中国小麦主产区品种主要春化基因的组成与分布

【目的】明确主要春化基因在我国小麦主产区的组成和分布特点。【方法】利用序列标志位点(STS)分子标记对我国6个小麦主产区276份小麦品种主要春化基因VRN-A1、VRN-B1、VRN-D1和VRN-B3进行检测,分析其春化基因的等位变异组成特点及其在不同麦区的分布特征。【结果】在276份小麦品种中,4个春化基因位点共存在9种等位变异组合类型,其中vrn-A1/vrn-B1/VRN-D1/vrn-B3的分布比例最高(33.7%)。北部冬麦区春化基因位点均为隐性等位变异组成;长江中下游冬麦区、西南冬麦区和黄淮冬麦区以vrn-A1/vrn-B1/VRN-D1/vrn-B3组合类型为主,所占比例分别为84.3%,57.1%和21.2%,随纬度的增加而减少;西北春麦区和东北春麦区以VRNA1和VRN-B1两位点显性等位变异的组合为主,所占比例随纬度的增大而增加。【结论】初步明确了中国各主产区小麦品种主要春化基因的组成类型及其分布规律。     

我国主产区小麦品种重要性状分子标记分析

明确我国主产区小麦生育期、粒重和面粉颜色相关基因的分布,有助于小麦高产稳产和品质性状的改良。利用已报道的春化(vernalization,Vrn)、光周期(photoperiod,Ppd)、粒重、黄色素含量(yellow pigment content,YPC)和多酚氧化酶(polyphenol oxidase,PPO)相关分子标记,对102份小麦品种(系)进行检测,以分析不同等位基因在品种中的分布并为品种改良提供指导。结果表明,所选材料在VRN-A1和VRN-B3位点均为隐性等位基因,在VRN-B1位点仅有2个品种携带显性等位基因;VRN-D1位点有32.4%的品种(系)携带显性等位基因,该位点可能是影响我国主产区小麦冬春性的主要位点。除邯6172外,其它品种(系)均携带光周期不敏感型等位基因Ppd-D1a。分别有65.7%和39.2%的品种(系)携带高粒重等位基因TaCwi-A1a和TaGS-D1a,且24.5%的品种(系)同时携带这两个高粒重等位基因,说明粒重在两个位点仍有较大改良空间。高YPC等位基因Psy-A1a(69.6%)分布频率显著高于低YPC等位基因Psy-A1b(30.4%)。分别有54.9%和39.2%的品种(系)携带高PPO活性等位基因Ppo-A1a和Ppo-D1b,有10.8%的品种(系)同时携带这两个高PPO活性等位基因。综上所述,我国主产区小麦生育期、粒重和面粉颜色等性状仍有较大改良空间,应加强光周期敏感型新品种的选育。     

中国小麦地方品种春化基因的分布及其与冬春性的关系

【目的】了解春化作用相关基因在中国小麦地方品种中的分布特点及其与小麦冬春性的关系,促进小麦地方品种的合理利用。【方法】采用小麦春化作用相关基因Vrn-A1、Vrn-B1、Vrn-D1和Vrn-B3的STS分子标记,对其在中国小麦十大生态栽培区的153份地方品种中的分布进行检测,并分析其与冬春性的关系。【结果】(1)中国小麦地方品种中4个显性春化基因的分布频率依次为60.78%(Vrn-D1)、5.88%(Vrn-A1a)、5.23%(Vrn-B1)和0(Vrn-B3)。(2)Vrn-A1a和Vrn-B1在东北春麦区等春麦区地方品种中的分布频率较高,以东北春麦区最高,达50%和33.33%,在大部分冬麦区未检测到这2个显性突变。10个麦区地方品种均检测到Vrn-D1,在青藏春冬麦区地方品种分布频率最高(83.33%),也是在中国冬麦区小麦地方品种中检测到的主要春化基因类型。(3)中国十大麦区地方品种的春化基因型与其对春化作用的要求基本吻合,除中部和南方冬麦区地方品种基因型与文献记载的冬春性的一致性指数较低外,其它麦区的冬春性一致性指数较高。【结论】通过分子标记检测,明确了中国小麦地方品种的春化基因类型及其分布特征,分子检测与田间观察相结合能够更准确地反映品种的冬春性。     

黄淮麦区小麦春化基因组成的多态性分布研究

为了明确黄淮麦区春化基因显隐性组成在小麦品种中的分布情况,揭示品种的发育特性.以Vrn-A1,VrnB1,Vrn-D1和Vrn-B3以及Vrn-D1启动子区单核苷酸突变引物为STS分子标记,对黄淮麦区的91个品种进行了分子标记检测.结果显示,所有供试材料在Vrn-A1和Vrn-B3位点均检测为隐性.在Vrn-B1位点,有6个品种检测为显性(6.6%),其余均为隐性.在Vrn-D1位点,黄淮麦区的品种中有38份材料为显性基因(41.8%),53份为隐性基因(58.2%),在38份显性材料中,有18份材料为Vrn-D1a类型(47.4%),有20份材料为Vrn-D1b类型(52.6%).研究认为,Vrn-D1a和Vrn-D1b可以作为黄淮麦区小麦品种的弱春性和半冬性的有效分子标记.     

江苏小麦品种春化和光周期基因的组成分析

利用春化基因Vrn-A1、Vrn-B1、Vrn-D1、Vrn-B3及光周期基因Ppd-A1、Ppd-B1和Ppd-D1的STS分子标记对选自江苏境内的114份小麦品种(系)进行检测,研究江苏小麦品种中春化和光周期基因的分布情况。结果表明:春化基因显性等位变异的分布频率依次为Vrn-D1a(57.9%)、Vrn-D1b(15.8%)、Vrn-A1b(5.3%)、Vrn-B1 (2.6%)和Vrn-B3 (0)。江苏淮南麦区中Vrn-D1a的分布频率最高(77.5%);江苏淮北麦区中Vrn-D1b的分布频率最高(38.2%)。江苏地区共存在6种春化基因等位变异组合:vrn-A1+vrn-B1+Vrn-D1a(56.1%)、vrn-A1+vrn-B1+vrn-D1 (21.1%)、vrn-A1+vrn-B1+Vrn-D1b(15.8%)、Vrn-A1b+vrn-B1+vrn-D1 (2.6%)、vrn-A1+Vrn-B1+vrn-D1 (2.6%)和Vrn-A1b+vrn-B1+Vrn-D1a(1.8%)。淮南麦区vrn-A1+vrn-B1+Vrn-D1a(75.0%)组合占主导地位;淮北麦区以vrn-A1+vrn-B1+vrn-D1 (50.0%)和vrn-A1+vrn-B1+Vrn-D1b(38.2%)组合为主。所有品种(系)均含有光周期敏感型基因Ppd-A1b和Ppd-B1b,有7个品种携带光周期敏感型基因Ppd-D1b,其余品种均携带光周期不敏感型基因Ppd-D1a,占93.9%。     

4个春化基因在山东省小麦品种（系）中的分布研究

利用Vrn—A1、Vrn—B1、Vrn—D1和Vrn—B34个春化基因,对105份山东省2006～2007年度待审定品种和32份审定品种进行分子标记检测,结果表明,供试材料在A1、B1和B3位点均检测为隐性基因;在D1位点,13份材料检测为显性基因,其余材料检测为隐性基因。4个基因的分布频率与当地小麦的春化习性和生育期特点相吻合,这也是生态环境适应和育种选择压力的综合结果。     

小麦新种质系SN0594春化和光周期反应特性鉴定

为了明确本实验室创制的小麦新种质SN0594的光温反应特性及其利用价值,本研究以SN0594和不同春化习性的小麦品种为材料,在明确不同材料的春化基因和光周期基因组成特点的基础上,对其在不同环境条件进行生育期鉴定。结果表明,在Vrn-A1位点含有显性等位变异的多数小麦材料在人工气候室不经过低温春化且满足长日照的条件下都能够完成抽穗,其中小麦种质系SN0594在Vrn-A1位点含有显性等位变异基因Vrn-A1a,扬麦14和扬麦15含有显性等位变异基因Vrn-A1b,中国春等则含有显性等位变异基因Vrn-D1;不同环境鉴定结果表明,SN0594在人工气候室不经春化处理条件下,能够较早开花并完成生育周期,不同显性变异基因春性效应大小为Vrn-A1a Vrn-A1b Vrn-B1 Vrn-D1;田间鉴定结果表明,不同小麦材料在经过冬季低温春化后,其抽穗期与在人工气候室调查发生较大差异,其中SN0594和中国春抽穗较其他品种晚,证明除了春化基因以外,光周期Ppd-D1b等其他基因对小麦生育期影响也较大,需满足一定的长日照条件才能促使小麦抽穗开花。     

抗病基因Pi-ta在粳稻骨干亲本及其衍生品种中的传递

利用Pi-ta显性分子标记对寒地稻区水稻骨干亲本合江20号及其衍生品种进行Pi-ta抗性基因传递分析。结果表明,抗病基因Pi-ta在亲本合江20号衍生一代出现频率为63%,衍生二代出现频率为33%,衍生三代出现频率为9%,抗病基因Pi-ta传递与合江20号衍生系谱一致。抗谱分析表明,Pi-ta抗病基因在衍生代中出现与衍生品种的抗谱呈正相关,与后代选择过程中抗病基因丢失有关,是决定不同水稻品种稻瘟病发生程度的主要原因之一。     

遮阴条件下冬小麦材料生长发育特性相关基因分子鉴定

【目的】研究耐阴小麦品种及种质资源遗传特性,对南疆主栽品种、部分新育成品种、国内引进品种,自育品系等材料以1Bl/1RS,春化基因,光周期基因,产量相关基因开展分子标记鉴定。了解现有材料的遗传背景,为选育适合新疆南疆“果麦间作”模式小麦新品种奠定基础。【方法】利用1Bl/1RS、Vrn-A1、Ppd-D1、TaSus2、TaCwi-A1a b(CW121)TaCwi-A1b(CW122)分子标记,对遮阴条件下的冬小麦材料主要生长发育特性基因进行分子鉴定分析。【结果】在鉴定70份冬麦材料中、1Bl/1RS(ω-sec-p1-p2)(ω-sec-p3-p4)类型为57.1%、100%;Vrn-A1(Vrn-A1c)(vrn-A1)类型为97.1%、74.2%;Ppd-D1类型为100%;TaSus2(Hap-H)(Hap-L)类型为41.4%、30%;CW121、CW122类型为50%、75.7%;在4份主栽及部分育成品种、66份其他国内引进冬麦材料中,1Bl/1RS(sec-p1-p2) (sec-p3-p4)类型分别为25%、59%、100%、100%;Vrn-A1(Vrn-A1c)(vrn-A1)类型分别为75%、98.4%、100%、72.7%;Ppd-D1类型同为100%;主栽品种和新育成品种中未检测出TaSus2(Hap-H)类型,TaSus2(Hap-L)类型的比例为75%;其他国内引进品种TaSus2(Hap-H)(Hap-L)的比例为分别为43.9%、27.2%,南疆主栽和部分育成品种中CW121、CW122类型的分布频率75%、75%,其他国内引进品种中CW121、CW122类型分别为48.4%、75.7%(图1)。【结论】70份材料中的全部含有1BL/1RS (sec-p3-p4)易位系及对光周期非敏感性类型。4份主栽品和新育成主栽品种中含隐性春化基因,68份材料同时携带光周期非敏感性及显性春化基因。高千粒重相关基因类型的分布率均相当高(≥75%)。     

高等植物春化作用的分子基础及调控机制

春化作用对控制高等植物开花具有重要的作用,它是一个由多基因相互作用并受环境因素(温度、光周期等)影响的复杂过程。双子叶植物拟南芥与单子叶植物谷物中春化关键基因是不同的。春化状态在有丝分裂中传递,在有性生殖的下一代中重建。综述了春化作用促进途径中春化相关基因的功能以及开花的表观遗传调控。