小麦春化基因新等位变异Vrn-B3d的鉴定

春化基因的遗传多样性决定了小麦广泛的适应性,挖掘和鉴定春化基因的新等位变异,可为广适小麦育种奠定基础。本研究以普通小麦地方品种和尚头为材料,采用生物信息学和分子克隆手段获得 VRN-B3基因,全长3 818 bp。与隐性等位变异 vrn-B3相比,和尚头中 VRN-B3基因在启动子区有一个160 bp的插入片段,为 VRN-B3基因的一种新等位变异,暂命名为 Vrn-B3d。经PlantCare网站预测,该插入片段包含CAAT-box、G-box和TATA-box三种顺式作用元件。基于 Vrn-B3d差异序列,开发一对检测新变异的分子标记,并构建能够同时区分 VRN-B3位点5种等位变异的高效多重PCR体系。通过检测262份中国微核心种质资源,发现93.5％的品种携带 vrn-B3,5.7％的品种携带 Vrn-B3b,并在新疆春麦和红冬麦品种中发现新等位变异 Vrn-B3d,说明该变异主要分布在新疆地区。温室表型和基因型相关性分析结果表明,与 vrn-B3相比, Vrn-B3d能使小麦推迟两天抽穗。本研究丰富了小麦春化基因遗传变异的多样性,开发了分子标记并构建多重PCR体系,为小麦育种提供了优异种质资源和分子检测有效方法。     

青海小麦籽粒硬度等位变异研究

为了解小麦品种籽粒硬度的遗传多样性,利用单粒谷物硬度测定、PCR扩增和核苷酸测序技术,分析了66份青海小麦品种籽粒硬度主效基因的等位变异。结果表明,青海小麦以硬质类型为主,比例达到47.0%,混合麦比例为19.7%,软质麦比例为33.3%。硬度基因有5种组合类型:野生型、Pina-D1a/PinbD1b、Pina-D1a/Pinb-D1c、Pina-D1a/Pinb-D1x和Pina-D1b/Pinb-D1a。野生型小麦类型比例最高,占59.09%,SKCS硬度指数平均为44.12,变化范围为12.75~84.89。突变类型的品种籽粒均为硬质。因此,在青海硬质小麦可以通过突变类型的分子标记进行选育,软质小麦选育需在利用硬度基因分子标记筛选的基础上进一步考察籽粒硬度性状的表现型。     

小麦茎秆强度关联位点及优异等位变异分析

为发掘与小麦茎秆强度紧密关联标记位点的优异等位变异和携带优异等位变异的载体资源,本研究以126份小麦种质为材料,基于混合线性模型（mixed linear model,MLM）对2011-2012、2012-2013和2013-2014三个年度的茎秆强度进行标记位点关联分析,并对关联住点等位变异的表型效应进行分析。结果表明,wmc83(2B)、gwm539(2D)、barc358(5A)、barc59(5B)和barc134(6B)均与茎秆强度显著关联,且可在3个环境下同时检测到,表型解释率均大于8%;共发掘出11种优异等位变异,分别为wmc83-A110、wmc83-A147、wmc83-A151、gwm539-A120、barc358-A179/161、barc358-A185/161、barc358-A185/179、barc358-A190/161、barc59-A182、barc59-A191和barc134-A194,其中wmc83-A110的增效效应最大。供试材料的茎秆强度随优异等位变异聚合数目的增多而增大,其中黄淮南片麦区、黄淮北片麦区、长江中下游麦区和西南麦区的供试材料中携带2（40.3%）、1（27.8%）、1（35.3%）和4（50.0%）种优异等位变异的分布频率最高。内麦10号等9份材料聚合4种及以上的优异等位变异,且茎秆强度较高,可作为相应麦区小麦茎秆强度遗传改良的种质资源。     

小麦籽粒多酚氧化酶及其控制基因研究进展

小麦籽粒多酚氧化酶（polyphenol oxidase,PPO）活性是引起面制食品褐变的主要原因。目前常用测试小麦籽粒PPO活性的方法为邻苯二酚法和LDOPA法等。基因型和环境均对小麦籽粒PPO活性产生显著影响,但基因型是最为主要的决定因素。影响小麦籽粒PPO活性的基因主要位于2AL染色体上的PpoA1位点和2DL染色体上的PpoD1位点。目前,在PpoA1位点已发现7种等位变异类型,在PpoD1位点已发现4种等位变异类型,其中PpoA1b和PpoD1a类型表现出低PPO活性,而PpoA1a和PpoD1b类型则表现出高PPO活性。依据其序列特征,已经有PPO16、PPO18、PPO29和PPO33等多个籽粒PPO活性基因的功能性分子标记被开发,从而为以颜色为目标的小麦品质改良提供了有力的技术支撑。本文综述了小麦籽粒多酚氧化酶的检测方法及其遗传特征,并重点阐述了小麦籽粒多酚氧化酶的基因克隆、等位变异类型及其功能性分子标记研发情况,旨在为我国小麦品质改良及小麦籽粒多酚氧化酶活性的遗传研究提供一定的理论依据和有用信息。     

CIMMYT普通冬小麦品种的籽粒硬度及Puroindoline基因等位变异

为给中国小麦种质资源引进、利用和品质改良提供信息,以国际玉米小麦改良中心（CIMMYT）土耳其育种站提供的192份普通冬小麦新品系为材料,采用单籽粒谷物特性测试仪、特异引物PCR扩增和改进的SDS-PAGE凝胶电泳方法对其SKCS硬度及Puroindoline基因型进行了鉴定和分析。结果表明,CIMMYT普通冬小麦以硬质类型为主,但SKCS硬度值普遍偏低,平均值仅为60．7。所调查的192份材料中,硬质麦119份,占62．0％;软质麦49份,占25．5％;混合麦24份,占12．5％。硬质小麦共有4种基因型,分别为PinA蛋白缺失类型（Pina-D1b／P1nb-D1a）90份、Pina-D1a／Pinb—D1b类型27份Pina—D1a／Pinb—D1d类型2份和Pina-D1b/Pinb-D1d类型1份,以PinA蛋白缺失类型为主,占总数的75．6％。Pina—D1b／Pinb-D1d为Pina和Pinb基因的双突变类型。CIMMYT普通冬小麦籽粒硬度及其Puroindoline基因变异类型和分布的信息能够为中国冬小麦品质改良提供理论依据。     

小麦粒重基因等位变异的高通量分子检测及组合分析

TaCwi-A1、TaGW2-6A及TaSus2-2B基因是调控小麦粒重的基因,目前已发现TaCwi-A1基因存在TaCwi-A1a和TaCwi-A1b两种等位变异,TaGW2-6A存在启动子区Hap-6A-A和Hap-6A-G及编码区一个T碱基插入等位变异,TaSus2-2B存在SUS2-2B-H和SUS2-2B-L两种等位变异。为了探究小麦粒重基因的综合效应,为粒重基因的分子辅助聚合育种提供方法依据与优异材料,本研究利用高分辨率熔解曲线分析(high-resolution melting curve analysis,HRM)技术分别检测了上述4个位点在262份小麦微核心种质材料中的变异类型,分析了不同变异及变异组合与粒长、粒宽和千粒重的相关性,并对变异组合在我国十个麦区的分布情况进行了分析。结果表明,TaCwi-A1a单倍型品种的千粒重显著高于TaCwi-A1b(P0.05);Hap-6A-A单倍型与Hap-6A-G单倍型品种的粒长、粒宽及千粒重均无显著差异,T碱基插入等位变异(命名为TT单倍型)材料的粒宽和千粒重显著高于无T碱基插入等位变异(tt)材料(P0.05);SUS2-2B-H单倍型品种的粒长和粒宽显著(P0.05)高于SUS2-2B-L单倍型品种,千粒重极显著(P0.01)高于SUS2-2B-L单倍型品种。对变异组合的分析表明,262份材料中仅出现了8种组合类型,变异组合与粒长及千粒重呈极显著相关(P0.01),与粒宽相关不显著,其中Ⅳ型组合(TaCwi-A1a/Hap-6A-G/tt/SUS2-2B-H)为最优组合,Ⅲ型组合(TaCwi-A1a/Hap-6A-G/TT/SUS2-2B-L)为最差组合。我国十个麦区中七个麦区Ⅲ型组合分布频率最高,仅青藏麦区Ⅳ型组合分布频率较高。     

小麦光周期基因在我国不同麦区中的组成分布

为明确光周期基因在我国小麦品种中的组成分布特点,利用已有的特异性分子标记对我国977份小麦品种的光周期基因Ppd-A1、Ppd-B1和Ppd-D1进行检测,分析比较不同麦区中光周期基因的组成分布特点。结果表明,在Ppd-A1位点有5份材料无PCR扩增条带(0.5%),其余972份材料都为光周期敏感型Ppd-A1b(99.5%);在Ppd-B1位点仅青春37为光周期不敏感型Ppd-B1a(0.1%),有3份材料无PCR扩增条带(0.3%),其余973份材料为光周期敏感型Ppd-B1b(99.6%);在Ppd-D1位点有789份材料为光周期不敏感型Ppd-D1a(80.8%),其余188份材料为光周期敏感型Ppd-D1b(19.2%)。在东北春麦区、新疆冬春兼播麦区、青藏春冬兼播麦区等高纬度麦区,小麦品种多携带光周期敏感型基因Ppd D1b;在北部冬麦区、黄淮冬麦区、长江中下游冬麦区,不敏感型Ppd-D1a基因分布频率较高;Ppd-D1a基因分布频率总体呈现以黄淮冬麦区为最高,向其他方向麦区呈现下降的趋势。在Ppd-A1位点和Ppd-B1位点发现的无PCR扩增条带的新等位变异,丰富了小麦育种种质资源的多样性,为选育适应不同环境条件的品种奠定了材料基础,是进一步研究的重要材料。     

新疆小麦黄色素含量基因等位变异的分子检测及其分布

为了明确新疆小麦材料Psy-A1和Psy-B1位点控制籽粒黄色素含量基因的组成和分布以及与黄色素含量的关系,利用7A和7B染色体上Psy-A1和Psy-B1基因的分子标记YP7A和YP7B,对326份新疆冬、春小麦材料中的等位变异进行检测。结果表明,在Psy-A1位点,含有等位基因Psy-A1a和Psy-A1b的品种(系)分别占83.74%和16.26%,两种基因型黄色素含量平均值的差异达到极显著水平(P<0.01);在Psy-B1位点,含有等位基因Psy-B1a和Psy-B1b的品种(系)分别占83.44%和16.56%,但两种基因型黄色素含量平均值的差异不显著(P>0.05)。不同变异组合类型的分布比例表现不同,Psy-A1a/Psy-B1a所占比例最高,为69.63%;其次是Psy-A1a/Psy-B1b组合类型,为14.11%;Psy-A1b/Psy-B1a组合类型为13.8%;Psy-A1b/Psy-B1b所占比例最低,为2.45%,没有扩增出Psy-B1c和Psy-B1d基因位点。总体来看,新疆小麦高黄色素含量的等位变异类型所占比例较高,冬、春小麦黄色素含量基因型存在一定差异;YP7A可以作为一个稳定、高效的功能标记用于分子标记辅助选择,而YP7B标记则不能独立作为黄色素含量辅助选择的实用性标记。     

玉米杂交种产量相关位点分析及优异等位变异挖掘

采用NCⅡ设计,将13个玉米自交系配制42个杂交组合,选用120对SSR引物进行分子标记,采用基于回归的单标记分析方法,通过表型变异对标记变异的回归分析,筛选玉米产量相关等位变异位点,估计等位变异的效应和位点的基因型值,剖析杂种组合等位变异的位点效应。结果表明,筛选得到phi089、umc1142和umc1700等8个标记位点及其phi089-4、umc1142-5、umc1700-3、phi102-1、phi047-1、umc2317-2、bnlg1892-5和bnlg1352-3共8个优异增效等位变异位点;bnlg1352-3/5、phi089-4/7、umc2317-2/5、umc1142-4/5和bnlg1892-1/5共5个基因型值较大的位点为等位变异的优异杂合位点。构成杂合位点的2个等位变异位点各自的加性效应及其显性效应共同影响杂合位点的基因型值。HF12202、H2671、AMD1和MCO-1等材料携带着较多增效位点,属于优异亲本。     

多酚氧化酶活性基因等位变异在陕西小麦品种中的分布

为了解陕西小麦品种控制多酚氧化酶(Polyphenol oxidase,PPO)活性的主效基因组成.利用PPO 18和PPO 29标记时138份推广品种的PPO-2A和PP(9-2D位点的等位变异进行了分子检测.结果表明,在PPO2A住点,含Ppo-A1a(高PPO活性)和Ppo-A1b(低PPO活性)等位变异类型的品种比例分别为47.1%和52.9%;在PPO2D位点含PpoD1a(中等低PPO活性)和PpcrD1b(中等高PPO活性)等位变异类型的品种频率分剐为30.4%和69.6%;含Ppo-A1a/Ppo-D1a(较高PPO活性)、PpoAla/PpoD1b(最高PPO活性)、Ppo-A1b/Ppo-D1a(最低PPO活性)、Ppo-A1b/Ppo-D1b(较低PPO活性)等住变异组合类型品种的频率依次为10.1%、37.0%,20.3%和32.6%;不同地区不同等位变异类型及其组合的分布比例也不同.总体来看,陕西低PPO活性的小麦品种比例偏低,选育低PPO活性品种应成为当前陕西小麦品质改良的主要目标之一.     

小麦灌浆相关基因TaGIF1的克隆及表达分析

GIF1( grain incomplete filling 1)编码了一种质外体途径中催化蔗糖不可逆水解的细胞壁蔗糖转化酶,主要在组织生长旺盛并且需要供能的库中表达,是影响灌浆的关键基因。根据水稻 OsGIF1基因序列,同源克隆了普通小麦第2部分同源群染色体上的 TaGIF1基因,它包含7个外显子和6个内含子,与水稻OsGIF1基因结构相似。小麦 TaGIF1-2A基因含有237 bp的5′UTR、1 986 bp的ORF、262 bp的3′UTR,编码661个氨基酸。通过分析15份大小粒小麦品种的gDNA序列,在 TaGIF1-2A基因中共发现21个SNP位点,9个位于编码区,12个位于非编码区。SNP分组发现,15份大小粒小麦品种中 TaGIF1-2A基因共存在8种单倍型。氨基酸序列比对显示,共存在2个氨基酸变异位点,其余SNP位点未引起氨基酸的改变。大小粒品种中无特异SNP变异,表明该基因编码区序列高度保守。就 TaGIF1-2A启动子区而言,大粒材料元件数量和种类均多于小粒材料,而且这些元件均与籽粒发育相关,说明 TaGIF1-2A基因启动子的活跃程度与最终籽粒灌浆饱满度的形成可能存在密切联系。qRT-PCR分析表明, TaGIF1-2A在籽粒和颖壳中都有表达,在不同小麦材料中表达模式相同,说明与籽粒大小无关;而在2～6 DAA的籽粒中,表达量剧烈上调,而后急剧下调,由此推测 TaGIF1-2A可能影响籽粒灌浆,在灌浆前期与籽粒发育密切相关。亚细胞定位结果表明,TaGIF1-2A主要作用在细胞壁上。     

小麦CO-like基因TaCO9的克隆及分析

CO蛋白(CONSTANS)是光周期途径中重要的调控因子,为了从普通小麦中进一步挖掘COlike基因,利用同源克隆的方法得到与大麦HvCO9基因同源的小麦TaCO9基因。结果表明,在冬性品种西农889中,初步克隆得到TaCO9基因的三个同源序列,分别命名为TaCO9-1、TaCO9-2、TaCO9-3。其cDNA序列全长均为870bp,开放阅读框为1 977bp,编码289个氨基酸,含有CO-like蛋白家族典型的CCT结构域,但不含B-box结构域;而在春性品种中发现TaCO9-1序列的第二外显子区域有6个碱基的插入,利用中国春缺-四体材料将该序列定位于小麦的1A染色体,命名为TaCO9-1A。系统发育分析表明,TaCO9蛋白与水稻Ghd7及大麦HvCO9位于同一分支。空间结构分析表明,其CCT结构域的NF-YA2区域较为保守,而该区域与CCAAT box互作相关。本研究克隆得到的TaCO9基因可能是小麦CO-like基因家族的新成员,与大麦HvCO9基因的结构相似,可作为新的小麦光周期候选基因加以研究利用。     

伊斯帕汗小麦NAM-B1基因序列与蛋白质含量变异的分析

野生二粒小麦(Triticum dicoccoides Krn.,AABB,2n=4x=28)NAM-B1基因的表达可以加速植株衰老,促进叶片营养向籽粒转移,提高籽粒蛋白质、铁、锌等物质含量。本研究采用同源克隆方法从6份伊斯帕汗小麦(T.ispahanicum Heslot,AABB,2n=4x=28)中克隆得到5个NAM-B1基因。它们具有典型的NAM基因核苷酸结构特点,均含有3个外显子和2个内含子。与已报道的NAM-B1基因比对分析发现,居群PI330548中的NAM-B1基因因核苷酸序列上第11位点T的插入而引起移码突变,具有无功能型基因的结构特征,其他4个则具有功能类型基因的结构特征。4个功能类型NAM-B1基因的推导氨基酸序列一致性高达99.7%,它们之间仅有5个氨基酸的变异。供试的6份伊斯帕汗小麦之间籽粒蛋白质含量(GPC)存在显著差异。与高GPC材料PI346782相比,低GPC材料PI572904的NAM-B1基因编码氨基酸序列中存在2个位点的变异,分别为NAC域内的C亚区第88位Q→R和TAR区域第364位P→R的替换。推测伊斯帕汗小麦GPC的变异与其NAM-B1基因的这些突变存在一定关系。     

小麦抗叶锈病基因Lr9的分子标记及其检测

小麦抗叶锈病基因Lr9来源于小麦-小伞山羊草(Aegilops umbellulata)T6BS · 6BL-6U# 1L染色体易住,对我国叶锈菌优势生理小种THT和PHT表现高度抵抗.为了给小麦抗叶锈病育种提供依据,本研究利用从美国引进的含有Lr9基因的叶锈抗源Arthur 71与高感叶锈病普通小麦品系薛早杂交产生的F2群体及F2:3家系,研究了Lr9基因的遗传特性,通过集群分离分析方法筛选到与Lr9基因连锁的6个SSR标记(Xwmc179 、Xbarc1 46 、Xbarc198 、Xcfa2110 、Xbarc24和Xbarc178),1个EST-STS标记(BE443156)和1个ESTSSR标记(XMAG799),其中Xwmc179、Xbarc146、XMAG799和BE443156为显性的分子标记,Xbarc198、Xca2110 、Xbarc24和Xbarc178为共显性的分子标记,Lr9基因位于6BL染色体末端,与EST-STS标记BE443156共分离,与SSR标记Xbarc178的遗传距离为3.4 cM.证实STS标记J13/1+2和SCAR标记SCS5550与Lr9基因共分离,可作为Lr9基因分子标记辅助选择的重要工具,而本研究鉴定出的SSR标记可以作为重要的遗传背景选择标记.利用“滚动式加代回交转育”对Lr9基因抗源材料进行了遗传改良和分子标记检测,获得了含有Lr9基因且生育期、千粒重等性状显著改善的抗叶锈病新品系.     

小麦抗条锈病基因 Yr69连锁标记在育种中的应用评价

由条形柄锈菌小麦专化型(Puccinia striiformis West. f. sp.tritici Eriks.,Pst)引起的小麦条锈病是严重威胁小麦生产的重大病害之一。为促进抗条锈病基因 Yr69在小麦育种中的应用,利用8个与 Yr69连锁的分子标记对推广品种长4738与 Yr69的载体品系CH7086构建的F_2群体为材料进行检测,利用小麦条锈菌CYR32、CYR33、CYR34混合小种(1∶1∶1)接种F_(2:3)家系进行抗病性鉴定,并评价 Yr69连锁标记在育种中应用的有效性。结果表明,4个共显性标记Xgwm636、Xgwm210、Xwmc382和X2AS33对 Yr69具有较好的检测效果,其检测准确率随着分子标记与目标基因遗传距离的减小而提高。其中,X2AS33的检测准确率高达96.7%,是分子辅助育种中检测 Yr69的较理想连锁标记。     

小麦耐冷相关基因TaCTR的克隆及其表达特性分析

低温冷害是小麦生长发育过程中面临的重要非生物逆境因素。为了挖掘小麦耐冷功能基因,本研究采用同源克隆的方法从普通小麦品种小偃22中分离到一个耐冷相关基因TaCTR,该基因序列全长2 192 bp,含有12个外显子、11个内含子,编码区全长为1 407 bp,编码468个氨基酸,分子量约为53.43 kDa;系统进化树分析表明,该基因在进化关系上与山羊草最近;亚细胞定位结果显示,该基因编码的蛋白为膜蛋白;实时荧光定量PCR（RT-PCR）结果表明,TaCTR在不同品种、不同组织和不同发育阶段低温特异表达;在干旱、高盐及GA处理下,TaCTR的表达量显著上升,说明该基因可能参与调控小麦的抗逆反应。     

春小麦品种抗秆锈病基因Sr33的分子检测

为了给小麦抗秆锈病品种的选育提供理论依据,利用与Sr33紧密连锁的SSR引物BARC152对国内外引进的58份抗Ug99的春小麦品种以及黑龙江省主栽小麦品种18份进行SSR检测.结果表明,国内外引进的58份抗Ug99春小麦材料中仅有1份材料含有Sr33,占检测材料的1.7％;黑龙江省18份主栽春小麦品种中有3份材料中含有Sr33,占检测材料的16.7％.表明Sr33在引进的抗Ug99材料和黑龙江省主栽小麦品种中占有的比例均很少,今后要加强Sr33在小麦抗病育种中的应用.     

小麦矮秆基因 Rht-B1b和 Rht-D1b的检测及其验证

为研究矮秆基因 Rht-B1b、 Rht-D1b在小麦品种中的分布及其对株高的影响,以3个小麦群体（中国冬麦区白粒小麦品种、中国小麦历史品种、春小麦育种材料）共321份小麦品种为材料,检测矮秆基因 Rht-B1b和 Rht-D1b的分布频率,并分析比较它们对春小麦育种材料株高的影响。结果表明,在检测的321份材料中,共有193份材料含有 Rht-B1b矮秆基因,分布频率为60.1%,其中,中国冬麦区白粒小麦品种、中国小麦历史品种、春小麦育种材料中含有 Rht-B1b矮秆基因的材料分别有29、77和87份,分布频率分别为 34.5%、72.6%和66.4%;共有135份材料含有 Rht-D1b矮秆基因,分布频率为42.1%,其中,中国冬麦区白粒小麦品种、中国小麦历史品种、春小麦育种材料中含有 Rht-D1b 矮秆基因的材料分别有41、21和73份,分布频率分别为48.8%、19.8%和55.7%;共有78份材料同时含有 Rht-B1b和 Rht-D1b矮秆基因,分布频率为 24.3%,其中,中国冬麦区白粒小麦品种、中国小麦历史品种、春小麦育种材料中同时含有 Rht-B1b和 Rht-D1b矮秆基因的材料分别有15、17和46份,分布频率分别为17.6%、15.9%和35.1%。对已被鉴定株高表型的91份春小麦育种材料进一步分析发现,同时携带 Rht-B1b和 Rht-D1b矮秆基因的材料株高较低。     

转基因小麦中bar基因检测方法研究

为解决转基因小麦中bar基因检测假阳性率偏高的问题,采用不同环境下PCR检测、叶片Basta涂抹检测和转基因试纸检测3种方法对转bar基因小麦进行了检测。结果表明,在无菌环境下进行PCR检测、利用适宜浓度的Basta进行叶片涂抹检测和转基因试纸检测均能准确进行bar基因检测。此外,本研究还讨论了不同检测方法的优缺点,以期为不同情况下如何避免假阳性及假阴性植株提供参考。     

小麦抗条锈基因Yr10的抗病通路研究

小麦抗条锈病基因Yr10作为全生育期抗性基因,对国内大部分的条锈菌生理小种表现抗性,为探究Yr10介导的抗病通路,以小麦AvocetS(AvS)和其近等基因系AvS Yr10NIL(AvS+ Yr10)为材料,接种条锈菌CYR31后分别构成亲和与非亲和体系,通过分析含有抗病基因Yr10非亲和体系中的信号分子变化,比较非...