小麦外源抗黄矮病基因的RFLP标记分析

 以小麦-中间偃麦草异附加系L1作抗源选育而成的抗黄矮病小麦新品系Yw642、Yw443、Yw243、Y980704,其抗性来自中间偃麦草染色体7X。利用Yw642×中8601的F#-2分离群体,对由易位系Yw642筛选出的RFLP标记进行连锁分析,确定了RFLP标记psr687和wg380分别与7XL上的BYDV抗性基因共分离。利用上述2个RFLP标记,对具有不同遗传背景的抗病易位系Yw443、Yw243、Y980704等进行了Southern分析。结果表明,这些抗病系均具有7XL的抗病特异带,缺失小麦7DL特征带,说明这些抗病系是小麦-中间偃麦草7DS·7DL-7XL易位系,psr687和wg380可应用于分子标记辅助育种。     

小麦-长穗偃麦草7E抗赤霉病易位系培育

【目的】将二倍体长穗偃麦草7E染色体导入主栽小麦背景,培育小麦-长穗偃麦草7E染色体抗赤霉病易位系,为小麦抗赤霉病遗传改良利用外源优良基因提供新种质。【方法】利用中国春-长穗偃麦草7E代换系DS7E(7B)与扬麦16杂交的F_2种子进行~(60)Co辐射(30 000 rad)和种植,表现型选择收获存活M_1植株的种子,从M_2连续通过表型农艺性状选择、单花滴注法进行赤霉病抗性鉴定和长穗偃麦草7E染色体或染色体臂特异分子标记PCR扩增筛选,最后在M_4代对中选材料以长穗偃麦草基因组DNA为探针进行基因组原位杂交(genomic in situ hybridization,GISH)证实。【结果】M_1选择了赤霉病发病率不同的13个单株进行繁殖。利用前期开发的长穗偃麦草7E染色体和7EL、7ES特异标记检测13株的后代M_2单株,获得含有长穗偃麦草7EL片段7株和7ES片段14株;对21株M_2衍生的222个M_3植株进行特异标记检测,共选择含有长穗偃麦草7EL片段13株和7ES片段3株;利用来自12株M_3的后代(M_4)进行GISH,共9株M_3的后代具有小麦-长穗偃麦草易位染色体,体细胞染色体2n=42。2株M_3的后代显示附加2条长穗偃麦草染色体短臂,体细胞染色体2n=44。连续多年多途径的筛选,获得4份材料,3份材料均为长穗偃麦草7E染色体长臂易位系,命名为TW-7EL1、TW-7EL2和TW-7EL3。1份为7E染色体短臂附加系,命名为W-DA7ES,最后所获得的材料是源自M_1代2个单株。连续3年赤霉病抗性鉴定结果表明长穗偃麦草7EL易位系抗性高,发病率明显低于中国春和扬麦16,与苏麦3号相当,而7ES附加系的赤霉病抗性明显较低,发病率明显高于7EL易位系。【结论】通过赤霉病抗性鉴定、染色体特异分子标记筛选和GISH证实相结合培育了小麦-长穗偃麦草7EL抗赤霉病易位系,长穗偃麦草易位片段鉴定快速和准确。二倍体长穗偃麦草7E染色体长臂中含有抗小麦赤霉病的基因。     

小麦-中间偃麦草异附加系Z4的外源染色质的分子标记

以中间偃麦草基因组DNA为探针对小麦中间偃麦草异附加系Z4进行基因组原位杂交分析，表明异附加系Z4附加的一对中间偃麦草染色体与普通小麦的一对染色体发生了相互易位。对中间偃麦草、Z4和普通小麦品种宛7107进行RAPD分析，在100条随机引物中，有两个引物S1053和S1068在Z4中能扩出中间偃麦草的特异带。在利用Z4进行小麦抗锈病育种时，可使用这两个标记进行辅助选择。     

普通小麦-百萨偃麦草染色体易位的选育与鉴定

 利用染色体C 分带、基因组原位杂交和花粉母细胞减数分裂分析的方法 ,从普通小麦中国春与中国春 百萨偃麦草双倍体回交BC1F5 代中选育出 5份纯合易位新种质 ,分别为 :含 1对易位染色体并添加 1对百萨偃麦草完整染色体的Tj0 1和Tj0 2 ;添加 1对易位染色体的Tj0 3 ;含 1对易位染色体并添加 1对百萨偃麦草某一染色体臂端着丝粒染色体的Tj0 4和含 1对易位染色体并添加 2对百萨偃麦草完整染色体的Tj0 5。这些易位染色体的易位断点均不在着丝粒处 ,能稳定传递 ,且所涉及的植株生长和结实均正常。推测在该回交后代中小麦与百萨偃麦草染色体之间发生了自发的部分同源重组 ,这将有利于百萨偃麦草优异基因向普通小麦的转移与利用     

基于RNA-seq的百萨偃麦草染色体特异分子标记开发与应用

【目的】百萨偃麦草（Thinopyrum bessarabicum Löve, 2n = 2x = 14, JJ或E^bE^b）是小麦改良的重要亲缘物种,开发染色体特异分子标记对于加快其有利基因向小麦中的转移和应用有重要意义。【方法】利用百萨偃麦草分蘖期叶片RNA-seq获得的EST序列与节节麦D基因组序列进行比对,鉴定出4 957条没有相似性的序列作为筛选百萨偃麦草特异序列的基础序列。从这些基础序列中随机选择部分序列设计EST-PCR引物507对,通过在普通小麦中国春、百萨偃麦草和中国春-百萨偃麦草双二倍体中的扩增分析,筛选出百萨偃麦草基因组特异标记,然后在已经选育出的8个小麦-百萨偃麦草异染色体系中进行染色体定位,并探讨这些标记在小麦染色体工程中的应用潜力;根据谷类作物的共线性,以百萨偃麦草EST序列设计共线性引物100对,并比较这些引物的扩增和定位结果。【结果】在开发的507对引物中,204对（40.2%）在百萨偃麦草和中国春-百萨偃麦草双二倍体中具有特异扩增,多态率远高于利用小麦（12%）和百萨偃麦草（14%）EST设计的234对共线性引物产生的多态率,建立了高效开发小麦亲缘物种特异标记的新方法;利用8个中国春-百萨偃麦草异染色体系,共定位了198个百萨偃麦草特异标记,分别位于染色体1J（31）、2JS（15）、2JL（26）、3JS（20）、4JS（12）、4JL（12）、5J（27）、6JS（13）、6JL（22）和7JS（20）,其中189个是根据百萨偃麦草转录组序列设计;利用定位于1J和6J的特异标记确定了4个易位系的染色体身份,其中1个涉及1J的大片段易位,2个涉及6JS的不同区段易位,1个为小片段中间插入易位;利用这些易位系,将30个1J和12个6J特异标记分别定位于2个物理区段。【结论】通过RNA-seq结合与小麦基因组序列比对可以获得小麦亲缘物种相对特异的EST序列并据此开发引物,建立了开发外源染色体特异标记的新方法,开发的标记可应用于小麦异易位系鉴定和缺失物理图谱的绘制。     

抗黄矮病小麦新品系YW243的鉴定

对小麦新品系ＹＷ２４３黄矮病毒田间接种鉴定、细胞遗传学分析和分子原位杂交（ＧＩＳＨ）的结果表明：ＹＷ２４３高抗黄矮病毒ＧＰＶ、ＧＡＶ株系,体细胞染色体数目为２ｎ＝４２,花粉母细胞减数分裂中期Ⅰ染色体构型为２１Ⅱ,为小麦－中间偃麦草Ｔ７ＤＳ·７ＤＬ－７ＸＬ易位系,含有一对来自中间偃麦草的抗黄矮病基因;ＹＷ２４３抗性和农艺性状遗传稳定,可作为抗黄矮病育种的亲本材料．     

偃麦草E染色体组特异RAPD和SCAR标记的建立

用100条10碱基随机引物，以普通小麦中国春，中间偃麦草为材料进行RAPD分析，筛选到一个偃麦草染色体组特异引物OPF03，并从中间偃麦草中克隆了该引物的特异DNA片段OPF031291。将该片断与比萨偃麦草中的OPF031296（GenBank序号U43516）比较，同源性为88％。根据OPF031291的序列，设计了2对SCAR引物，利用OPF03和引物P3，P4对普通小麦，普通小麦－中间偃麦草的部分双二倍体，长穗偃麦草，中间偃麦草，小麦－二倍体长穗偃麦草代换系，附加系共6类材料进行了RAPD和SCAR分析，发现RAP标记OPR031291没有出现在含E^e染色体组的材料中，而标记SCAR982则出现于所有含E染色体组的材料中。说明，根据E^b染色体组特异RAPD标记转化的SCAR标记，可以同时检测小麦背景下的E^e染色体。     

在小麦育种中利用偃麦草抗病特性的研究

为利用中间偃麦草的抗性基因改良普通小麦的抗病性,以八倍体小偃麦TAI7045为桥梁亲本,与小麦杂交、回交,通过异源染色体的细胞遗传学操纵,将偃麦草的抗条锈病基因转移给普通小麦,育成一批抗病性和农艺性状均已稳定的小偃麦易位系,并采用染色体分带和分子原位杂交技术,对它们的染色体组成进行了准确鉴定。抗病性的异地评价和接种鉴定结果表明,它们高抗我国小麦条锈病优势小种和新的流行小种。此外,还就防止或至少延缓抗病性丧失的有效途径、染色体小片段异源易位的诱导方法和外源基因的利用前景进行了讨论。     

小麦-中间偃麦草二体异代换系山农0095的选育及其鉴定

 利用小麦品种烟农15与中间偃麦草直接杂交，以烟农15为回交亲本对其杂种F1回交2次，再经自交3次，从BC2F4中选出种质系山农0095。利用形态学、细胞学、种子醇溶蛋白酸性聚丙烯酰胺凝胶电泳（A-PAGE）、RAPD和GISH等方法对其进行鉴定。结果表明，山农0095平均株高78 cm，穗长17.3 cm，穗粒数74个，旗叶长36.3 cm，旗叶宽3.03 cm，茎秆粗壮，多花多实，繁茂性好；其根尖细胞染色体数目为2n＝42，花粉母细胞减数分裂中期Ⅰ(PMC MⅠ)染色体构型为2ｎ=21Ⅱ；它与烟农15的杂种Ｆ1 在减数分裂中期Ⅰ的大多数花粉母细胞能观察到2个单价体，平均染色体构型为2ｎ=20.08Ⅱ＋1.84Ⅰ。A－PAGE鉴定结果表明，山农0095在β区出现一条中间偃麦草的特异带；从180个RAPD引物中筛选出一个特异引物S186（5?－GAT ACC TCGG－3?），能够在山农0095中扩增出一条约900 bp中间偃麦草的特异带，标记为S186900；以中间偃麦草基因组DNA为标记探针、中国春基因组DNA为封阻的原位杂交结果进一步表明，山农0095的42条染色体中含有2条完整的中间偃麦草染色体，是小麦－中间偃麦草的二体异代换系。     

偃麦草基因组特异重复序列的分离与应用

【目的】偃麦草(Thinopyrum)是小麦(Triticum aestivum L.)的多年生野生近缘植物,具有许多可用于小麦品种改良的优异基因。利用基因组特异重复序列可以研究物种的进化关系、绘制染色体指纹图谱及检测外源染色质。克隆十倍体长穗偃麦草(Th.ponticum(Host)Liu and Wang)基因组特异重复序列,可用于鉴定和追踪导入到小麦背景中的偃麦草遗传物质。【方法】通过构建十倍体长穗偃麦草小片段质粒文库,并对文库进行高密度点杂交(Dot-blot hybridization)筛选,结合荧光原位杂交(fluorescence in situ hybridization,FISH)技术,获得偃麦草基因组特异的重复序列,分析其在不同基因组及染色体上的分布特点。利用Repeat Masker在小麦族重复序列数据库(Triticeae repeat sequence database,TREP)及NCBI Gen Bank对特异重复序列进行比对分析,并设计偃麦草基因组特异重复序列的PCR引物。通过FISH分析和特异PCR引物扩增,对小麦-偃麦草衍生后代进行鉴定和选择。【结果】获得7条偃麦草基因组特异的重复序列。FISH分析表明,其在十倍体长穗偃麦草和六倍体中间偃麦草所有染色体两臂上均呈弥散型分布,且在不加小麦封阻DNA的情况下,能明确区分八倍体小偃麦中的偃麦草和小麦染色体。将其应用到小麦-偃麦草代换系和易位系的分子细胞学检测中,特异重复序列同样可以在不加封阻的情况下分辨出偃麦草染色体及染色体片段,而且信号相比基因组原位杂交(genomic in situ hybridization,GISH)更加特异和清晰。基于偃麦草基因组特异重复序列开发了90对引物,通过在中国春、十倍体长穗偃麦草和八倍体小偃麦中的扩增产物比较分析,筛选出36对(40%)偃麦草基因组特异PCR标记;利用这些特异引物对109份小麦-偃麦草衍生材料进行扫描,发现10对扩增效果较好的特异引物,其检测效率为73.3%—95%。【结论】获得偃麦草基因组特异的重复序列,开发了特异PCR扩增引物,可应用于小麦背景下偃麦草遗传物质的高效检测和跟踪。     

小麦-十倍体长穗偃麦草广谱抗锈易位系的鉴定及分析

【目的】从普通小麦与十倍体长穗偃麦草的杂交、回交后代中,获得对小麦条锈病流行混合小种具有广谱抗性的新种质。【方法】对普通小麦与十倍体长穗偃麦草的杂交、回交后代材料进行条锈病鉴定、农艺性状调查、分子细胞学和品质相关性状分析。【结果】这批材料在苗期普遍表现为轻度感病,但成株后则完全高抗或免疫,对8份材料进行了连续三年的人工接种鉴定,抗性表现十分稳定。对多种致病小种具有很好的抗性,根尖细胞染色体条数均稳定在42条,农艺性状良好。原位杂交分析显示这些材料中含有同一个易位片段,即在4DS末端有一来自长穗偃麦草St基因组的小片段易位,其中一个品系（GDR3）还携带一个未能准确定位的小片段易位,该材料对混合小种的抗性优于其它材料。推测这2个小片段易位上均含有新的抗条锈病基因。高分子量麦谷蛋白分析表明,这批材料均含有优质亚基14+15。【结论】与小麦相比,其野生近缘物种中可能含有更多的广谱抗性基因,是其在恶劣自然环境下生存的遗传基础,也为小麦抗病育种提供了新抗源。     

一个新的小麦-中间偃麦草异代换系的分子细胞学鉴定

以来源于中间偃麦草的八倍体小偃麦为桥梁亲本,通过回交转育的方法,将其所携带的中间偃麦草染色体转移到普通小麦中,从其BC1F6选系中选育出一个高抗小麦秆锈病、白粉病的优良品系CH08-141,并利用分子细胞学方法对其进行鉴定。以中间偃麦草基因组DNA为探针的GISH结果表明,CH08-141中包含1对来源于中间偃麦草的染色体,属于小麦-中间偃麦草异代换系;以平均分布于小麦基因组染色体上的48对SSR引物对CH08-141分子标记染色体定位,结果表明,CH08-141中的6B染色体被中间偃麦草的1对J组染色体所代换。新鉴定的异代换系含有来源于中间偃麦草的抗秆锈病和白粉病基因,是小麦抗病育种中不可多得的新抗源。     

抗条锈病小麦中间偃麦草二体异附加系的选育和鉴定

利用普通小麦-中间偃麦草杂交,然后回交自交,从其BC2F5中选育出一份小麦新种质AF-2。从形态上AF-2表现出硬颖、蜡质、秆细等稳定的与中间偃麦草类似的农艺特征;田间调查与接种都发现AF-2表现出对现今流行的条锈病和白粉病免疫。细胞学检测该品系根尖细胞染色体数目为44条,花粉母细胞减数分裂中期Ⅰ均为二价体,染色体配型为2n=22Ⅱ,细胞学上已十分稳定;GISH结果显示该抗条锈病品系AF-2附加了两条来自中间偃麦草E染色体组的染色体,结合其表现出的农艺性状特征表明AF-2附加的可能是中间偃麦草2E染色体;遗传研究表明抗病基因可能位于附加的E染色体上,随后在供试的160对SSR中,其中引物Xgwm382能在中间偃麦草和AF-2中稳定地扩增出一条大约90 bp的特异条带,而小麦亲本中不能扩增出该条带,因此Xg-wm382可作为兼抗小麦条锈病和白粉病新种质AF-2所附加的染色体的特异分子标记。     

中间偃麦草2Ai-2染色体DNA文库构建及特异性序列的克隆

 以二体异附加系Z2与其普通小麦亲本宛7107杂交F1的花粉母细胞为材料,用原位杂交方法确定其中的单价体为中间偃麦草2Ai-2染色体;在此基础上,以显微分离、回收、LA-PCR (Linker-adaptor PCR) 扩增了该条染色体,扩增产物长度在0.15～3 kb之间,主要分布在0.2～2 kb。以α-32P-dCTP标记的中间偃麦草的基因组DNA为探针,对LA-PCR扩增产物进行杂交,证实扩增产物来自中间偃麦草。将扩增片段纯化后连接到质粒载体pUC18上,构建了2Ai-2染色体DNA文库。该文库包含约     

普通小麦大赖草易位系T3AS·3AL-7Lr#1S的分子细胞遗传学鉴定

大赖草对赤霉病具有较好的抗性,将大赖草赤霉病抗性基因转入普通小麦,对拓宽小麦赤霉病抗性基础有重要意义。本研究在获得抗赤霉病普通小麦-大赖草异附加系基础上,采用1 200 R ⁶⁰Co-γ射线处理小麦-大赖草二体附加系DA7Lr花粉,授予已去雄的普通小麦中国春,对其后代(M₁)种子根尖细胞有丝分裂中期染色体进行GISH分析,获得了1株具有1条普通小麦-大赖草易位染色体的植株,让其自交,对自交后代中具有2条易位染色体植株的花粉母细胞减数分裂中期Ⅰ进行观察,发现2条易位染色体形成了稳定的环状二价体,表明该植株为纯合体。利用顺序GISH-双色FISH分析,结合C-分带、小麦D基因组专化探针Oligo-pAs1-2和B基因组专化探针Oligo-pSc119.2-2,进一步鉴定出该普通小麦-大赖草易位系为T3AS·3AL-7Lr#1S,且筛选出了可追踪该易位系的3个EST-STS分子标记BE591127、BQ168298和BE591737。该易位系的育成为小麦赤霉病遗传改良提供了新种质。     

感染“中四”小麦条锈菌新菌系的发现

“中四”小麦是黑龙江省农科院在50年代末60年代初期,以小麦为母本,中间偃麦草为父本进行有性杂交、回交和后代连续选择,创造和培育出的系列新物种——八倍体小偃麦(Trititrigia)之一,其亲本为(克强×南大2419)/中间偃麦草//小麦,含有14条中间偃麦草染色体,染色体组为AB-DX,并有两对染色体发生了易位,其特点是综合农艺性状突出、结实正常、抗逆性强,是多种小麦病害的优良抗源。现已成为国内外小麦育种重要的种质资源,倍受国内外育种家和学者的重视。由于“中四”小麦在小麦条锈菌生理小种发生数次变异过程中,始终对小麦条锈菌已知的所有生…     

普通小麦大赖草易位系T3AS·3AL-7Lr#1S的分子细胞遗传学鉴定

大赖草对赤霉病具有较好的抗性,将大赖草赤霉病抗性基因转入普通小麦,对拓宽小麦赤霉病抗性基础有重要意义。本研究在获得抗赤霉病普通小麦-大赖草异附加系基础上,采用1 200 R ~(60)Co-γ射线处理小麦-大赖草二体附加系DA7Lr花粉,授予已去雄的普通小麦中国春,对其后代(M_1)种子根尖细胞有丝分裂中期染色体进行GISH分析,获得了1株具有1条普通小麦-大赖草易位染色体的植株,让其自交,对自交后代中具有2条易位染色体植株的花粉母细胞减数分裂中期Ⅰ进行观察,发现2条易位染色体形成了稳定的环状二价体,表明该植株为纯合体。利用顺序GISH-双色FISH分析,结合C-分带、小麦D基因组专化探针Oligo-pAs1-2和B基因组专化探针Oligo-pSc119.2-2,进一步鉴定出该普通小麦-大赖草易位系为T3AS·3AL-7Lr#1S,且筛选出了可追踪该易位系的3个EST-STS分子标记BE591127、BQ168298和BE591737。该易位系的育成为小麦赤霉病遗传改良提供了新种质。     

普通小麦-簇毛麦易位系T6BS·6BL-2VS的选育

[目的]为进一步利用簇毛麦2V染色体上的有益基因,为小麦育种提供新种质。[方法]通过普通小麦-簇毛麦2V(2D)二体代换系(DS2V)与普通小麦农林26-离果山羊草3C染色体二体异附加系(DA3C)杂交,综合运用染色体C-分带、基因组原位杂交和分子标记分析,并结合性状调查。[结果]从杂种后代中选育出小麦-簇毛麦纯合易位系T6BS.6BL-2VS,性状调查发现该易位系植株护颖颖脊上有刚毛。[结论]该易位系为杀配子染色体诱发的小片段易位;簇毛麦护颖颖脊刚毛基因定位于2VS的中部至端部。     

1个抗条锈病小麦新种质的遗传学研究

对来自杂交组合中5/“S”265的1个抗条锈病小麦新材料011077进行了分子细胞遗传学分析。根尖细胞有丝分裂观察表明,011077具44条染色体,6条随体,为二体附加系。花粉母细胞减数分裂分析表明,011077二价体总数是21.48,虽附加1对外源染色体,但染色体配对相对较好。C-带分析表明其22对染色体中有1对染色体具中间偃麦草强端带特征。基因组原位杂交(G ISH)结果显示,011077为二体附加系,所附加的1对染色体是源于中间偃麦草的St染色体,这对St染色体已与普通小麦染色体发生了遗传重组。011077高抗条锈病,且遗传稳定,可以作为优质抗病种质加以利用。     

1个抗条锈病小麦新种质的遗传学研究

对来自杂交组合中5/"S 265的1个抗条锈病小麦新材料011077进行了分子细胞遗传学分析.根尖细胞有丝分裂观察表明,011077具44条染色体,6条随体,为二体附加系.花粉母细胞减数分裂分析表明,011077二价体总数是21.48,虽附加1对外源染色体,但染色体配对相对较好.C-带分析表明其22对染色体中有1对染色体具中间偃麦草强端带特征.基因组原位杂交(GISH)结果显示,011077为二体附加系,所附加的1对染色体是源于中间偃麦草的St染色体,这对St染色体已与普通小麦染色体发生了遗传重组.011077高抗条锈病,且遗传稳定,可以作为优质抗病种质加以利用.