中间偃麦草的染色体组及其优良基因向普通小麦的转移

中间偃麦草蕴藏丰富的优良基因,是普通小麦的三级基因源,在小麦遗传改良中具有重要利用价值。综述了中间偃麦草的染色体构成及其来源,明确其染色体构成为E1E1E2E2XX(StSt)=EeEeEbEbStSt,详述了小麦黄矮病、锈病、白粉病、条纹病等抗性基因以及繁茂性基因向小麦的转移。     

中间偃麦草第6同源群特异STS标记开发

中间偃麦草(2n=6x=42,JJJ~sJ~sStSt)是小麦遗传改良的重要野生资源之一,因其基因组尚未完成测序,造成目前已报道的特异分子标记数量较少,不能满足小麦生产和研究领域内对杂交材料中外源片段或外源基因鉴定的需求。本研究利用中间偃麦草GBS芯片探针数据组装了5877409条Contig序列,筛选后获得5452条与小麦基因组相似性低于80%的、具有染色体位置信息的非冗余序列,据此开发2019个序列标签位点(sequence-tagged site,STS)分子标记,在中间偃麦草第1至第7同源群中的分布依次为250、215、323、253、323、253和402;利用5株中间偃麦草和5份小麦农家种的DNA从253个第6同源群(G6)标记中进一步筛选出160个中间偃麦草特异标记,其中"+/-"型特异标记共有53个,分布在G6-Chr1(32个)、G6-Chr2(13个)和G6-Chr3(8个)染色体上;接着利用拟鹅观草(2n=2x=14,StSt)、百萨偃麦草(2n=2x=14,J~bJ~b)、二倍体长穗偃麦草(2n=2x=14,J~eJ~e)以及中国春-二倍体长穗偃麦草6J~e代换系推断G6-Chr2为6St染色体;最后利用6St上开发的13个"+/-"型标记,从分子水平对小麦-偃麦草代换系F881(6St/6D)中的外源6St染色体进行了验证。研究结果将为中间偃麦草染色体或染色体片段的鉴定提供较为方便和经济的检测手段。     

中间偃麦草第6同源群特异STS标记开发

中间偃麦草(2n=6x=42,JJJ^sJ^sStSt)是小麦遗传改良的重要野生资源之一,因其基因组尚未完成测序,造成目前已报道的特异分子标记数量较少,不能满足小麦生产和研究领域内对杂交材料中外源片段或外源基因鉴定的需求。本研究利用中间偃麦草GBS芯片探针数据组装了5877409条Contig序列,筛选后获得5452条与小麦基因组相似性低于80%的、具有染色体位置信息的非冗余序列,据此开发2019个序列标签位点(sequence-tagged site,STS)分子标记,在中间偃麦草第1至第7同源群中的分布依次为250、215、323、253、323、253和402;利用5株中间偃麦草和5份小麦农家种的DNA从253个第6同源群(G6)标记中进一步筛选出160个中间偃麦草特异标记,其中"+/-"型特异标记共有53个,分布在G6-Chr1(32个)、G6-Chr2(13个)和G6-Chr3(8个)染色体上;接着利用拟鹅观草(2n=2x=14,StSt)、百萨偃麦草(2n=2x=14,J^bJ^b)、二倍体长穗偃麦草(2n=2x=14,J^eJ^e)以及中国春-二倍体长穗偃麦草6J^e代换系推断G6-Chr2为6St染色体;最后利用6St上开发的13个"+/-"型标记,从分子水平对小麦-偃麦草代换系F881(6St/6D)中的外源6St染色体进行了验证。研究结果将为中间偃麦草染色体或染色体片段的鉴定提供较为方便和经济的检测手段。     

中间偃麦草和长穗偃麦草染色体核型分析

选用从国外引进的中间偃麦草(Elytrigia intermedia)和长穗偃麦草(E.elongata)种子为材料,采用根尖压片法进行细胞染色体核型分析。结果表明,中间偃麦草染色体数目为2n=6x=42,染色体相对长度组成为：10L+10M2+12M1+10S,核型公式为：K(2n)=6x=42=34m+8sm,属于“2B”类型。长穗偃麦草染色体数目为2n=10x=70,染色体相对长度组成为:10L+22M2+30M1+8S,核型公式为：K(2n)=10x=70=38m+22sm+8st+2t,属于“2B”类型。本研究结果可以为中间偃麦草和长穗偃麦草的细胞学特性和遗传机制的研究提供理论依据。     

山羊草属杀配子染色体2C特异SCAR标记的建立

用40条10碱基随机引物,对普通小麦“中国春”、“中国春”-杀配子染色体2C二体附加系、柱穗山羊草进行RAPD分析,筛选到1个杀配子染色体2C特异引物OPF03。从“中国春”-杀配子染色体2C二体附加系中克隆了该DNA片段。测序结果表明,该片段长1 496 bp,与大麦1个cDNA的同源性为92%。根据OPF03₁₄₉₆的序列设计了1对SCAR引物2C-F₅₈₆、2C-R₅₈₆,对普通小麦“中国春”、“中国春”-杀配子染色体2C二体附加系、柱穗山羊草、二倍体长穗偃麦草、“中国春”-长穗偃麦草7E二体附加系等材料进行了SCAR分析,在“中国春”-杀配子染色体2C二体附加系、柱穗山羊草中扩增出了586 bp的片段,而在普通小麦“中国春”、二倍体长穗偃麦草、“中国春”-长穗偃麦草7E二体附加系中没有该产物,初步证明此标记可以用于杀配子染色体2C的检测。进一步用该对SCAR引物对“中国春”-杀配子染色体2C二体附加系与“中国春”-长穗偃麦草7E二体附加系的杂种F₁代、F₂代进行了分析,结果在全部F₁代以及部分F₂代材料扩增出了目的片段,进一步证明了此SCAR标记可以用来检测小麦背景下的杀配子染色体2C,为小麦背景中杀配子染色体2C的快速跟踪检测提供了新途径。     

6种根茎型禾草PMC减数分袭及花粉形态的研究

对3种赖草属植物和3种偃麦草属植物花粉母细胞的减数分裂过程中花粉粒形态、饱满度和生活力进行了观察与比较研究，结果表明：赖草、大赖草、中间偃麦草、巴顿硬叶偃麦草、茹莎娜硬叶偃麦草的PMC减数分裂过程中存在分裂期不同步现象；巴顿硬叶偃麦草和茹莎娜硬叶偃麦草在后期Ⅰ同源染色体分离时产生染色体桥的异常现象，巴顿硬叶偃麦草在中期Ⅰ出现染色体落后现象；PMC减数分裂的胞质分裂方式为连续型；赖草属中，大赖草的3－细胞花偻百分率高于2－细胞花粉；偃麦草属中，巴顿硬叶偃麦草的3－细胞花粉百分离高于2－细胞花粉，而中间偃麦草的3－细胞花偻百分率低于2－细胞花粉，其花偻生活力高于其它种。     

6种根茎型禾草PMC减数分裂及花粉形态的研究

对3种赖草属植物和3种偃麦草属植物花粉母细胞的减数分裂过程中花粉粒形态、饱满度和生活力进行了观察与比较研究,结果表明赖草、大赖草、中间偃麦草、巴顿硬叶偃麦草、茹莎娜硬叶偃麦草的PMC减数分裂过程中存在分裂期不同步现象;巴顿硬叶偃麦草和茹莎娜硬叶偃麦草在后期Ⅰ同源染色体分离时产生染色体桥的异常现象,巴顿硬叶偃麦草在中期Ⅰ出现染色体落后现象;PMC减数分裂的胞质分裂方式为连续型;赖草属中,大赖草的3-细胞花粉百分率高于2-细胞花粉;偃麦草属中,巴顿硬叶偃麦草的3-细胞花粉百分率高于2-细胞花粉,而中间偃麦草的3-细胞花粉百分率低于2-细胞花粉,其花粉生活力高于其它种.     

耐盐碱栽培牧草——长穗薄冰草

长穗薄冰草(Thinopyrum ponticum)是禾本科小麦族薄冰草属植物，其异名为长穗偃麦草(Elytrigia elongata)和高冰草(Agropyron elongatum)。因其所含染色体组为J(E)，完全不同于偃麦草属SX染色体组和冰草属P(C)染色体组，所以欧美国家的学者大多支持将其另立为薄冰草属的学术观点。     

“中国春”小麦-偃麦草易位系的创制与鉴定

利用杀配子染色体创制易位系的方法,以"中国春"小麦(Triticum aestivum L.)-长穗偃麦草(Elytrigia repens)(2E)异二体附加系为母本与"中国春"小麦-柱穗山羊草(Ae.cylindrical)(2C)异二体附加系为父本杂交,创制"中国春"小麦-偃麦草易位系.F1的结实率为31.02%,F1套袋自交结实率为31.41%,亲本自交结实率92.59%;获得的F2利用染色体C-分带和原位杂交进行鉴定,从127株后代中筛选出9株易位系.     

中间偃麦草和长穗偃麦草解剖结构的扫描电镜观察

运用扫描电镜观察了中间偃麦草Elytrigia intermedia和长穗偃麦草E. elongata的根、茎、叶以及根茎的形态解剖结构,结果显示：2种植物的根形态均由表皮、皮层和中柱组成,表皮着生大量根毛,内皮层细胞壁5面加厚,在横切面上呈马蹄形;茎与根茎的维管束分内外两圈分布,中央有髓腔;叶片形态由表皮、叶肉和叶脉3部分构成,表皮细胞包括长细胞、附属物、气孔器细胞和泡状细胞。中间偃麦草和长穗偃麦草的叶片表皮微形态上存在显著差异,其中长穗偃麦草叶脉上分布3～4列乳突,而中间偃麦草叶脉上则分布3～4列刺毛,另外在根皮层细胞中发现了发达的类似通气组织的结构,产生原因亟待进一步研究。     

中间偃麦草、长穗偃麦草及其杂交种抗旱性评价

测定了杂交种植物组织相对含水量、脯氨酸、叶绿素、可溶蛋白、丙二醛生理指标,利用主成分分析、隶属函数综合评价偃麦草属不同材料[中间偃麦草（Elytrigia intermedia）、长穗偃麦草（E.elongata）及其杂交种]的抗旱性。结果表明,5个单项生理指标可综合为3个相互独立的综合指标;正交杂种（E.intermedia×E.elongata）的抗旱综合值为 0.529,反交杂种（E.elongata×E.intermedia）为0.702,而其2个亲本中间偃麦草和长穗偃麦草仅为0.308和0.191,杂交种材料的抗旱能力远高于2个亲本,其中反交杂种的抗旱性最强。     

偃麦草属种质资源在普通小麦育种中的应用现状简介

小麦作为我国最主要的粮食作物之一,其品质和产量的稳步提高对国家粮食安全起着极其重要的作用。偃麦草属作为小麦属的近缘属,具有很多普通小麦本身所不具备的遗传特性。控制这些特性的基因对改良普通小麦的抗性和品质等方面具有重要作用。本研究就偃麦草属种质资源在普通小麦远缘杂交育种中的应用现状进行了总结,涉及利用偃麦草属创制育种材料的研究和偃麦草属在改良小麦特性育种方面的应用。在后者中,分别从偃麦草属中的一些物种在小麦抗病、提高小麦抗逆境性能和改良小麦谷蛋白品质育种等方面进行了简介。结果表明,引入偃麦草属中的一些种的新的抗病基因,如抗条锈病的基因,抗黄矮病的基因以及抗赤霉病的基因等,发现其后代出现有优良的抗相关病的突变体,而且通过偃麦草与普通小麦的杂交及回交转育工作,获得了抗旱和耐胁迫的品质比较优良的小麦品种,偃麦草属在改良小麦谷蛋白品质方面有一初步介绍。     

禾本科小麦族三个物种的核型及进化关系分析

首次报道了禾本科小麦族3个物种的核型，二倍体长穗偃麦草2n=2x=14=10m 4sm(2SAT)，核型属于2A型；假鹅观草2n=2x=14=8m 6sm(2SAT)，核型属于2A型；中间偃麦草2n=6x=42=16m 20sm(4SAT) 6st，核型属于3B型；同时，根据Stebbins的核型进化理论和分支系统学的编序、赋值方法，对核型的4个重要性状进行了分析，结果表明在这3个物种中二倍体长穗偃麦草与假鹅观草进化程度基本一致，而中间偃麦草相对进化程度较高。     

禾本科小麦族三个物种的核型及进化关系分析

首次报道了禾本科小麦族3个物种的核型,二倍体长穗偃麦草2n=2x=14=10m 4sm(2SAT),核型属于2A型;假鹅观草2n=2x=14=8m 6sm(2SAT),核型属于2A型;中间偃麦草2n=6x=42=16m 20sm(4SAT) 6st,核型属于3B型;同时,根据Stebbins的核型进化理论和分支系统学的编序、赋值方法,对核型的4个重要性状进行了分析,结果表明在这3个物种中二倍体长穗偃麦草与假鹅观草进化程度基本一致,而中间偃麦草相对进化程度较高。     

26份偃麦草种质苗期耐盐性评价

采用盆栽控制试验,用1.2%的NaCl与Na2SO4(NaCl/Na2SO4质量比为1∶1)混盐条件下对26份偃麦草属种质材料进行了叶片相对含水量、相对电导率、Pro含量、地上生物量、株高的测定,并对其耐盐性进行了综合评价。结果表明,盐胁迫增加了偃麦草材料Pro含量及相对电导率,降低了株高,而对叶片相对含水量、地上生物量的影响具有一定的波动性;隶属函数法综合评价认为,26份偃麦草材料耐盐性强弱顺序依次为E09、E37、E26-1、E32、E12、E33、E30、E38、E36、E24、E34、E31、E19、E04、E01、E15、E16、E26-2、E23、E07、E13、E02、E25、E27、E08、E05;聚类分析表明,26份偃麦草材料可分为3个耐盐等级,其中,E37、E32、E09、E26-1、E19、E12等6份为耐盐种质,E13、E35、E07、E27、E08等5份为敏盐种质,15份为中间耐盐种质。     

偃麦草属3种植物种子形态解剖结构研究

采用体视显微镜和常规石蜡切片的方法,对偃麦草属3种植物(偃麦草、中间偃麦草和长穗偃麦草)的种子形态特征和解剖结构进行测定分析。结果表明:偃麦草属3种植物的种子形态均呈舟形,顶端均具毛;颜色略有不同,主要以黄色、土黄色及深褐色为主;种子长,宽和厚度差异显著(P<0.05),种子长的顺序为:长穗偃麦草>中间偃麦草>偃麦草,种子宽和厚度均为中间偃麦草>长穗偃麦草>偃麦草;长穗偃麦草种子千粒质量较大,平均为0.564 g,而偃麦草种子千粒质量仅为0.269 g。偃麦草属3种植物的种子胚位于种子基部,呈侧生型,胚乳占绝大部分比例;中间偃麦草种子的种皮厚度最大,长穗偃麦草种子的最小;偃麦草种子的种胚长度、胚根长、胚芽长和盾片均小于长穗偃麦草。通过对偃麦草属3种植物种子长度、宽度、厚度、千粒质量和种皮厚度等的比较分析,可为其分类保存和遗传特性的系统研究提供科学依据。     

耐盐碱栽培牧草--长穗薄冰草

长穗薄冰草(Thinopyrum ponticum)是禾本科小麦族薄冰草属植物,其异名为长穗偃麦草(Elytrigiaelongata)和高冰草(Agropyronelongatum )。因其所含染色体组为J(E) ,完全不同于偃麦草属SX染色体组和冰草属P(C)染色体组,所以欧美国家的学者大多支持将其另立为薄冰草属的学术观点。长穗薄冰草原产于欧洲东南部和小亚细亚,生境为海滨和盐碱草甸,具有良好的耐盐性。上世纪5 0年代从土耳其引入北美,广泛用于盐碱滩地的改良、干草和青饲料生产。我国于2 0世纪80～90年代从前苏联、加拿大和美国等国家多次引进,其中美国培育的几个品种,如Jose、A…     

毛稃偃麦草染色体核型分析

采用根尖压片法对毛稃偃麦草的细胞染色体进行核型分析。结果表明毛稃偃麦草（Elytri-gia alatavica）染色体数目为2n=42,染色体相对长度组成为12L＋4M2＋14M1＋12S,核型公式K（2n）=6 X=42=36m＋6sm（2sat）,属于＂1B＂类型。其中,3对为近中着丝粒染色体,且带有1对随体,其...     

三份偃麦草种质的染色体核型分析

选用产地来源不同的3份偃麦草的种子为试验材料,采用根尖压片法进行细胞染色体核型分析,旨在为其细胞学特性和演化趋势的研究奠定科学基础。结果表明,来源于俄罗斯列宁格勒的偃麦草种质ER044染色体数目为2n=6X=42,染色体相对长度组成为:4L+14M₂+20M₁+4S,核型公式为:K(2n)=6X=42=2M+32m+8sm。来源于阿富汗喀布尔的偃麦草种质ER058染色体数目为2n=6X=42,染色体相对长度组成为: 2L+20M₂+16M₁+4S,核型公式K(2n)=6X=42=30m+12sm(2sat)。采自于中国新疆的偃麦草种质ER132染色体数目为2n=6X=42,染色体相对长度组成为:4L+16M₂+16M₁+6S,核型公式为:K(2n)=6X=42=32m+8sm(4sat)+2st。3份偃麦草种质的染色体核型均属于“2B”类型。     

中间偃麦草×长穗偃麦草杂交种F_1的幼穗分化及小孢子发育

对中间偃麦草(E.intermedia)和长穗偃麦草(E.elongat)的杂交种F_1的幼穗分化和小孢子发育进行了观察。结果表明,杂种F_1幼穗分化是一个连续的过程,可分为8个时期:初生期、伸长期、结节期、小穗突起期、颖片突起期、小花突起期、雌雄蕊形成期和抽穗始期。杂种F_1生长锥的分化具有很强的规律性:中上部的小穗最先发育,然后从中上部开始逐渐向上、向下发育,基部的小穗发育最缓慢;在每一小穗上,基部的小花最先发育,然后由基部逐渐向上发育。杂种F_1小孢子发育是一个连续分化的过程,在小孢子发育过程中有些细胞有没配对的染色体存在,有染色体粘连现象出现,在减数分裂中期Ⅰ染色体以二价体为主,但能观察到少量单价体、三价体和四价体的存在。