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。     

小麦-中间偃麦草异代换系的细胞学和SSR标记鉴定

中间偃麦草含有丰富的优良基因,在小麦的遗传改良中具有重要利用价值。对从八倍体小偃麦TAI-7045与普通小麦复合杂交后代中选育的小麦种质系CH-9916进行细胞学鉴定,其根尖细胞染色体数目为2n=42,为六倍体普通小麦,在苗期和成株期CH-9916对条锈病均表现免疫,中抗白粉病。通过SSR标记鉴定分析,其可能是由偃麦草的染色体代换了小麦的2D染色体。以上结果表明,种质系CH-9916可能是一个异代换系。     

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。     

中间偃麦草和偃麦草苗期耐盐性评价

比较不同NaCl浓度(0、0.4%、0.6%、0.8%、1.0%、1.2%)(盐浓度)下,中间偃麦草和偃麦草苗期的生长情况。结果表明:低盐浓度下,对中间偃麦草和偃麦草的生长没影响,盐浓度大于0.6%时,株高、分蘖数、存活苗数和生物量随浓度的增高呈下降趋势,中间偃麦草所受的影响小于偃麦草;中间偃麦草能抗1.2%的盐浓度,而偃麦草在0.8%的盐浓度下严重受到盐害,植株已枯黄死亡。2种牧草相比,苗期的耐盐性中间偃麦草高于偃麦草。     

中间偃麦草优良基因向小麦的转移利用

综述中间偃麦草的生物学特性、染色体组成及其优良基因向小麦中的转移、利用与鉴定等,并展望中间偃麦草的利用前景。     

普通小麦-长穗偃麦草异附加系的分子标记鉴定

利用分布于小麦7个部分同源群的1 246对引物对15个可能的小麦-长穗偃麦草二体异附加系的4个亲本的基因组DNA进行扩增。结果表明,186对SSR、209对EST-SSR和22对STS引物能够在长穗偃麦草中扩增出不同于其他3个小麦亲本的特异条带,其中18对引物可以在14个附加系中的1~7个附加系扩增出长穗偃麦草的特异带,说明它们可能添加长穗偃麦草的遗传物质。5个附加系(1-3、1-8、1-27、2-6和2-22)可能含有长穗偃麦草第7同源群染色体,4个附加系(5-10、5-20、6-23和6-18)可能含有长穗偃麦草第6同源群染色体。附加系1-13可能附加2条不同同源群的长穗偃麦草染色体。同时发现,小麦与长穗偃麦草杂交及其后代衍生过程中长穗偃麦草染色体间可能发生遗传重组。     

利用Sod同工酶和RAPD标记鉴定小麦-中间偃麦草双体异附加系

利用Sod同工酶标记和RAPD标记对DAL1、2、3、4、5、6、7、8、9、10和11等11个小麦-中间偃麦草双体异附加系进行了鉴定。通过Sod同工酶分析，将Sod-Agil基因定位于中间偃麦草第2部分同源群染色体上，同工酶标记Sod-1Rf=0．35为异附加系DAL1、3、5、6、8、9、10和11的特有生化际记。RAPD分析结果表明，引物OPF16是特异引物，为异附加系DAL4、5、9、10和11所共有。OPF16 560是DAL5、9、10、11的特异RAPD标记，OPF16 1200是DAL4的特异RAPD标记。综合鉴定结果表明：DAL1、3、5、6、8、9、1O和11等8个异附加系中附加的是中间偃麦草第2部分同源群的染色体。DAL5、9、10、11是同一种异附加系，附加的异源染色体属于八倍体中5所携带的中间偃麦草染色体组；DAL6和DAL8为同一种异附加系：DAL2和DAL4是不同的异附加系，DAL4中附加的是不同于中2、中5所携带的中间偃麦染色体组的另外一个染色体组的染色体。应用上述遗传标记．可以快速地鉴定异附加系DAL1、3、4、5、6、8、9、10、11。     

中间偃麦草及其在小麦遗传改良中的应用

介绍了小麦重要的基因源中间偃麦草的植物学分类、地理分布及其生物学特性,分析了中间偃麦草基因组构成,阐述了中间偃麦草在小麦遗传改良中的应用,并对其应用前景作了展望。     

小麦-中间偃麦草部分双二倍体种子贮存后遗传完整性研究

以不同收获年份的小麦-中间偃麦草部分双二倍体种子为试材,研究了室温保存条件下,种子活力变化与遗传完整性。结果表明,随贮存时间的延长,种子发芽率呈下降趋势,贮存11年、12年的种子基本失去活力,贮存7年的种子平均发芽率仅为13.36%。鉴定还发现,保存7年的小麦-中间偃麦草部分双二倍体中5根尖染色体畸变率高达35.09%。     

早熟型小麦种质系山农0057的细胞学鉴定

中间偃麦草含有丰富的优良基因,在小麦的遗传改良中具有重要利用价值。对从中间偃麦草与小麦品种烟农15杂种后代(BC3F6)中选育的小麦种质系山农0057进行主要农艺性状调查和细胞学鉴定,结果表明:山农0057平均株高61cm,平均穗长6.7cm,挑旗期、抽穗期分别比亲本烟农15早4d,是一个具有早熟特点的种质系;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(PMCMⅠ)染色体构型为2n=21Ⅱ;与普通小麦的杂种F1PMCMⅠ染色体构型为2n=20Ⅱ+2Ⅰ。山农0057可能是一个具有早熟特点的小麦-中间偃麦草的二体异代换系。     

小麦-长穗偃麦草异染色体系筛选与鉴定

二倍体长穗偃麦草(Thinopyrum elongatum(Host) A. Löve,2n=2x=14,EE)具有抗病性强、耐盐碱、抗旱、多花多实等优异性状。为明确引进的小麦-长穗偃麦草后代种质系的染色体遗传组成,本研究综合利用原位杂交与分子标记技术结合田间农艺性状对其进行鉴定。结果表明,16份小麦-长穗偃麦草种质系中,L20161461、L20161462两份材料是二体异附加系,分别附加6E和7E染色体;L20160940、L20160942、L20161457、L20161459四份材料是二体异代换系,分别是4E/4D、4E/4D、1E/1D、3E/3B;与中国春相比,L20160947的千粒重增幅57.02%,达到极显著水平;在2.2%NaCl溶液处理下,L20160940的耐盐性高于中国春。本研究为这些材料在小麦遗传改良中的进一步利用奠定了基础。     

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。     

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。     

中间偃麦草在小麦遗传改良中的应用研究

中间偃麦草是小麦的野生亲缘物种之一,由于它生长势强、适应性广,抗寒冷,耐干旱,耐盐碱,并且是小麦多种病害的良好抗源,因此在小麦的遗传改良中具有十分重要的利用价值。本文对中间偃草麦的细胞遗传学及其在小麦遗传改良中的应用研究进行了综述。     

普通小麦-长穗偃麦草杂种衍生后代SNTE0923形态学、细胞学和白粉病抗性鉴定

对长穗偃麦草(Thinopurum ponticum,2n=70)与普通小麦品种烟农15的杂种衍生后代SNTE0923进行形态学、细胞学和白粉病抗性鉴定,初步筛选出抗白粉病普通小麦-长穗偃麦草育种新材料,为抗白粉病基因遗传学研究和小麦抗白粉病品种改良提供新的种质资源。对杂种衍生后代材料SNTE0923进行考种,形态学观察,花粉母细胞减数分裂中期Ⅰ和根尖染色体有丝分裂中期观察并进行白粉病抗性鉴定,结果表明:杂种后代材料SNTE0923的株高介于亲本长穗偃麦草和普通小麦之间,穗较长,有芒,群体整齐度较好;体细胞染色体数目鉴定为2n=42,花粉母细胞减数分裂中期Ⅰ染色体配对情况表明,大部分单株染色体构型为21Ⅱ,极个别在后期Ⅰ发现一定数量的染色体桥和落后染色体;白粉病抗性鉴定表明SNTE0923对白粉病有较高的抗性。杂种衍生后代材料SNTE0923绝大部分单株在遗传上趋于稳定,并且高抗白粉病,通过选育,可以做为抗小麦白粉病育种新的种质资源。     

小偃麦种质系SN0606的形态学和细胞学分析

对从中间偃麦草与小麦品种烟农15杂种后代中选育的小麦种质系SN0606进行主要农艺性状调查和细胞学鉴定,结果表明:SN0606平均株高87.0 cm,平均穗长10.5 cm,小穗数23个,穗粒数56;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(PMCMⅠ)染色体构型为2n=21Ⅱ;与普通小麦的杂种F1PMC MⅠ染色体构型为2n=0.78Ⅰ+20.61Ⅱ,SN0606可能是一个小麦—中间偃麦草的二体异代换系。     

小麦新种质CH09W80抗白粉病基因遗传分析及分子定位

CH09W80是由八倍体小偃麦TAI7047与高抗小麦白粉病品种晋太170杂交/回交选育出的抗白粉病小麦新种质。苗期对我国广泛流行的白粉菌株E09,E20,E21表现为免疫或近免疫,抗性表现与其亲本TAI7047相似。CH09W80与感病亲本绵阳11杂交F1及F2遗传群体接种E09成株鉴定结果表明,CH09W80的抗白粉病受1对显性核基因控制。采用分离群体分组分析法(bulked segregant analysis,BSA),以432对SSR标记对抗感亲本CH09W80和绵阳11及其F2抗感池进行筛选,获得3对具有多态性SSR标记。根据这3对标记在小麦染色体上的位置,推测CH09W80的抗白粉病基因可能位于2AL染色体上,其抗性来源于中间偃麦草。     

3个抗条锈病小偃麦附加系中偃麦草染色体同源性鉴定

已经建立了3个抗条锈病小偃麦二体附加系,分别编号为 A1,A2和 A3。它们衍生于铭贤169与中4的杂交后代。铭贤169是一个普通小麦品种,它对我国现有全部条锈菌小种均高度感染。中4是人工合成的异源八倍体新种,含有全套小麦染色体和7对中间偃麦草染色体,对目前我国所有条锈菌小种均免疫或高抗。将铭贤169与中4杂交、用铭贤169回交、回交后代自交及抗病性鉴定得到了 A1,A2和 A3。为了搞清这3个附加系所附加染色的异同,将A1,A2和A3两两杂交,检查其 F_1植株减数分裂过程中染色体配对情况。在 A1×A2和 A2×A3的 F_1小孢子母细胞中出现了两个单价体染色体,在 A1×A3的 F_1中未发现单价体。这表明,A1与 A3所附加的是同一对中间偃麦草染色体,A2所附加的则是另一对。结论是,已经从中4鉴定出两种抗条锈病的中间偃麦草染色体,这两对染色体之间不具有同源性。