簇毛麦1V染色体的传递及品质效应分析

簇毛麦是小麦的一个野生近缘种,小麦-簇毛麦1V异附加系和异代换系的蛋白质含量和沉降值均高,将簇毛麦1V染色体的优质基因导入普通小麦,进一步创造小麦-簇毛麦1V染色体易位系是小麦品质改良的有效途径.以小麦-簇毛麦1V异染色体系材料为基础,用普通小麦连续回交,结合原位杂交和PCR标记鉴定方法,分析1V染色体以及1V结构变异...     

普通小麦-簇毛麦易位系T4VS·4VL-4AL的选育与鉴定

利用染色体C-分带和基因组原位杂交分析,从普通小麦-簇毛麦4V染色体二体异附加系（DA4V）与普通小麦农林26-离果山羊草3C染色体二体异附加系（DA3C）杂种后代中选育出小麦-簇毛麦纯合易位系T4VS·4VL-4AL。SSR和RFLP标记分析表明,该易位染色体包括4VS、4VL近着丝粒部分区段和4AL顶端区段;该易位系具有良好的细胞学稳定性,结实正常,为杀配子染色体诱发形成的补偿型易位;易位系T4VS·4VL-4AL高抗梭条花叶病,是小麦抗病育种新种质。     

普通小麦–卵穗山羊草种质对菲利普孢囊线虫的抗性

菲利普孢囊线虫(Heterodera filipjevi)是我国黄淮麦区新发现的一种病原线虫,但在小麦属中缺乏有效抗源。为从小麦近缘种属中发掘抗病资源,采用室内接种平均单株雌虫鉴定法和相对抗病指数法,从34份卵穗山羊草(Aegilops geniculata Roth)材料中筛选出6份抗H.filipjevi的种质材料,其中PI542187表现高抗,PI564186、PI573396、PI374365、PI361880和PI374365表现抗病。对中国春–卵穗山羊草染色体附加系抗性鉴定,发现卵穗山羊草7U g和5M g附加系的单株白雌虫数明显低于中国春。连续两年又对17份小麦–卵穗山羊草5M g-5D易位系材料进行抗性鉴定现发,5M g464、5M g466和5M g457抗性较好。     

簇毛麦6VS上4个新分子标记的鉴定及与抗白粉病基因Pm21的连锁分析

Pm21具有强抗白粉病特性，位于簇毛麦6V染色体短臂（6VS）上。染色体分析和白粉病抗性检测表明，Pm21在受体小麦内是稳定遗传的。筛选与Pm21相连锁分子标记，在小麦抗白粉病辅助选择育种上有重要意义。利用RAPD和AFLP分子标记方法，对簇毛麦6V染色体和含有6V的小麦-簇毛麦代换系、6VS的易位系6AL/6VS、6DL/6VS进行分子标记筛选，以分析位于6VS上的分子标记及其与Pm21的关系。RAPD检测表明，OPK08910特异片段存在于含簇毛麦6V染色体的代换系（6A/6V）、易位系（6AL/6VS，6DL/6VS）和簇毛麦中。AFLP检测显示，PstⅠ+AGG / MseⅠ+CAC、PstⅠ+ACC / MseⅠ+CCT和PstⅠ+ AAG / MseⅠ+CGC 共3对引物分别可以在6A/6V、6AL/6VS、6DL/6VS和VV中扩增出264 bp、218 bp和232 bp特异带，并与抗白粉病基因Pm21共分离，因此，上述来源于6VS上的4个新的分子标记，可作为源自簇毛麦Pm21基因的选择标记，用于小麦抗病育种。     

不同簇毛麦6VS染色体臂的白粉病抗性特异功能标记的开发及应用

小麦6VS·6DL易位系Pm97033和6VS·6AL易位系92R137中的6VS染色体臂来自不同的簇毛麦种质,均表现良好的白粉病抗性,本研究利用分子标记对这2个易位系所包含抗病基因的异同进行了鉴定。利用与Pm21抗白粉病相关的丝氨酸/苏氨酸蛋白激酶Stpk-V基因(GenBank登录号为HQ864471.1)的基因组和cDNA序列为基础,在包含至少1个内含子的2个编码区设计引物,从Pm97033中扩增获得特异的多态性片段。为进一步提高特异性和扩增的稳定性,对特异扩增片段测序并重新设计引物,扩增筛选获得2个引物对,其中PK-F1/PK-R可专一扩增6VS·6DL易位系Pm97033及其抗病亲本,而PK-F2/PK-R可同时特异扩增2个不同来源的簇毛麦6VS染色体,但二者间的特异片段具有多态性。利用这2对引物,对系谱中包含6V(6D)和6VS·6AL、抗白粉病的小麦品系CB037进行检测,发现仅出现与6VS·6AL易位系相同的簇毛麦扩增片段,不存在簇毛麦No. 1026 (Pm97033的6VS供体)的扩增片段。基因组原位杂交结果表明,CB037仅含1对小麦-簇毛麦的易位染色体,用已报道的分子标记检测证明易位涉及的小麦染色体为6A,与本研究开发的分子标记检测结果相吻合,表明CB037携带的白粉病抗性基因来自6VS·6AL易位系92R137,其白粉病抗性可能与Pm97033具有不同的遗传基础。     

南京农业大学细胞遗传实验室简介

细胞遗传实验室为农业部于1990年首批批准的重点开放实验室。主任为植物遗传育种学家刘大钧教授。本室有教授3人,副教授5人,讲师5人,助教2人;其中博士5人,硕士5人。其具体研究内容为:1、研究小麦及其近缘物种的基因组,探明其亲缘关系及起源,为转移、利用外源有益基因提供依据;2、开展以染色体工程为主的植物遗传工程研究,将亲缘植物的染色体、染色体片段和有用基因导入栽培植物,创造优异的新种质资源;3、综合运用现代分子、细胞遗传学最新技术,开拓转移外源有用基因,为培育在育种目标上有重大突破的新品种、新品系服务。在5个方面取得了重大进展:1、利用染色体分带、分子原位杂交、端体测交和染色体配对分析以及RAPD分析等分子、细胞遗传学技术,从普通小麦“扬麦五号”与抗白粉病的小麦-簇毛麦6V代换系的F4代和辐射M3代中鉴定出抗白粉病的小麦-簇毛麦6VS/6AL的易位系。易位系所携来自簇毛麦的抗性基因已由国际小麦基因命名委员会定名为Pm21;2、在小麦抗赤霉病新抗源的筛选、鉴定、转移和利用研究中,在国际上首次发现鹅观草、纤毛鹅观草对小麦赤霉病具有高度抗性,选育出抗赤霉病的小麦-大赖草附加系3个,小麦-鹅观草附加系2个,小麦-纤毛鹅观草附加系1个;3、利用与小麦白粉病抗性基因紧密连锁的RFLP和R     

小麦-簇毛麦染色体代换系、易位系Ⅴ染色体RAPD标记筛选

利用105条S系列和100条Operon随机引物,对小麦一簇毛麦代换系(6V／6A)、两个易位系(6VS／6AL,6VS／6DL)及亲本簇毛麦(VV)、硬粒小麦(AABB)、栽培小麦(AABBDD)的多态性进行了筛选分析。80．95％的S系列引物扩增出了结果,且条带较清晰;在100条OP系列引物中均扩增出结果,条带清晰可见。从205个随机引物中发现,只有1个引物OPW03在含有簇毛麦V染色体的4个材料中均扩增出l条约570bp的谱带,而在栽培小麦和硬粒小麦中没有发现。因此,可以推测这个分子标记(OPW03—570)是位于簇毛麦V染色体短臂上的。     

利用SDS-PAGE和AS-PCR标记鉴定簇毛麦HMW-GS基因

本研究通过SDS-PAGE和AS-PCR标记对簇毛麦HMW-GS进行鉴定,对于快速鉴别导入到普通小麦中的簇毛麦HMW-GS和改良普通小麦品质具有重要意义。利用SDS-PAGE对中国春、钱尼、簇毛麦、6个中国春-簇毛麦二体附加系、普通小麦-簇毛麦3V异代换系进行HMW-GS组成分析,进一步确定簇毛麦HMW-GS基因位于1V染色体。根据已发表的普通小麦HMW-GS基因序列同源性比较结果,设计了3对分别扩增普通小麦x-型亚基基因、y-型亚基基因以及所有HMW-GS基因的特异引物。经过对簇毛麦HMW-GS基因进行扩增发现,这3个AS-PCR标记都能很好地鉴别簇毛麦HMW-GS编码基因,并从分子水平上把簇毛麦HMW-GS基因定位于簇毛麦1V染色体上。     

普通小麦-卵穗山羊草种质的菲利普孢囊线虫抗性

菲利普孢囊线虫(Heterodera filipjevi)是我国黄淮麦区新发现的一种病原线虫,但在小麦属中缺乏有效抗源。为从小麦亲缘种属中发掘抗病资源,采用室内接种平均单株雌虫鉴定法,从34份卵穗山羊草(Aegilops geniculataRoth)材料中筛选出6份抗H. filipjevi的种质材料,其中PI542187表现高抗,PI564186、PI573396、PI374365、PI361880和PI374365表现抗病。对中国春–卵穗山羊草染色体附加系抗性鉴定发现,卵穗山羊草7U^g和5M^g附加系的单株白雌虫数明显低于中国春。连续两年又对17份小麦?卵穗山羊草5M^g-5D易位系材料的抗性鉴定发现,5M^g464、5M^g466和5M^g457抗性较好。     

簇毛麦6V染色体短臂特异分子标记的开发和应用

为开发簇毛麦6V染色体短臂特异的分子标记,并利用这些标记对缺失系进行鉴定,选用11个RGA和17对STS引物进行多态性分析,其中1个RGA引物和1对STS引物在对普通小麦扬麦5号、簇毛麦及普通小麦-簇毛麦6VS/6AL易位系进行多态性分析时,分别检测到一条约1 000 bp和约800 bp的多态性片段,将这两个标记转化为稳定的特异性分子标记,分别命名为CINAU17-1086和CINAU18-₇₂₃。运用这两对引物对一系列材料进行扩增,只有含6V染色体短臂的材料才能扩增出相应的特异条带,表明这两个标记均位于簇毛麦6VS上。进一步利用簇毛麦6VS缺失添加系、易位系将CINAU17-₁₀₈₆标记定位在簇毛麦6VS FL0.58与FL0.70之间,将CINAU18-₇₂₃标记定位在簇毛麦6VS FL0.45与着丝粒之间。利用这两个特异标记对通过花粉辐射获得的部分簇毛麦6VS结构变异材料进行PCR鉴定,其结果与细胞学鉴定结果一致。CINAU17-₁₀₈₆和CINAU18-₇₂₃标记可用来快速检测和追踪导入普通小麦背景中的簇毛麦6VS染色体片段,并对缺失系的断点进行了初步界定。     

CIMMYT小麦种质资源对菲利普孢囊线虫(Heterodera filipjevi)河南许昌群体的抗性

菲利普孢囊线虫(Heterodera filipjevi)是我国新发现的一种小麦病原线虫。通过室内盆栽接种和田间病圃鉴定, 采用相对抗病指数法和Pf/Pi比值法评价75份CIMMYT小麦品种资源材料对菲利普孢囊线虫河南许昌群体的抗性, 为抗病育种提供了种质资源信息。在供试材料中未发现免疫品种, 其中6R(6D)抗性最好, 2种鉴定条件下均表现高抗;MACKELLER、CROC_1/ AE.SQUARROSA(224)//OPATA^*1、CROC_1/AE.SQUARROSA (224)//OPATA*2、CPI 133842、CPI 133814和TRIDENT等6份品种材料在室内接种鉴定中达到抗病水平;田间病圃鉴定中除6R(6D)表现高抗水平外, 另有CPI 133842、CPI 133814、DURATI和TURCAN#39表现高抗, ID-2150、BAXTER和MACKELLER等14份品种材料达到抗病水平。室内接种鉴定较田间病圃鉴定发病严重, 且简便易行, 鉴定结果更可靠。鉴定结果表明, 相对抗病指数法可以作为一种评价小麦品种对孢囊线虫病抗性的有效方法。     

河南省小麦主推品种对两种禾谷孢囊线虫的抗性及其评价方法

通过室内人工接种和田间自然病圃鉴定,以单株白雌虫数法、相对抗病指数法和繁殖系数法评价河南省47个主推的小麦品种对燕麦孢囊线虫Heterodera avenae荥阳群体和菲利普孢囊线虫H. filipjevi许昌群体的抗性。室内人工接种条件下,依据单株白雌虫数评价,所有小麦品种对两种孢囊线虫均表现感病或高度感病;但依据相对抗病指数评价,有4个品种(太空6号、新麦11、中育6号和新麦18)对H. avenae表现抗病,其余品种表现中度以上感病。田间病圃鉴定条件下,依据单株白雌虫数评价,太空6号和新麦18对H. avenae表现高抗,中育6号、新麦11等10个品种表现中抗,其余品种均表现为感病或高感;中育6号和太空6号对H. filipjevi表现高抗,偃展4110、濮麦9号和豫农201表现中抗,其余品种均表现感病。依据相对抗病指数评价,太空6号对H. avenae表现高抗,新麦18、中育6号和新麦11表现抗病;中育6号、太空6号对H. filipjevi表现高抗,偃展4110、濮麦9号、豫农201、豫农949表现抗病。依据繁殖系数P_f /P_i评价,太空6号、新麦11、中育6号和新麦18对H. avenae表现抗病,太空6号、中育6号、濮麦9号和濮优938对H. filipjevi表现抗病,其余品种表现感病。3种方法的抗性评价结果不完全相同,相对抗病指数法与单株白雌虫数量法的评价结果在一定程度上有一致性,可部分克服因感病程度悬殊而导致评价不一致的问题,因而可作为小麦品种抗禾谷孢囊线虫新的鉴定方法。     

Development and identification of wheat–Haynaldia villosa T6DL.6VS chromosome translocation lines conferring resistance to powdery mildew

Three lines conferring resistance to powdery mildew, Pm97033, Pm97034 and Pm97035, were developed from the cross of Triticum durum-Haynaldia villosa amphidiploid TH3 and wheat cv.'Wan7107' via backcrosses, immature embryo and anther culture. Genomic in situ hybridization analysis showed that these lines were disomic translocation lines. Cytogenetic analysis indicated that the F1 plants of crosses between the three translocation lines and 'Wan7107' and crosses between the three translocation lines and substitution line 6V(6D) formed 21 bivalents at meiotic metaphase I. Aneuploid analysis with 'Chinese Spring' double ditelocentric stocks indicated that the translocated chromosomes were related to chromosome 6D. Biochemical and restriction fragment-length polymorphism (RFLP) analyses showed that the translocation lines lacked a specific band of 6VL of H. villosa compared with the substitution and addition lines but possessed specific markers on the short arm of the 6V chromosome of H. villosa. The three translocation lines lacked specific biochemical loci and RFLP markers located on chromosome 6DS. The results confirmed that Pm97033, Pm97034 and Pm97035 were T6DL.6VS translocation lines.     

不同抗性小麦根与菲利普孢囊线虫(Heterodera filipjevi)互作的表型特征

菲利普孢囊线虫(Heterodera filipjevi)是最近在我国新发现的小麦病原线虫,在黄淮冬麦区对小麦生产构成威胁。2009-2011年2个生长季在河南省许昌市进行的田间病圃抗性鉴定中,小麦－黑麦6R(6D)染色体代换系(带有抗病基因CreR)对H. filipjevi Hfc-1致病型表现高抗反应型(HR),小麦品种太空6号表现中抗反应型(MR),其亲本品种豫麦49表现高感反应型(HS)。利用Pluronic F-127胶体为介质,研究了不同抗性小麦品种根尖对线虫的吸引性。结果显示,无论品种的抗性水平如何,其根尖单独存在时均能够吸引线虫的二龄幼虫;当3个品种(系)的根尖同时存在时,6R(6D)根尖吸引的二龄幼虫数量显著少于太空6号和豫麦49。采用酸性品红－次氯酸钠染色法观察线虫对根系的侵染,发现不论抗性水平高低,二龄幼虫都能侵入寄主根的组织,但至侵染后期,6R(6D)和太空6号根中的线虫数量显著少于豫麦49。这些结果表明,虽然线虫能够侵入抗病品种的根组织,但是大部分二龄幼虫却不能继续发育而形成孢囊。这为了解小麦对H. filipjevi的抗性机制提供了实验证据。     

抗禾谷孢囊线虫小麦新种质H3714和H4058的培育与鉴定

在我国小麦主产区均有禾谷孢囊线虫(CCN,Heterodera spp.)发生。限于有效抗源的严重匮乏,抗CCN育种研究一直难以规模化开展。Madsen是一个抗孢囊线虫的美国冬小麦品种,但抽穗偏晚使其很难在育种上迅速利用。本研究利用中国小麦品种烟农21和济麦19与Madsen杂交和回交,从BC1F4代中选育出稳定品系H3714和H4058。田间病圃和温室接种鉴定结果表明,这2个品系对河南省H.avenae荥阳群体(致病型Ha43)和H.filipjevi许昌群体(致病型Hfc-1)的抗性显著优于烟农21和济麦19。在接种条件下,两个品系表现成株期白粉病抗性,H4058苗期还可抗不同白粉菌菌株。2个品系的抽穗期与烟农21和济麦19相似,明显早于Madsen。利用偏凸山羊草2NS染色体特异分子标记VENTRIUP-LN2及该染色体上Vrga1D基因特异分子标记Vlr2.6-3′-Vlr2.4-5′和VRGA-F11-VRGA-R5分析,发现H3714和H4058含有偏凸山羊草2NS染色体片段,且该染色体片段来自Madsen。根据Illumina i Select 90K SNP分析结果,两个品系的染色体构成存在差异。在检测到两个品系共有的4918个多态性SNP中,2/3的SNP位点在2个姊妹系间表现相同,另外1/3的SNP位点表现不同。本研究培育的抗禾谷孢囊线虫小麦新种质H3714和H4058可作为培育抗线虫小麦品种的抗源。     

簇毛麦6VS特异转录序列P21461及P33259的获得及其分子标记在鉴定小麦-簇毛麦抗白粉病育种材料中的应用

簇毛麦6V#2S和6V#4S染色体臂分别携带抗白粉病基因Pm21和Pm V,在与小麦的杂种后代中,抗病基因与外源染色体臂共分离。开发鉴定2条外源染色体臂间多态性的序列,尤其是遗传信息相对缺乏的6V#4S染色体臂的序列,对于其在遗传与育种上的应用具有重要意义。本研究以携带6V#4S·6DL染色体的小麦易位系Pm97033及感病小麦亲本宛7107接种白粉菌的叶片转录组数据为资源,通过差异基因筛选、共线性分析、簇毛麦基因组扩增及测序验证的方法,鉴定出来自6V#4S的表达序列P21461和P33259,其中基于P21461序列设计的引物P461-5在簇毛麦6V#2S和6V#4S染色体臂的扩增产物具有30 bp的In Del和4 nt的多态性。用该引物转化的标记P461-5a可以鉴定抗白粉病小麦品种和高代品系所含的外源染色体,显示其在簇毛麦抗源鉴别和小麦抗病育种辅助选择中潜在的应用价值。根据P33259开发的标记P259-1可以对含有6V#4S染色体臂的材料进行特异扩增,但对6V#2S·6AL易位染色体没有扩增产物,因此P259-1可作为6V#4S·6DL易位染色体的特异分子标记。q RT-PCR分析结果显示,P21461的表达不受白粉菌诱导,而P33259在接菌后12 h和24 h的转录水平比接菌前提高约2倍,推测其可能参与Pm97033与白粉菌的早期互作。