粘类小麦雄性不育基因rfv1定向导入的研究

为了研究粘类非1BL/1RS小麦雄性不育基因rfv1定向导入的途径与方法,从而创制粘类非1BL/1RS小麦雄性不育系的新保持系,以非1BL/1RS普通小麦变种莫迦小麦为供体材料,综合农艺性状优良的1BL/1RS易位系(普通小麦品种)西农Fp1为受体材料,采用定向回交置换方法,同时结合根尖染色体镜检和SDS-PAGE检测,将莫迦小麦核基因组中的rfv1不育基因定向导入到西农Fp1的核基因组,完成育性染色体的专一替换,育成既携有来自莫迦小麦核基因组的rfv1不育基因,又具有西农Fp1核背景的粘类非1BL/1RS小麦雄性不育系的新保持系.该方法为杂种优势利用中更好地发挥粘类小麦雄性不育系的实际作用奠定了坚实的技术支撑.     

粘类小麦CMS恢复基因Rfv1快速定向转育体系的研究

为了实现粘类小麦雄性不育恢复基因Rfv1的定向转育,创制优良的粘类非1BL/1RS小麦雄性不育新恢复系,以携有粘类小麦雄性不育恢复基因Rfv1的恢复系亲本5253、5383为供体,以西农Mp1、西农Mp2(化杀杂交小麦新品种西杂1号、西杂5号的父本)为受体,采用定向回交转育方法,结合根尖细胞学镜检、复合引物多重PCR等技术,进行了恢复基因Rfv1的定向转育与检测,育成既携有Rfv1恢复基因,又具有西农Mp1、西农Mp2核基因背景的粘类非1BL/1RS小麦雄性不育新恢复系.本研究表明:(1)根尖体细胞随体鉴定和复合引物PCR分析,不仅能准确地鉴定出1BL/1RS纯合易位系,而且可以鉴定1BL/1RS·1BL/1BS R~(fv1)易位杂合体.其中复合引物PCR更适合于回交后代中大量目标种子的筛选;(2)恢复基因转育后代定株与不育系测交,依据测交恢复度可准确确定恢复基因在回交后代的延续,恢复基因定株定向转育与性状选择结合可大大提高转育后代的实际应用效果;(3)本研究提出的粘类小麦雄性不育恢复基因Rfv1定向转育体系,可有效地实现小麦由化控强优势组合向三系强优势组合的定向转化,即生理型不育途径向遗传型不育途径的定向转化,进而建拓一套杂交小麦强优势组合多途径利用新体系.     

西北农大首次在国内外选育成功 4种非1BL/1RS小麦雄性不育系

西北农业大学张改生教授等首次在国内外成功地将携有rfvl基因的非1BL／1RS普通小麦栽培品种与偏、粘、易和二角型4种不同胞质结合,选育出偏、粘、易和二角型非1BL／1RS小麦新雄性不育系,是杂交小麦育种的新突破,为杂交小麦在生产应用上创造了条件。育性转异性、恢复性遗传规律、胞质效应和质核互作专效性分析测定表明,这4种异质新不育系不育性彻底,不育株率和不育度均为100％,完全克服了原对应4种异质IBL／IRS易位型雄性不育系产生单倍体（即雌雄均不结实）、恢复度（即杂种稳结实程度）变异较大以及育性不稳定等缺点。与一般含…     

带有莫迦小麦(T.macha)染色体片段的普通小麦温敏雄性不育系YM3314的初步研究

为简化杂交小麦制种环节,扩大和创新小麦温敏雄性不育遗传资源,在提莫菲维小麦细胞质背景下利用莫迦小麦1B染色体上的T型恢复基因作为选择标记,将与其连锁的莫迦小麦雄性不育温敏基因导入普通小麦3314的核基因组,获得带有莫迦小麦1B染色体有关育性片断的材料TM3314,经回交导入粘果山羊草细胞质背景,育成KTM3314A(简称为YM3314).经秋播、秋播剪穗再生分蘖、夏播、春播试验,YM3314在陕西杨陵秋播雄性不育,秋播剪穗再生分蘖、夏播、春播均雄性可育;结合人工气候箱控温控光试验结果表明,YM3314的雄性不育具有温度敏感特性,对日长似乎不敏感.带有莫迦小麦温敏雄性不育基因的小麦雄性不育系,可称作YM型小麦温敏不育系.     

非1B/1R和1B/1R类型K型小麦雄性不育系幼穗部分生理指标的变化

为了揭示非1B/1R及1B/1R类型K型小麦雄性不育系雄性败育的生化机制,在不同发育时期对K型非1B/1R小麦雄性不育系KTSP3314A及同型保持系TPS3314B与K型1B/1R小麦雄性不育系K3314A及同型保持系3314B幼穗中游离氨基酸总量、可溶性蛋白含量、可溶性糖和淀粉含量进行了测定.结果表明,非1B/1R类型的K型不育系幼穗的这些生理指标与1B/1R类型K型小麦雄性不育系的变化不同.1B/1R类型不育系除可溶性糖含量在整个发育时期与其同型保持系差别不明显外,其它物质的含量在单核小孢子时期均差异明显;非1B/1R类型不育系这四种物质含量在二核小孢子时期均差异较大.由此说明,这两类K型不育系的雄性败育进程有所不同,非1B/1R类型K型不育系的雄性败育时间晚于1B/1R类型K型不育系,并在雄性败育的过程中伴随着部分生理指标的变化.     

K型小麦雄性不育系育性敏感时期核糖核酸酶活性及可溶性蛋白质含量的变化

为了探讨核糖核酸酯及可溶性蛋白质与小麦育性的关系,以1B／1R类和非1B／1R类K型小麦雄性不育系及保持系为材料,对花粉发育过程中倒二叶和花药中核糖核酸酶活性、可溶性蛋白质含量进行了研究。结果表明,不育系花药中核糖核酸酶活性在二核期之前显著高于保持系,呈上升趋势,二核期以后急剧下降,不育系花药中可溶性蛋白质含量在二核期显著下降,明显低于保持系。不育系叶片中的核糖核酸酶活性与相应的保持系差异显著,不育系和保持系叶片中可溶性蛋白质含量在整个生育期变化没有花药中可溶性蛋白质含量变化明显。两类不育系间核糖核酸酶活性和蛋白质含量差异显著。由此说明,不育系雄蕊的核糖核酸酶活性异常升高致使可溶性蛋白质含量显著下降,导致细胞生理代谢紊乱,可能是花粉败育的重要原因,而不育系花粉败育的关键时期可能是二核期。     

来自莫迦小麦(T. macha)的T型恢复基因Rf3和K型不育基因rfv1的SSR标记分析

为了建立非1B/1R类型K型小麦细胞质雄性不育系的分子标记辅助选育技术体系,对基础遗传材料Tm3314来自莫迦小麦1BS染色体的T 型恢复基因Rf3和K型不育基因rfv1进行了分子标记定位.以Tm3314和T型不育系T504A的杂交F2代作为定位群体,利用分离集团分析法(BSA),从1BS染色体上10对SSR引物中筛选出与目的基因连锁的2个SSR标记Xbarc8和Xgwm18.然后结合(T504A/Tm3314)F2群体在T型细胞质下的育性分离情况和F2可育株与K型不育系K119A测交所得的K型细胞质下的育性结果,运用Mapmaker 3.0b软件进行连锁分析,结果表明,Xbarc8和Xgwm18与Rf3基因的遗传距离分别为5.5 cM和8.1 cM,与rfv1基因的遗传距离分别为22.2 cM和19.6 cM,且2个SSR标记位于两个育性基因之间.     

利用cDNA-RAPD方法筛选与V型小麦细胞质雄性不育育性相关的线粒体转录产物的研究

为了研究V型细胞质雄性不育小麦的不育机理,以V型细胞质雄性不育小麦的一套近等基因系为材料,利用cDNA-RAPD方法对不育系、保持系和杂种F1线粒体RNA进行了比较分析.共用了284个引物,有104个引物在不育系和保持系间存在扩增差异,22个引物在不育系和杂种F1间存在扩增差异,找到了一个在不育系中特异表达的差异片段S238999,Northern杂交证实该片段在不育系、保持系和杂种F1的转录的确有差异,它的转录本丰度随着恢复基因的导入明显降低,表明该片段与V型小麦细胞质雄性不育具有一定的相关性.通过NCBI数据库的同源性比对,发现该片段仅与一个Hordeum vulgare基因组DNA片段有84 bp的同源序列,表明这是一个新的可能与V型小麦细胞质雄性不育相关的序列.     

K型小麦雄性不育系绒毡层结构变化及相关基因的表达分析

为揭示K型小麦雄性不育系的败育时期和败育机制,以K型小麦雄性不育系K519A及其保持系519B为材料,采用半薄和超薄树脂切片法对花药绒毡层进行显微和亚显微结构观察,并对孢粉素转运相关基因RAFTIN1和绒毡层细胞降解相关基因APs在不同生育时期的表达模式进行分析。结果表明,与保持系相比,不育系花药绒毡层在四分体时期提前降解,部分绒毡层细胞脱离中层侵入药室内,发育至二核和三核期绒毡层细胞只剩下细胞轮廓和少量附着的乌氏体。不育系小孢子细胞壁在单核期开始增厚,是同时期保持系小孢子细胞壁厚度的2.35倍,发育至二核期小孢子细胞壁继续增厚,但三核期不育系小孢子细胞壁比保持系小孢子细胞壁薄,仅是保持系花粉粒细胞壁厚度的89%,并且三核期不育系花粉粒出现畸形和质壁分离的异常现象。自小孢子母细胞时期至单核期,不育系中RAFTIN1和APs基因的相对表达量都显著高于保持系,但在二核期不育系中的相对表达量显著低于保持系。推测K型小麦雄性不育系K519A的败育可能发生在四分体期和二核期。RAFTIN1和APs基因的表达模式与细胞学观察结果相契合,故推测这两个基因很可能参与了K型不育系K519A的不育过程。     

K型小麦雄性不育系育性敏感时期核糖核酸酶活性及可溶性蛋白质含量的变化

为了探讨核糖核酸酯及可溶性蛋白质与小麦育性的关系,以1B/1R类和非1B/1R类K型小麦雄性不育系及保持系为材料,对花粉发育过程中倒二叶和花药中核糖核酸酶活性、可溶性蛋白质含量进行了研究.结果表明,不育系花药中核糖核酸酶活性在二核期之前显著高于保持系,呈上升趋势,二核期以后急剧下降,不育系花药中可溶性蛋白质含量在二核期显著下降,明显低于保持系.不育系叶片中的核糖核酸酶活性与相应的保持系差异显著,不育系和保持系叶片中可溶性蛋白质含量在整个生育期变化没有花药中可溶性蛋白质含量变化明显.两类不育系间核糖核酸酶活性和蛋白质含量差异显著.由此说明,不育系雄蕊的核糖核酸酶活性异常升高致使可溶性蛋白质含量显著下降,导致细胞生理代谢紊乱,可能是花粉败育的重要原因,而不育系花粉败育的关键时期可能是二核期.     

小麦新品种川农12号中外源染色质的分子细胞遗传学检测

为深入了解利用染色体工程新方法选育的小麦新品种川农12号的遗传基础,对其进行Giemsa C-带分析,结果显示川农12号有两条染色体的短臂具有黑麦IRS的端带特征,其长臂与小麦染色体1B的长臂（IBL）带型一致,表明这对染色体可能是IRS／IBL易位染色体;再利用黑麦总基因组DNA作探针,小麦基因组总DNA作封阻对川农12号根尖细胞中期分裂相染色体进行荧光原位杂交,结果证实川农12号确为含IRS／IBL易位染色体的新品种。同时对易位系的选育、IRS／IBL易位的多样性进行了讨论。     

ω-黑麦碱基因表达缺失的1BL/1RS易位系种质创新

1BL/1RS易位系是小麦育种的重要亲本,但1RS Sec-1位点表达的ω-黑麦碱是导致小麦加工品质不佳的重要因素。为消除ω-黑麦碱的不良影响,进一步挖掘1BL/1RS易位系的育种潜力,本研究利用低能N+离子束处理1BL/1RS易位系小麦干种子,利用醇溶蛋白酸性聚丙烯酰胺凝胶电泳(A-PAGE)筛选ω-黑麦碱表达缺失突变株系,1RS染色体特异引物鉴定携带1RS染色体的突变株系,结果共创制出9个ω-黑麦碱基因Sec-1位点表达缺失的新的1BL/1RS易位系种质。农艺性状和品质性状分析结果表明,这些1BL/1RS易位系新种质的籽粒蛋白含量、面筋指数、稳定时间等加工品质性状显著提高,株高、穗数、千粒重等农艺性状无显著变化。ω-黑麦碱表达缺失突变体的育成为培育优质抗逆小麦品种提供了新的方法。     

赤霉素与小麦生理型雄性不育的关系

为探究赤霉素与小麦生理型雄性不育的关系,以新型小麦化学杀雄剂SQ-1作为诱导剂,西农1376为材料,构建了西农1376不育和可育生理系,通过扫描电镜、荧光定量PCR、气相质谱等技术,研究了小孢子花粉形态、TaGAMYB和CYP709C1基因表达、硬脂酸和赤霉素含量和花粉育性。结果表明,化学杀雄剂SQ-1诱导的生理型雄性不育系花粉粒畸形,TaGAMYB和CYP709C1基因表达量显著下降,硬脂酸含量显著上升,赤霉素含量显著低于可育系。赤霉素对雄性不育系的育性有一定逆转效应。     

中国部分冬、春小麦品种(系)1BL/1RS易位系的A-PAGE检测

为了在春小麦品质育种中合理利用种质资源,采用酸性聚丙烯酰胺凝胶电泳(A-pAGE)对来自中国部分冬、春麦区的106份小麦品种和132份品系进行1BL/1RS易位系检测.结果表明,供试材料中共有63份为1BL/1RS易位系,频率为26.5%.其中106份品种中30份为1BL/1RS易位系,占供试品种的28.3%,且不同麦区之间1BL/1RS易位品种的频率不同.东北春麦区未发现1BL/1RS品种;西北春麦区和新疆冬春麦区易位系频率较高,均为50%;北部春麦区和青藏高原冬春麦区易位系频率较低,分别为16%和25%;冬麦区1BL/1RS易位系频率也较高(44%).132份品系中,33份品系为1BL/1RS易位系,占供试品系的25%.     

利用CIMMYT资源创制小麦抗病及农艺新种质的研究

为利用CIMMYT资源创制小麦抗病、农艺性状优良的新材料,以CIMMYT新培育的RL6077与西农979、周麦27等骨干品种进行冬春性杂交和(或)回交,构建RIL群体和有限回交群体;以CIMMYT材料Wheatear与豫农982进行冬春性杂交构建F2:7RIL群体。应用特异性分子标记对这些群体材料进行分子检测,同时进行田间抗病性鉴定和农艺性状选择。结果表明,RL6077后代群体的众多性状都介于两个亲本之间,很好地遗传了双亲的农艺特征;其RIL群体中更易检测到抗病基因,回交群体后代更易选出农艺性状优良的品系,可根据育种目标选用合适的群体;本研究选育出冬性、农艺性状优良且具有抗病基因(抗Ug99)的储备性新品系6份。Wheatear/豫农982的F2:7RIL群体中,1BL/1RS易位系的千粒重和叶宽显著高于非易位系;7DL·7Ag易位对穗下节长和穗粒数具有正向作用;双易位系则综合了上述特性;经田间抗病性鉴定,易位系具有良好的综合抗病性;从此群体中选育出冬性、双易位且农艺性状优良的新品系4份。     

利用多重PCR技术鉴定小麦背景中的1BL·1RS易位和Glu-D1d

高分子量谷蛋白亚基(HMW-GS)对小麦面粉加工品质有促进作用,尤其是Glu-D1d基因编码的1Dx5+1Dy10亚基能增加面团的筋度和弹性.小麦背景中的1BL·1RS易位对小麦面粉加工品质有显著的负面影响.因此,在小麦品质育种中如何判定小麦背景中是否含有1BL·1RS易位和HMW-GS的Glu-D1d基因具有重要意义.本研究利用3对分别检测1BL·1RS易位、Glu-B3和Glu-D1位点的共显性特异标记,结合SDS-PAGE鉴定,对16份已知遗传背景和Glu-D1x等位基因材料及38株(周麦18×烟农19)F2群体进行了分析,探索出适合同时鉴定小麦背景中1BL·1RS易位和Glu-D1d基因的多重PCR技术实验体系,并采用该体系对国内外352份小麦品种(系)进行了鉴定.结果表明,该体系是同时鉴定小麦背景中1BL·1RS易位和Glu-D1d基因的一种非常有效、简便可行的实验方法,可在标记辅助选择(MAS)育种中应用.     

1BL/1RS易位系对陕西小麦品质育种的影响

分析了91份陕西省小麦资源材料中1BL/1RS品种的频率、HMW-GS组成和加工品质性状,以了解1BL/1RS易位对陕西小麦育种的影响。结果表明,22个小麦品种(系)为1BL/1RS衍生品种,占参试材料的24.2%,其中山前麦(P redgorn ia)的衍生品种15个,占1BL/1RS易位品种的68.1%;1BL/1RS易位并末对HMW-GS组成产生直接影响,1BL/1RS易位品种中优质亚基1和17 18出现频率较高,而非1BL/1RS易位品种中优质亚基2*和7 8出现的频率较高,两者之间优质亚基14 15和5 10出现的频率无明显差别;1BL/1RS品种和非1BL/1RS品种之间品质性状(蛋白含量除外)的变异系数以及千粒重的平均值有明显差异,而籽粒硬度、蛋白质含量和沉淀值的平均值均无明显差异。提出了合理利用1BL/1RS抗源进行小麦育种的方法和途径。     

甘肃省新育成小麦品种(系)面粉色度相关基因分子检测

为了鉴定甘肃省新育成小麦品种（系）面粉色泽相关基因的分布情况,利用STS标记鉴定了103份新育成小麦品种（系）的1BL/1RS易位系及与黄色素含量和多酚氧化酶活性相关的等位变异类型。结果发现,供试材料中,有37份材料为1BL/1RS易位系,占35.92%;42份为非1BL/1RS易位系,占40.78%;其余均为片段易位或其他易位系。在黄色素含量分子检测中, Psy-A1位点有3个等位变异, Psy-A1a所占比例最大,频率达91.26%, Psy-A1b 和 Psy-A1c 分别占7.77%和0.97%; Psy-B1 位点的3个等位变异中, Psy-B1a 、 Psy-B1b 和 Psy-B1c 频率分别为62.13%、28.16%和18.45%; Psy-D1 位点有 Psy-D1a 和 Psy-D1g 两个等位变异,其中 Psy-D1a 分布频率为97.09%。在PPO活性等位基因中,与低PPO活性相关的基因 Ppo-A1b 和 Ppo-B1a 分别占34.95%、77.67%;与高PPO活性相关的基因 Ppo-A1a 、 PPO-B1b 、 PPO-D1b 分别占54.36%、 19.46%、40.77%。黄色素含量和PPO活性相关的基因组成以中间类型居多。甘肃省新育成小麦品种（系）中,1BL/1RS易位系材料频率有所下降,黄色素含量及PPO活性相关等位基因均有一定分布,在未来小麦育种工作中仍需加强面粉色泽的选择。     

1RS／1BL易位对蓝粒小麦异代换染色体传递的影响

利用一个普通小麦与中间偃麦草形成的 4 E/ 4 D蓝粒二体代换系 ,同时也是一个 1RS/ 1BL 纯合易位系 ,与不同的普通小麦品种 (系 )杂交 ,以籽粒颜色作为标记性状 ,研究了 1RS/ 1BL 易位染色体对 4 E染色体在杂种中的传递行为的影响。结果发现 ,在杂种 F1 中 ,1RS/ 1BL易位极显著地降低了 4 E染色体通过雌雄配子传递的频率。但当1RS/ 1BL 易位染色体在杂种 F1 中以二体存在时 ,其对 4 E染色体传递的影响在雌雄配子中有所不同 ,可能会进一步降低 4 E染色体通过雌配子传递的频率 ,而在雄配子中 4 E染色体的传递频率则有所提高 ,导致 F2 籽粒颜色分离出现极显著变化。这一结果表明 ,4 E染色体在杂种中的传递强烈地受 1RS/ 1BL 易位染色体及其存在状态影响 ,也说明不同外源染色体位于同一小麦遗传背景中可能存在相互作用的制约