携带抗白粉病基因Pm21的小麦–簇毛麦小片段易位染色体在不同小麦背景中的传递率及遗传稳定性

抗白粉病基因Pm21来自小麦近缘种簇毛麦。小麦一簇毛麦小片段顶端易位系NAU418(T1AS·1AL-6VS)和小片段中间插入易位系NAU419(T4BS·4BL-6VS-4BL)携带Pm21,高抗白粉病,是小麦抗病育种新种质。为了对其育种利用提供依据,以NAU418和NAU419为亲本分别与来源于不同生态区的郑麦9023等12个小麦品种杂交,杂种F_1再分别与来源于不同生态区的农艺亲本进行正、反回交,研究两种易位染色体在不同小麦背景中的遗传稳定性及其通过雌雄配子的传递规律。DNA分子原位杂交结果表明,在杂种F_1花粉母细胞减数分裂中期Ⅰ(Pollen Mother Cell,PMC MI),两种易位染色体分别可以与对应的小麦染色体配对形成棒状二价体。正、反交结果分析表明,NAU418中的小片段顶端易位染色体T1AS·1AL-6VS通过雌配子和雄配子的传递率分别为8.00%~50.98%和7.89%~45.07%,NAU419中的小片段中间插入易位染色体T4BS·4BL-6VS-4BL通过雌配子和雄配子的传递率分别为29.17%~52.38%和7.69%~47.06%。表明2个易位系中的易位染色体都可以通过雌、雄配子传递,但是其通过雄配子的传递率均显著低于通过雌配子的传递率。     

基于改进的多色荧光原位杂交技术的染色体分析

为了提高多色荧光原位杂交(M-FISH)技术的鉴定效率,简化M-FISH操作程序,探索和建立新的M-FISH实验及观察体系,本研究以‘荆辉1号’（普通小麦辉县红-荆州黑麦双二倍体）、‘南农9918’（普通小麦-簇毛麦整臂易位系T6VS.6AL）、‘扬麦22’（普通小麦-簇毛麦整臂易位系T6VS.6DL）以及‘ST5V#4S-1’（普通小麦-簇毛麦小片段易位系）等为试验材料,以2个寡核苷酸探针[(GAA)₁₀、pAs1-1]和物种基因组DNA探针作混合探针进行M-FISH分析。结果表明在一次原位杂交中同时使用3种探针,既可以识别出小麦背景中所有的外源染色体或染色体片段,又可以根据(GAA)₁₀和pAs1-1在染色体上的杂交信号分布精确鉴定出小麦和外源染色体（片段）的具体身份。这种改进的M-FISH技术可有效用于小麦及其近缘植物染色体的鉴定,并有助于快速构建物种基于FISH的分子核型。     

1BL/1RS易位系对小麦高分子量谷蛋白亚基遗传的影响初析

以1BL/1RS易位系小麦川农18(1, 7+9, 2+12)分别作母本和父本与川农19(N, 7+8, 2+12)杂交, 统计正反交F₂单株后代中1BL/1RS易位染色体所占的比例及HMW-GS的遗传规律, 研究了1BL/1RS易位染色体对HMW-GS遗传的影响。结果表明, 1BL/1RS易位染色体在雌配子和雄配子中都不能完全传递至后代, 且雄配子的传递率低于雌配子。HMW-GS在正、反交F₁中呈共显性遗传。在F₂中, Glu-A1位点上亚基的分离正常; 而Glu-B1位点上亚基的分离以及Glu-A1与Glu-B1位点之间的组合都与理论值不符。在川农19×川农18杂交F1中发现了一粒变异, 其HMW-GS组成为(1, 7+8, x+9, 2+12)。分别检测了其F₂代HMW-GS和醇溶蛋白的组成, 并用SSR分子标记分析了F₁变异和非变异株, 结果证实该变异粒确系两个亲本的杂交后代, 变异的亚基在SDS-PAGE电泳图上位于1Dx5和1Bx7亚基之间, 迁移率与1Bx6相似。     

利用六倍体小黑麦×普通小麦培育伴随易位的非整倍体

用核型和GiemsaC—带技术对六倍体小黑麦×普通小麦的杂种后代（F4）83C3796和83C3804混系今的非整倍体进行了分析。在74个随机抽样的细胞中，染色体数从35条到43条都有分布，比率分别是4．05％、5．40％、2．7O％、9．46％、9．46％、12．16％、12．16％、41．89％和2．70％．发生小麦染色体丢失的植株频率超过55．39％，2n－13植株出现的比率最低（占2．70％）．并从一般核型中观察到染色体游离片段和染色体“断裂一融合”过程．C一带分析观察到高频率的小麦一黑麦染色体易位，都属罗伯逊易位．易位包含了小麦的A、B、D组染色体和黑麦所有14条染色体臂，其中IRS易位频率最高（占48．3％），且全为纯合易位，其它易位染色体纯合的程度各自不同．研究中还观察到在一个细胞中有多个小麦一黑麦染色体易位共存的现象．文中还讨论了易位非整倍体在小麦育种上的利用问题。     

普通小麦中国春-百萨偃麦草异染色体系的分子标记分析

综合利用HMW-Glu亚基、STS、SSR和RFLP等分子标记对普通小麦中国春、百萨偃麦草、中国春-百萨偃麦草双二倍体和11个中国春-百萨偃麦草异染色体系进行了分析。结果表明，14对SSR、10对STS引物和6个RFLP标记可以特异追踪百萨偃麦草染色质。C7-17及其后代株系C7-17-2等编码百萨偃麦草特异HMW-Glu亚基，添加染色体涉及与小麦第１部分同源群染色体部分同源的1J；1对STS、3对SSR和1个RFLP探针可以特异追踪二体附加系CH05中的百萨偃麦草染色体，并揭示最初根据分带核型确定的J3与小麦第2部分同源群染色体具有较高的部分同源性；2对STS、1个RFLP探针和1对SSR可以追踪CH09的外源染色体，并揭示最初确定的J7与小麦第3部分同源群染色体具有较高的部分同源性；1对STS和1个RFLP探针在CH03、CH04和CH34中具有相同的多态，3个附加系可能添加了相同染色体，最初确定的J₁、J₂和J_?与小麦第7部分同源群染色体具有较高的部分同源性；3对SSR引物可以特异追踪CH12中附加的大片段易位染色体和CH11中的小片段易位染色体，推测易位可能涉及同一条百萨偃麦草染色体。发现13个标记（5个STS、3个RFLP探针和5个SSR）可以追踪未涉及到的4J和5J等染色体。     

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。     

小麦-黑麦代换系间、代换系与易位系间杂交后代染色体易位系的选育

为了选育有经济价值的易位系,探讨小麦-黑麦间产生易位的频率,本研究以小麦-黑麦代换系DS5R/5A和DS6R/6A为母本,以小麦-黑麦易位系克珍(Kezhen)和带有杀配子染色体的代换系DSGC1为父本,分别进行田间杂交。结果表明:DS5R/5A、DS6R/6A与DSGC1(2S)杂交结实率低,平均为27.7%,与克珍(T3B.3R)杂交结实率高于前者,平均结实率为59.3%,二者均好于远缘杂交的结实率,这也表明带有杀配子染色体的亲本影响结实率;对选出的54株DS5R/5A×DSGC1、DS6R/6A×DSGC1杂种后代与80株DS5R/5A×克珍、DS6R/6A×克珍杂种后代进行C-分带、原位杂交和分子标记鉴定后发现,二者的易位频率分别为11.1%和8.8%,并且多为染色体端部小片段易位,这种小片段易位可能是代换系间杂交部分同源染色体交换产生的。此外,也表明杀配子染色体在引起染色体断裂后可发生染色体易位。本研究共获得T5RL.5AS、T5RS.5DL、T5RS.5BL、T6RL.6DS、6RL.6BS以及T6RS.6BL等13个易位系,平均易位频率为9.6%。     

基于寡核苷酸探针套painting的中国春非整倍体高清核型及应用

基于寡核苷酸探针套painting的染色体鉴定技术简单、经济和高效, 可以促进小麦品种及亲缘物种染色体识别和变异体鉴定, 提高染色体工程效率。我们前期开发了寡核苷酸探针套, 包含pAs1-1、pAs1-3、AFA-4、(GAA)₁₀和pSc119.2-1共5个探针。本研究通过一次荧光原位杂交(FISH), 对源于17个非整倍体的18份材料分析发现, 其中14个染色体组成正确, 可以清晰识别相应的缺体、四体和端体。还构建了基于寡核苷酸探针套涂染的、能准确识别3个基因组和7个部分同源群染色体的高清核型, 发现4个非整倍体发生变异, 其中从N5BT5D中鉴定出一个可能的小片段相互易位系T6AS·6AL-6DL和T6DS·6DL-6AL。进一步对7个地方品种、10个栽培品种(系)和1个人工合成小麦分析, 发现15条染色体存在多态性, 涉及6条B组(除4B)、5条A组(除1A和3A)和4条D组(1D、2D、4D和7D)染色体, 可以清晰识别我国小麦生产上广泛应用的3种易位类型(T1RS·1BL、T6VS·6AL及相互易位T1RS·7DL和T7DS·1BL), 省去了基因组原位杂交(GISH)程序。另外, 对5个亲缘物种分析发现, 该探针套可以识别栽培一粒小麦、硬粒小麦Langdon、荆州黑麦、长穗偃麦草(2n=2x=14)全部和中间偃麦草30条染色体, 并构建了这5个物种的核型。本研究结果证实该寡核苷酸探针套可以有效用于小麦及亲缘物种染色体鉴定, 高清晰的中国春非整倍体核型为小麦染色体工程提供了参考标准。     

小麦-黑麦小片段易位系新种质的分子细胞遗传学鉴定

为创制有利用价值的小麦-黑麦易位系,选育小麦遗传改良的新种质,本研究运用形态学与分子细胞遗传学结合的研究手段,对小麦-黑麦代换系6R/6A×克珍杂种后代中选育的11个品系进行鉴定。结果表明,11个品系形态表现为大穗多花、多小穗、抗倒伏、籽粒饱满度好等优良性状。其中有4个品系2-13、2-18、2-20、2-21穗长超过14 cm。品系2-18、2-21,分蘖数为7个,2-17千粒重为35.24 g,品系2-19主穗粒数为54,均超过亲本。另有8个品系结实率也优于亲本。亲本克珍为小麦-黑麦小片段易位系,带有7R和3R染色体遗传成分,分子标记和原位杂交显示,11个品系均带有R组染色体成分,分别有10个、6个和3个品系带有黑麦6R、7R和3R染色体遗传成分。有9个品系可确定为小麦-黑麦小片段易位系,易位类型为端部易位和中间易位。本研究成果对小麦育种及种质改良具有重要意义。     

T6VS?6AL染色体易位与小麦籽粒HMW-GS和GMP积累的关系

从一套由92R137 (普通小麦-簇毛麦T6VS·6AL染色体易位系)和辉县红(地方小麦品种)杂交及以单粒传方法构建的F₈重组近交家系(RIL)群体中, 筛选出4个HMW-GS亚基组合相同而蛋白质含量差异较大的代表性家系(含和不含染色体易位片段的家系各一组), 采用SDS-PAGE电泳和切胶比色的亚基定量方法, 研究了不同家系小麦籽粒灌浆期间HMW-GS和GMP含量动态。结果表明, 小麦籽粒各亚基在花后13 d均已形成, 但不同亚基起始形成时间不同;各亚基含量随灌浆进程呈上升趋势, 花后23 d到成熟期为快速积累期。染色体易位片段对籽粒HMW-GS和GMP含量与积累量无显著作用, 而籽粒HMW-GS含量以蛋白含量高的家系高于对应的低蛋白家系。     

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。     

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.     

“凤丹白”胚离体培养和植株再生研究

摘　要:以牡丹品种“凤丹白”的胚为外植体,研究了层积时间、基本培养基、植物激素等因素对胚愈伤组织的诱导及不定芽分化的影响。结果表明:40d层积时间对胚萌发的效果最好,MS+Ca2++2 mg•Ｌ-12,4-D+30ｇ•Ｌ-1蔗糖是胚诱导愈伤组织的最佳培养基,诱导率为85%;MS+ Ca2++1.0 mg•Ｌ-16-BA+0.5 mg•Ｌ-12,4-D+20ｇ•Ｌ-1。蔗糖是诱导不定芽发生的最佳培养基;高约1.5cm的不定芽转入生根培养基,生根率可达80%。     

黄草乌离体快繁技术研究

应用植物组织培养技术,对黄草乌的诱导材料和培养配方进行筛选。结果表明：茎段为最适宜的诱导材料;以MS为基本培养基,附加6-BA 2.0mg•L-1,NAA 1.0mg•L-1适宜茎段诱导培养;附加6-BA 2.0mg•L-1,NAA 0.2mg•L-1适宜芽的增殖培养;附加NAA 0.5～1.5mg•L-1适合根的诱导。     

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。     

猕猴桃高效离体再生体系的研究

为建立猕猴桃高效离体再生体系,试验以猕猴桃离体茎尖和茎段作外植体,在初代培养诱导试管苗成功的基础上,分别以MS和1/2 MS为基本培养基,附加不同的激素组合,研究不同培养基对猕猴桃叶片和叶柄芽诱导的影响和对猕猴桃生根的影响。试验发现：在MS+1.0 mg•L-1 6-BA+0.1 mg•L-1NAA的培养基中培养,初代苗诱导成功、生长良好;在MS+2.0 mg•L-1 6-BA+0.1 mg•L-1 NAA的培养基中,叶片和叶柄芽诱导率分别为137.50％和512.50％;在1/2 MS+0.9 mg•L-1 IBA和1/2 MS+ 0.6 mg•L-1 IBA的培养基诱导生根效果好,总根长,平均根长以及生根数均高于其他4组处理的结果;以消过毒的珍珠岩和草炭土（3∶7）为炼苗移栽基质,猕猴桃组培苗的成活率达到80%。试验结果为猕猴桃繁殖推广奠定了基础。     

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。     

普通小麦与Elymus rectisetus异附加系的分子细胞遗传学鉴定

Elymus rectisetus (Nees in Lehm) A. Löve et Connor是目前小麦族中发现的唯一的无融合生殖种,为了鉴定和标记从普通小麦与E. rectisetus BC₂F₂衍生后代中选育的2n=44株系1026A1、1057A1和1035A2的外源染色体,应用细胞学、基因组原位杂交和RAPD方法进行了研究。经细胞学鉴定,3个株系花粉母细胞减数分裂中期Ⅰ（PMC MⅠ）染色体构型均为2n=22Ⅱ,与普通小麦Fukuhokomugi杂交F₁的PMC MⅠ染色体构型均为2n =21Ⅱ+1Ⅰ,两两杂交F1的PMC MⅠ染色体构型均为2n=21Ⅱ+2Ⅰ,表明它们是分别附加了1对互不相同外源染色体的普通小麦-E. rectisetus二体异附加系。标记E. rectisetus品系1050的基因组DNA为探针DNA,对3个异附加系进行原位杂交,分别鉴定出附加的1对E. rectisetus染色体。应用13个引物对2个亲本和3个异附加系进行RAPD分析,获得了可分别用于检测1026A1和1057A1中所附加的E. rectisetus染色体遗传物质的分子标记OPB-14_900bp、OPE-09_750bp和OPB-14_1000bp。