抗条锈病小麦-滨麦衍生后代的分子细胞遗传学鉴定

为了有效挖掘滨麦优异的基因资源,利用形态学、细胞学、荧光原位杂交(FISH)、基因组原位杂交(GISH)和分子标记等技术,对小麦-滨麦衍生后代M13063-3-3进行了鉴定。结果表明,M13063-3-3的染色体构型为2n=44=22Ⅱ。以滨麦基因组DNA为探针的原位杂交结果显示,二条染色体有杂交信号,且能配对,表明两条外源染色体是滨麦的一对同源染色体。SSR、EST和PLUG标记分析表明,M13063-3-3附加的滨麦染色体归属于第6部分同源群染色体。A-PAGE电泳分析表明,M13063-3-3在α区具有滨麦染色体特征带,进一步验证了附加的滨麦染色体与小麦第6部分同源群染色体有部分同源关系。田间条锈病调查结果表明,M13063-3-3对条锈菌生理小种条中31号、条中32号和条中33号混合菌种表现高抗。因此,M13063-3-3是一个附加了一对滨麦第6部分同源群染色体的抗条锈病的普通小麦材料,为小麦抗病育种提供了新的种质资源。     

南麦号系列小麦品种的染色体结构演变

为了明确南麦号系列小麦品种及其亲本的染色体结构特点,用4种寡核苷酸探针和非变性荧光原位杂交(ND-FISH)技术对南麦号小麦品种及其亲本的染色体进行了分析。结果表明,亲本攀早抗含1RS/1BL易位染色体,它的4个衍生品种中3个含1RS/1BL易位染色体。寡核苷酸探针Oligo-275.1、Oligo-275.2、Oligo-pSc119.2-1和Oligo-pTa535-1反映出了2A、4A、5A、6A、7A、3B、5B、6B、1D和2D染色体在攀早抗及其衍生品种间的结构差异。根据Oligo-275.1和Oligo-275.2的信号模式,推测7A染色体在南麦302、特研麦南88和荣春南麦1号中的重组情况不同。     

人工合成双二倍体小麦过程中遗传变异的AFLP分析

为了给人工合成双二倍体小麦育种中亲本的选配提供基因表达水平的依据,通过AFLP方法对人工合成双二倍体小麦Am1、Am5、Am6及其亲本基因组DNA进行了遗传变异分析。结果表明,亲本间遗传差异越小,亲本与子代间DNA片段的遗传比率越高。母本Ps5与父本Y95之间四、二倍体差异带率最小,为35.2%,它们与后代Am5三者之间公共带率最大,为47.9%;后代双二倍体倾向于缺失二倍体亲本的遗传信息。Am1、Am5和Am6缺失二倍体亲本中DNA扩增片段的比率高,分别为71.0%、82.8%和90.0%,分别是缺失四倍体亲本的2.4、4.8和9.0倍;亲本间的遗传差异与后代中出现特异DNA片段的概率没有直接相关性。Am1中出现特异DNA片段的比率最高(6.2%),但是其亲本间遗传差异介于其他两组试验材料之间。     

小麦-华山新麦草异附加系的细胞遗传学和分子标记辅助鉴定

华山新麦草(2n=2x=14,NsNs)含多种优良基因,是一类具有广阔应用前景的育种资源。为给小麦育种培育新材料,本研究对来自普通小麦品系7182和华山新麦草的高代衍生系H1133、H4122和H1423进行细胞遗传学和分子标记辅助鉴定。细胞学观察表明,3个衍生系的染色体数和构型均为2n=44=22Ⅱ;基因组原位杂交(GISH)和荧光原位杂交(FISH)同步分析结果表明,3个衍生系均含42条普通小麦染色体和2条华山新麦草Ns染色体;EST和PLUG标记分析证明H1133、H4122和H1423中附加的分别为华山新麦草3Ns、5Ns和7Ns染色体,说明H1133、H4122和H1423分别为小麦-华山新麦草的3Ns附加系、5Ns附加系和7Ns附加系;形态学鉴定结果表明,三个附加系与亲本7182在株高、分蘖和穗长等农艺性状上表现出不同差异;成株期抗条锈病鉴定结果表明,H4122和H1423高抗CYR32和CYR33混合菌种,从材料系谱推断其抗性来源于华山新麦草。总之,附加系H1133、H4122和H1423在农艺性状和抗病性上均有良好表现,可作为小麦育种中的桥梁材料。     

三个小麦-华山新麦草二体附加系分子细胞遗传学的初步鉴定

华山新麦草是我国华山地区特有小麦近缘物种,具有抗逆、早熟、优质等特点,对小麦的白粉病、条锈病、赤霉病也具有良好的抗性,是小麦重要的三级基因库。为进一步更好地发挥华山新麦草基因资源的作用,本研究利用细胞学方法、原位杂交技术、分子标记技术、农艺性状评估和抗病性鉴定对普通小麦-华山新麦草衍生后代材料进行鉴定,并获得了 20H11、17H21、18H28 三个小麦-华山新麦草衍生系。结果表明,20H11、17H21 和 18H28 的染色体数都是 44 条,均携带2 条属于华山新麦草的 Ns 染色体和 42 条普通小麦染色体。利用华山新麦草的特异分子标记进行检测,证明 20H11、17H21 和 18H28分别为 3Ns、4Ns和 2Ns二体附加系。通过农艺性状调查,3个试验异染色体系与亲本7182相比,株高和小穗粒数的差异不显著;分蘖数目与亲本7182有显著差异;20H11的穗长显著短于亲本7182;17H21的分蘖数显著少于亲本7182。经条锈病抗性鉴定,18H28 高抗条锈病小种 CYR32 和 CYR34。因此,这三个华山新麦草衍生系可作为中间材料用于小麦遗传育种研究。     

小麦-中间偃麦草衍生系的分子细胞遗传学鉴定

对阿勃缺体与小麦-中间偃麦草部分双二倍体中2经杂交、回交选育的两个衍生系(衍生系Ⅰ和衍生系Ⅱ)研究表明,两个衍生系在形态学和细胞学上已经基本稳定,细胞学鉴定结果均为2n=44=22″。两个衍生系与阿勃二体杂交F1花粉母细胞染色体构型以及基因组原位杂交结果表明,衍生系Ⅰ为小麦-中间偃麦草异代换-附加系,衍生系Ⅱ为小麦-中间偃麦草异附加系。     

小麦寡核苷酸探针套用于燕麦染色体鉴定

基于寡核苷酸探针套的荧光原位杂交(FISH)技术简单高效,通过FISH信号分析,可以对不同物种染色体组成进行分析。本研究利用AFA-3、AFA-4、pAs1-1、pAs1-3、pAs1-4、pAs1-6、pSc119.2-1和(GAA)₁₀等8个探针组成的小麦寡核苷酸探针套,对不同倍性的燕麦品种进行荧光原位杂交。结果表明,小麦的寡核苷酸探针套在燕麦大部分染色体上可以产生清晰的杂交信号,能够区分燕麦大部分染色体,说明燕麦与小麦存在一定程度相似的重复序列,可为燕麦染色体的精准鉴定和分型提供了新的思路。     

小麦-滨麦附加易位系DM 5911的创制及其细胞遗传学鉴定

滨麦(Leymus mollis(Trin.)Pilger,NsNsXmXm,2n=28)具有抗旱、耐寒、抗多种真菌和细菌病害、茎秆粗壮、大穗多花等特性,是麦类作物品种改良的优异种质资源。本研究采用细胞遗传学方法对由八倍体小滨麦M842-16与硬粒小麦品种D 4286杂交F6代选育出的1个附加易位系DM 5911进行了鉴定和农艺性状分析。细胞学镜检显示,DM 5911的染色体构型为2n=44=22Ⅱ;根尖体细胞原位杂交鉴定显示,DM 5911含有2条完整的Ns染色体和2条易位的Ns染色体;花粉母细胞原位杂交鉴定显示,DM 5911的2条完整Ns染色体和2条易位Ns染色体可以进行正常的联会配对和遗传。表明DM 5911是1个遗传稳定、包含1对完整的Ns染色体和1对易位Ns染色体的小滨麦附加易位系。形态学调查显示,DM 5911在株高和分蘖数等农艺性状方面得到了明显的改善。该附加易位系作为进一步创制小滨麦小片段染色体易位系的重要种质材料,可用于小麦染色体工程育种与遗传改良。     

乌拉尔图和栽培一粒小麦抗病基因向普通小麦转移的研究

乌拉尔图小麦（Triticum urartu Tum．）和栽培一粒小麦（Triticum monococcum L．）是普通小麦的两个二倍体野生种，是进行小麦遗传改良的重要遗传资源。为了将其抗白粉病和抗条锈病基因转移到普通小麦中，用普通小麦分别与两份乌拉尔图小麦材料1010013和1010015及一份栽培一粒小麦材料1010048配制杂交组合。结果表明，乌拉尔图小麦与普通小麦杂交不能正常结实，必须进行幼胚拯救。成胚率为14．77％；而栽培一粒小麦与普通小麦杂交可正常结实，但结实率很低。杂种F1自交不育，与普通小麦回交可正常结实．但BC1自交结实率极低。对普通小麦与乌拉尔图小麦杂种F1花粉母细胞减数分裂中期Ⅰ的观察结果表明，平均单价体为17．36个．二价体为5．32个。进一步对杂种后代进行抗病鉴定和遗传分析，乌拉尔图小麦1010013和1010015分别含有一对显性抗白粉病基因。栽培一粒小麦1010048含有两对独立遗传的显性抗条锈病基因，并分别在杂种后代BC2F1和BC1F2中获得了染色体正常（2n=42）、细胞学稳定且抗性与供体亲本一致的抗白粉病和抗备锈病植株。说明来自二倍体乌拉尔图和栽培一粒小麦的抗病基因已通过遗传重组导入到普通小麦中。研究还发现普通小麦莱州953与乌拉尔图小麦和栽培一粒小麦杂交的结实率与中国春的同样高，表明其可能携带有远缘杂交亲和基因。     

抗条锈病小麦-滨麦Lm#3Ns二体异附加系的分子细胞遗传学鉴定

滨麦(Leymus mollis)是小麦的三级基因源,具有改良小麦所需的许多优良性状。为了将滨麦中的优异基因导入到普通小麦中,通过远缘杂交获得小麦-滨麦异附加系、异代换系、易位系,以选自普通小麦7182与滨麦衍生后代M42(2n=54)F_6代的株系M11005-1-2-7-10-1-1(M11005A)为供试材料,对其进行了形态学、细胞学、原位杂交、分子标记、抗病性等综合鉴定。细胞学观察结果显示,M11005A有44条染色体且配对良好,可以稳定遗传。原位杂交及分子标记结果表明,M11005A含有42条普通小麦染色体和1对来自滨麦Lm#3Ns的染色体,并且用Oligo-pTa535探针得到了Lm#3Ns的FISH核型;筛选出6个EST及8个PLUG特异分子标记可以用来鉴定Lm#3Ns染色体,其中只有1个EST和4个PLUG标记可以同时在M11005A中扩增出滨麦和华山新麦草的条带,说明滨麦的Lm#3Ns染色体与华山新麦草的3Ns基因组之间存在差异。M11005A的穗长、穗型、小穗数、千粒重与亲本7182无显著差异,但分蘖数较7182显著增加,株高显著降低。抗条锈病鉴定结果显示,苗期M11005A对条锈菌生理小种CYR29和CYR34表现高抗,对CYR32表现高感,成株期对CYR32和CYR33混合小种表现高抗,推测滨麦的Lm#3Ns染色体携带对CYR29和CYR34小种的抗性基因,又携带了成株期对CYR32和CYR33的抗性基因。因此,M11005A可以作为抗源应用于小麦的条锈病抗性改良中。     

乌拉尔图小麦WOX基因的克隆与表达分析

WOX基因家族是一类植物特有的转录因子基因家族,在植物的生长发育过程发挥重要作用。本研究通过同源克隆的方法,得到乌拉尔图小麦(Triticum urartu)WOX基因家族的6个成员: TuWOX1、 TuWOX2、 TuWOX3、 TuWOX4、 TuWOX5和 TuWOX3a。生物信息学分析表明, TuWOX2、 TuWOX3和 TuWOX3a属于WUS支/进化支, TuWOX4属于古老支, TuWOX5属于中间支。除这三个分支外, TuWOX1自成一支,说明在乌拉尔图小麦中可能出现了不同功能的WOX家族基因。利用qRT-PCR技术对得到的WOX基因在乌拉尔图小麦不同组织的表达模式以及幼苗在不同非生物胁迫处理下的表达情况进行了分析,结果表明,WOX基因在乌拉尔图小麦各组织中均有表达,但在不同组织中的表达量差异较大,说明WOX基因在不同的组织中发挥作用;非生物胁迫条件下WOX基因表达水平发生了变化,表明其可以响应外界的胁迫。     

野生一粒小麦根干旱响应蛋白的筛选与鉴定

为解析野生一粒小麦根响应干旱胁迫的调控网络,用20%(w/v)PEG6000处理两叶一心期野生一粒小麦,通过对小麦根蛋白质的分离和鉴定,分析了干旱胁迫下野生一粒小麦根中的蛋白质变化。结果共分离、鉴定得到85个表达差异倍数在1.5以上的蛋白质。这些差异蛋白主要涉及碳代谢(27%)、氨基酸代谢(15%)、解毒与防御(11%)、分子伴侣(8%)、能量代谢(8%)、信号传导(6%)、蛋白质代谢(5%)、脂代谢(4%)、转录与翻译(4%)、核苷酸代谢(2%)以及骨架蛋白(1%)。对这些表达差异蛋白进行进一步的功能分析,发现大部分信号传导相关蛋白上调表达;碳代谢途径中的糖酵解相关蛋白下调表达,而磷酸戊糖途径相关蛋白上调表达。同时下调表达的还包括蛋白质代谢相关蛋白。大部分氨基酸代谢相关蛋白质下调表达,但是谷氨酸脱羧酶及甲硫氨酸合酶含量上升。结果表明,干旱胁迫增强了野生一粒小麦根中信号传导与磷酸戊糖途径代谢,促进了谷氨酸与甲硫氨酸的生物合成,降低了糖酵解与蛋白质代谢等过程。研究结果丰富了野生一粒小麦根响应干旱胁迫机制信息。     

小麦-十倍体长穗偃麦草双重异代换系的分子细胞遗传学及抗条锈病鉴定

十倍体长穗偃麦草[Thinopyrum ponticum(Popd.) Barkworth and Dewey]具有抗寒、抗旱、耐盐碱、茎秆粗壮、穗长花多等优异性状,是小麦遗传改良的重要基因资源。本课题组从小麦与十倍体长穗偃麦草的杂交后代中筛选出一份抗条锈病的衍生系CH18067,本研究对其进行形态学、细胞学、原位杂交、分子标记、抗条锈病性等综合鉴定。细胞学观察结果显示,CH18067的体细胞染色体数目为42条,在减数分裂中期Ⅰ的染色体构型为2n=21Ⅱ,在减数分裂后期Ⅰ同源染色体可均等分离,表明其细胞学遗传稳定。利用寡核苷酸探针Oligo-pTa535(红色)和Oligo-pSc119.2(绿色)对CH18067进行FISH鉴定,结果显示,CH18067缺失小麦2D和4D染色体,同时含有2对具有特殊带型的染色体;通过对CH18067进行FISH-GISH、mc-GISH、液相芯片以及染色体核型分析,发现2对具有特殊带型的染色体中,在长臂和短臂末端均呈现Oligo-pTa535探针红色带型的染色体为十倍体长穗偃麦草的2J染色体,在着丝粒位置和长臂末端均呈现Oligo-pTa535探针红...     

高抗白粉病和条锈病小麦-卵穗山羊草衍生后代1003的分子细胞遗传学鉴定

卵穗山羊草中蕴含着许多小麦改良所需的优良基因,是小麦重要的三级基因库。为了解其更多遗传特性,本研究利用细胞学、原位杂交、分子标记、形态学和抗病性鉴定等技术对小麦-卵穗山羊草SY159的衍生后代1003进行鉴定。细胞学鉴定结果表明,1003含有44条染色体,减数第一次分裂中期含有22个二价体且配对良好,减数第一次分裂后期含有44条染色体且均等分离;基因组原位杂交(Genomic in situ hybridization,GISH)分析显示,1003含有42条小麦染色体和2条卵穗山羊草染色体;EST和PLUG分子标记分析表明,导入的染色体属于7M染色体;荧光原位杂交(Fluorescence in situ hybridization,FISH)分析表明,1003中含有38条与中国春标准核型相一致的染色体,4A、5A和7M的FISH信号有变异;苗期抗病性鉴定结果表明,1003对白粉病生理小种E09免疫,对条锈病生理小种条中23(CYR23)高抗;形态学调查表明,1003的农艺性状介于双亲之间,千粒重高于双亲。因此,1003是一个具有白粉病和条锈病抗性的小麦-卵穗山羊草二体异附加系,可为小麦品种改良和抗病育种提供新的种质资源。     

抗条锈病普通小麦-中间偃麦草7St二体异附加系的分子细胞遗传学鉴定

中间偃麦草（Thinopyrum intermedium）携带很多优异基因,是小麦重要的三级基因库。为了将中间偃麦草的优异基因导入小麦,以普通小麦品种阿勃的缺体系为母本,以普通小麦-中间偃麦草部分双二倍体远中4为父本,通过远缘杂交,获得普通小麦-中间偃麦草衍生系ES-24,并对其进行形态学、细胞学、原位杂交、分子标记、抗病性等综合鉴定。细胞学观察结果显示,ES-24有44条染色体,其减数分裂中期I染色体构型为2n=22Ⅱ, 且在减数分裂后期Ⅰ可均等分离,表明其可以稳定遗传。原位杂交和分子标记结果表明,ES-24含有42条普通小麦染色体和1对来自中间偃麦草的7St染色体,并利用Oligo-pTa535得到了7St染色体的FISH核型。条锈病抗性鉴定表明,ES-24在苗期和成熟期均对条锈病表现为高抗。综上结果表明,ES-24是高抗条锈病的普通小麦-中间偃麦草7St二体异附加系,可以作为小麦抗病育种的潜在中间材料。     

小麦-滨麦2D/2Ns异代换系DM2411的分子细胞遗传学鉴定

为进一步挖掘利用滨麦优异基因,并丰富小麦遗传种质资源,利用形态学、细胞遗传学、基因组原位杂交(Genomic in situ hybridization,GISH)、EST-STS分子标记、SSR分子标记等技术,对从八倍体小滨麦M842-16和硬粒小麦D4286杂交F_7代材料中筛选出的1个遗传稳定的小滨麦异代换系DM2411进行了鉴定。细胞遗传学观察表明,DM2411的染色体主要构型为2n=42=21Ⅱ,遗传稳定。根尖体细胞和花粉母细胞的原位杂交研究表明,DM2411含有1对滨麦Ns基因组。SSR分析表明,DM2411可能缺失了小麦2D染色体。EST分析表明,DM2411可能含有滨麦2Ns染色体。形态学调查表明,DM2411的株高极显著降低。     

小麦-滨麦衍生系18DM134的分子细胞遗传学及赤霉病抗性鉴定

滨麦[Leymus mollis(Trin.) Pilger]作为小麦的野生亲缘种之一,具有抗寒、抗旱、耐盐碱等优良特性,同时对多种小麦病害具有良好抗性,是小麦遗传改良的重要基因资源。本研究前期从八倍体小滨麦M842和硬粒小麦D4286的杂交后代中筛选出一个抗赤霉病的衍生系18DM134,为给该材料的利用提供依据,本研究利用细胞遗传学、原位杂交、液相芯片、分子标记等技术对其染色体组成进行鉴定,并对其农艺性状和赤霉病抗性进行调查。细胞学观察结果显示,18DM134的染色体构型为2n=42=21Ⅱ。原位杂交结果显示,18DM134含有38条小麦染色体、2条完整的Ns染色体以及2条易位染色体,其中整条6A染色体和5DS染色体缺失,2条Ns染色体片段易位到3DS染色体,2条3DL染色体易位到5DL染色体。液相芯片和分子标记分析结果显示,18DM134中来自滨麦的6Ns染色体替换了小麦6A染色体,部分5Ns染色体片段与3DS染色体发生了易位,5DS染色体缺失。因此,18DM134为小麦-滨麦代换易位系,其染色体组成为12A+14B+10D+2(6Ns)+2(T3DS-5Ns片段)+2(T3DL-...