜蓿、拟南芥等双子叶植物的同源性较低（50%）。【结论】首次从大麦中得到与植物细胞周期起调控、细胞增殖和分化相关的RBR蛋白编码基因HvRBR。对栽培大麦籽粒皱缩突变材料GSHO1854的HvRBR进行了分子克隆和鉴定,并通过系统进化分析将HvRBR归为植物RBR家族C亚族。     

一粒系小麦高分子量谷蛋白亚基1Ay的多样性

通过十二烷基磺酸钠-聚丙烯酰胺凝胶电泳(SDS-PAGE)对44份一粒系小麦1Ay亚基的检测结果表明,一粒系小麦中普遍存在表达的1Ay亚基。供试的乌拉尔图小麦、野生一粒小麦和栽培一粒小麦的分布频率依次为42.86%,81.25%和100%。同时,1Ay亚基的迁移率在物种间也存在明显多态性。3种供试物种中分离出齐平于和快于1Dy12,齐平、快于和慢于1Bx7,以及齐平于1By8共6种迁移率类型。其中,乌拉尔图小麦的1Ay全部在1Dy12亚基附近,而野生一粒小麦和栽培一粒小麦则以集中在1Bx7附近为主。尽管一粒系小麦1Ay的表达与地理来源有关,但也存在变异,体现在来源地不同的同一物种的1Ay表达频率相异,又体现在来自同一地区材料的1Ay迁移率存在明显多态性。一粒系小麦具有的较丰富的1Ay亚基变异类型,为小麦育种提供了资源。     

普通小麦川农16与圆锥小麦杂交后代分析

对小麦川农16与圆锥小麦地方品种杂交后代进行了分析。结果表明,杂种F_1均含有35条染色体,减数分裂时出现多种配对形式,染色体组成上存在差异。F_1植株株高和小穗数普遍介于双亲之间,穗长表现出了超亲优势,穗粒数不同组合间存在差异,同时F_1正常结实。F_2代表现出较大分离,单株间差异较大,同时育性发生分离。采用优异品种回交可以有效控制远缘杂种后代分离。     

钩刺山羊草(Aegilops triuncialis)低分子量谷蛋白基因序列分析

根据低分子量谷蛋白亚基(LMW-GS)基因编码区保守序列设计引物,对钩刺山羊草(AegilopstriuncialisL,2n=4x=28,CCUU)PI483029总DNA进行PCR扩增,得到长度为900和1065bp的DNA片段,克隆测序后获得2个LMW-GS基因,GenBank登录号分别为AY841016和AY841017。它们具有小麦LMW-GS基因的典型结构特征。其中,AY841017具有完整编码区,长度为1065bp,可编码322个氨基酸残基的成熟蛋白,第一个半胱氨酸残基出现在重复区第13位。在重复区,AY841017的两个疏水单元为PIIIL和PVIIL,重复区中还存在一个连续13个Q(谷氨酰胺)组成的短肽。AY841016由于编码区内存在提前终止密码子,为假基因。氨基酸序列比较发现,AY841017与普通小麦(IriticumaestivumL.)Glu-D3位点编码的LMW-GS基因有很高的一致性。     

内源激素与多小穗小麦幼穗分化持续时间的关系

以多小穗小麦品系１０－Ａ及其改良系为供试材料,在小麦幼穗分化发育过程中,研究了吲哚乙酸（ＩＡＡ）、玉米素（ＺＴ）、赤霉酸（ＧＡ３）和脱落酸（ＡＢＡ）等４种内源激素与小麦幼穗分化持续期和小穗数间的关系。结果表明,小穗数与单棱分化和二棱分化持续期具有显著的正相关关系（ｒ值分别为０．７６和０．８８）。相对较高水平的ＺＴ含量、ＺＴ／ＩＡＡ值、ＺＴ／ＡＢＡ值和ＧＡ３／ＩＡＡ值具有延长小麦幼穗分化持续期的作用     

影响小麦赤霉病抗性的Lophopyrumelongatum染色体定位

禾谷镰刀菌 (FusariumgraminearumSchwabe)引起的小麦赤霉病穗腐是一种世界性病害。近几年 ,国际上许多研究者把赤霉病问题作为重点项目进行了研究 ,对赤霉病抗性遗传有了许多新的认识。本研究中 ,我们利用Lophopyrumelongatum染色体附加系为材料研究发现 ,Lophopyrumelongatum的赤霉病抗性在小麦背景中得到充分表达 ,其赤霉病抗性主要归功于 1Ee 染色体的作用 ,同时 3Ee,4Ee,6Ee 染色体可能有作用微弱的基因存在