小麦抗叶锈基因Lr37 ISSR分子标记

利用ISSR(内部简单重复序列)技术对Thatcher及20个以Thatcher为轮回亲本的小麦(Triticum aestivum)抗叶锈病(Pucciniareconcita f.sp.tritici)近等基因系(NILs)进行分析,发现1个与Lr37基因连锁的ISSR标记.经过多次重复发现,在100个ISSR引物(UBC801-UBC900)中有2个引物UBC812和UBC848在小麦抗叶锈基因Lr37近等基因系间表现多态性.当用这2个引物对已知含Lr37基因的3个抗病材料及其它不含Lr37基因的感病材料进行检测时,多态性标记UBC812-1200可以从3个含Lr37基因的抗病材料中检测到1条1 200bp的多态性带,而在其它感病材料中,均未出现.进一步用UBC812和UBC848对128株(Thatcher× Lr37/6*Thatcher)F2分离群体进行分析,发现标记UBC812-1200与Lr37基因共分离,可作为该基因的分子标记.     

小麦T型细胞质雄性不育恢复基因Rf1和f4的SSR标记分析

为进一步探讨小麦(Triticum aestivum L.)T型细胞质雄性不育(T-CMS)育性恢复的遗传机理,并为利用T型不育系选育强优势杂交小麦分子辅助育种提供理论与技术支撑,本研究以小麦ms(S)矮抗58/R113的F2代分离群体中的极端可育株和极端不育株分别建立恢复池和不育池,采用分布于小麦第一染色体群(染色体1A、1B和1D)及第六染色体群(染色体6A、6B和6D)上的196对SSR引物进行扩增筛选.结果表明,(1)位于1AS染色体上的3个SSR标记和位于6BS染色体上的4个SSR标记均在亲本和基因池间扩增出了稳定的多态性差异条带;(2)定位群体验证结果表明,恢复基因Rf1与1AS染色体上Xgwm136、Xgpw7062和Xgdm33标记的遗传距离分别为4.8、9.6和13.7 cM,3个标记与Rf1之间的顺序依次为Xgdm33、Xgwm136、f1、Xgpw7062; (3)恢复基因Rf4与6BS染色体上的Xgpw1079、Xgwm193、Xgpw7011和Xgwm508标记的遗传距离分别为3.4、6.8、13.7和21.5 cM,4个标记与Rf4之间的顺序依次为Xgpw 011、Xgpw1079、Rf4、Xgwm19和Xgwm508.研究还表明,T-CMS恢复系R113的育性是由Rf1和f4两对主效恢复基因和多对微效基因共同控制的,筛选的上述7个SSR标记可直接用于T型或者类似T型,如S型杂交小麦分子标记辅助育种,可有效提高对应恢复系的选择效率.     

小麦T型细胞质雄性不育恢复基因Rf1和Rf4的SSR标记分析

为进一步探讨小麦(Triticum aestivum L.)T型细胞质雄性不育(T-CMS)育性恢复的遗传机理,并为利用T型不育系选育强优势杂交小麦分子辅助育种提供理论与技术支撑,本研究以小麦ms(S)矮抗58/R113的F2代分离群体中的极端可育株和极端不育株分别建立恢复池和不育池,采用分布于小麦第一染色体群(染色体1A、1B和1D)及第六染色体群(染色体6A、6B和6D)上的196对SSR引物进行扩增筛选。结果表明,(1)位于1AS染色体上的3个SSR标记和位于6BS染色体上的4个SSR标记均在亲本和基因池间扩增出了稳定的多态性差异条带;(2)定位群体验证结果表明,恢复基因Rf1与1AS染色体上Xgwm136、Xgpw7062和Xgdm33标记的遗传距离分别为4.8、9.6和13.7 cM,3个标记与Rf1之间的顺序依次为Xgdm33、Xgwm136、Rf1、Xgpw7062;(3)恢复基因Rf4与6BS染色体上的Xgpw1079、Xgwm193、Xgpw7011和Xgwm508标记的遗传距离分别为3.4、6.8、13.7和21.5 cM,4个标记与Rf4之间的顺序依次为Xgpw7011、Xgpw1079、Rf4、Xgwm193和Xgwm508。研究还表明,T-CMS恢复系R113的育性是由Rf1和Rf4两对主效恢复基因和多对微效基因共同控制的,筛选的上述7个SSR标记可直接用于T型或者类似T型,如S型杂交小麦分子标记辅助育种,可有效提高对应恢复系的选择效率。     

利用SRAP分子标记评价小麦三雌蕊近等基因系的遗传背景

普通小麦三雌蕊突变体(TP)具有明显的穗粒数优势,为评估该突变体在育种中的利用价值,进行了近等基因系培育。以三雌蕊突变体(TP)为供体,单雌蕊中国春、川麦28、绵阳29、内麦9号为轮回亲本,经7代回交和4代自交,初步培育出三雌蕊近等基因系CSTP、CM28TP、MY29TP和NM9TP。利用128对SRAP引物对培育的近等基因系及轮回亲本进行遗传分析,结果表明:(1)128对引物共扩增出978条谱带。其中有120对引物的扩增产物具有多态性,占所用引物的93.8%。这120对引物共扩增出638个差异谱带,占总谱带数的65.2%;(2)利用128对SRAP引物计算9个材料之间的遗传相似系数。其中中国春与CSTP的相似系数为0.9346,绵阳29与MY29TP的遗传相似系数为0.9070,川麦28与CM28TP的遗传相似系数为0.9397,内麦9号与NM9TP的遗传相似系数为0.8732;(3)通过聚类分析筛选出2对遗传相似性大于0.93的近等基因系,即CM28TP与川麦28、CSTP与中国春。     

黏类小麦CMS不育基因rfv1的分子细胞遗传学跟踪鉴定及定向转育研究

为了实现黏类小麦雄性不育基因rfv1的定向转育,创制优良的黏类非1BL/1RS小麦雄性不育新保持系,本研究以1BS上带有不育基因rfv1的非1BL/1RS小麦变种SP4、莫迦小麦为供体材料,以杀雄剂途径培育的小麦强优势组合西杂1号和西杂5号杂交小麦新品种的母本西农Fp1和西农Fp2为受体材料,采用专一核置换回交转育方法,同时结合根尖细胞学镜检、复合引物PCR及SDS-PAGE和A-PAGE技术,进行不育基因rfv1定向转入的鉴定,旨在育成既携带rfv1不育基因,又具有西农Fp1和西农Fp2核遗传背景的黏类非1BL/1RS小麦雄性不育新保持系。结果如下：（1）根尖体细胞随体鉴定和复合引物PCR分析表明,该法不仅能准确鉴定出1BL/1RS纯合易位系,还可鉴定出1BL/1RS·1BL/1BSrfv1 易位杂合体,两者结果一致。其中复合引物PCR更适合于回交后代中大量目标植株的筛选,为小麦雄性不育基因rfv1定向转移到1BL/1RS易位系提供了准确的鉴定方法与依据;（2）利用SDS-PAGE技术对供试材料进行高低分子量麦谷蛋白亚基的分析表明,在低分子量谷蛋白D亚基区存在莫迦小麦和SP4的特征带;而SP4的高分子量谷蛋白亚基区的6+8亚基,也可以作为示踪小麦雄性不育基因rfv1定向转移到非1BL/1RS易位系的特征亚基条带;（3）A-PAGE技术对醇溶蛋白的分析表明,在ω-醇溶蛋白区也发现莫迦小麦和SP4不同于西农Fp2的特异蛋白条带,也可作为示踪小麦雄性不育基因rfv1定向转移到非1BL/1RS易位系的特征蛋白条带。本研究成功地将小麦杂种优势利用中的杀雄剂法和三系法相结合,促进了小麦杂种优势利用新技术体系的建立。同时该方法亦可应用于黏类小麦雄性不育恢复基因Rfv1的定向转育,进而可实现小麦由生理型不育向遗传型不育的定向转化,以探索一套杂交小麦强优势组合多途径利用的新方法。     

小麦抗叶锈病基因Lr2c的SSR标记

选取抗叶锈病基因位于2D染色体上的TcLr2c等7个小麦（Triticum aestivum）近等基因系、感病亲本Thatcher及215株TcLr2c与Thatcher杂交F2代为材料,研究抗叶锈病基因Lr2c SSR分子标记。从筛选的29对位于小麦2D染色体的SSR引物中获得4对能够揭示Lr2c多态性的分子标记,通过215株TcLr2c × Thatcher F2群体验证,结果表明Xgwm261和Xgwm296与Lr2c紧密连锁,其距目的基因的遗传距离分别为1.9和3.6 cM,可用于小麦抗叶锈病分子辅助育种。     

与南瓜矮生基因连锁的分子标记

以中国南瓜(Cucurbita moschata Duch)矮生突变体(矮10)为供体亲本,以印度蔓生南瓜(C.maxima Duch)(蒙日南瓜)为轮回亲本,经6代回交和2代自交选育出S1~S9共9个南瓜矮生近等基因纯合株系,其中S2株系再与蒙日南瓜杂交获得F2分离群体共306株。利用RAPD技术,采用近等基因系(near isogenic lines,NILs)分析法,结果表明,在640条随机引物中,发现RAPD标记S1225-548与矮生单基因D呈现连锁关系,遗传距离为2.29cM。RAPD标记成功转化成更为稳定的SCAR标记SCAR3-398。     

小麦多子房性状近等基因系的选育及遗传背景的检测

以矮败小麦为杂交材料,以多子房小麦多II为供体亲本、单子房小麦77(2)为轮回亲本,经过连续回交和自交,初步培育成多子房近等基因系(NIL)M04309-1和M04309-3。应用APAGE技术对NIL及其亲本的遗传相似性进行了比较分析,结果表明:(1)育成的多子房近等基因系多子房、单子房性状稳定,农艺性状与77(2)一致;(2)用醇溶蛋白APAGE分析多子房近等基因系的遗传相似性,发现该NIL选系内、系间及选系与轮回亲本间已达到较高的遗传一致性,但含多子房基因的选系低于单子房选系的遗传相似性;(3)用醇溶蛋白检测NIL,未发现其与导致该近等基因系子房性状差异的基因有关。     

小麦T型雄性不育恢复基因的遗传分析及RAPD标记

2114是一个携带有来自小伞山羊草的恢复基因的T型恢复系，为研究该恢复系恢复基因的遗传，我们将恢复系2114与3个不育系ND44A、D8442A、D北15A杂交，通过调查三个组合的F2代群体育性分离对恢复基因进行了遗传分析。分析表明除了一对主效基因控制外，2114 性同时又受微效基因的影响，而且2114中携带有恢复基因的易位染色体在不同遗背景中雄配子的传递率不同。以ND44A／2114的F2代分离群体为作图群体，利用分离群体分组分析法（Bulked Segregant Analysis,BSA），用460个随机引物对2114中的T型细胞质雄性不育恢复基因Rf6进行RAPD分析，筛选到10个可在亲本间扩增出多态性的引物，其中OPI18经多次重复能在亲本间及不育和可育池间扩增出稳定的多态性片段OPI181260。进一步对F2群体的147个单株分析表明：OPI181260与恢复基因Rf6的遗传距离为3.4cM。     

小麦-柔软滨麦草易位系M853-4抗条锈病基因的遗传分析和SSR标记定位

用中国小麦条锈菌(Puccinia stniform f.sp.stritici)流行小种条中29号、条中30号、条中31号和水源11-11生理小种,对小麦(Triticum aestivum)-柔软滨麦草(Elymus mollis)易位系M853-4和铭贤169的杂交后代进行苗期抗条锈性遗传分析.结果表明,易位系M853-4对条中29号、条中30号和条中31号的抗病性均由1对显性核基因控制;对水源11-11的抗病性由1对显性和1对隐性基因共同控制.将控制条中31号抗病性的基因暂时命名为YrElm4.以接种条中31号的F2正交群体为研究对象,应用BSA法进行了SSR分析.从320对SSR引物组合中筛选到3个与主效抗病基因YrE1m4连锁的多态性微卫星标记,它们分别是Xwmc654、Xgwm304和Xgwm129,与YrE1m4的遗传距离依次为5.8、7.1和10.3 cM,并将YrE1m4定位于小麦5AS染色体,这3个标记可用于分子标记辅助育种.     

小麦生理型与遗传型雄性不育相关基因锰超氧化物歧化酶(Mn-SOD)及果糖1,6-二磷酸醛缩酶(FBA)的表达分析

锰超氧化物歧化酶(Mn-SOD)是一种重要的抗氧化剂,果糖1,6-二磷酸醛缩酶(FBA)是叶绿体光合碳化阶段起重要调节作用的关键酶.本研究以小麦(Triticum aestivum L.)生理型与遗传型等基因雄性不育系及其对应育性正常的保持系为材料,选取花粉小孢子发育各时期的花药及三核期子房,对供试材料花药全蛋白表达差异研究的基础上,对雄性不育相关基因(Mn-SOD)及FBA进行核酸水平的实时荧光定量PCR分析,结果发现,与可育保持系相比,(1)生理型雄性不育系Mn-SOD基因在幼穗期、单核期和三核期表达量显著下调,而酶活力在幼穗期上调,在单核期下调;遗传型雄性不育系Mn-SOD基因在幼穗期和单核期表达量下调,酶活力在幼穗期上调,在二核期下调.(2)生理型雄性不育系和遗传型雄性不育系FBA基因表达量在幼穗期和单核期均下调,而对应同时期的FBA酶活力也下调,而遗传型不育系FBA基因在三核期表达量和FBA酶活力均上调.(3)Mn-SOD和FBA在遗传型雄性不育系三核期子房和花药中表达量均高于生理型雄性不育系和正常可育系,而在生理型雄性不育系花药中,Mn-SOD表达量明显低于对照可育系,在子房中其表达量略高于正常可育系.基因表达具有组织特异性,其蛋白表达较基因表达具有一定滞后性.Mn-SOD基因过量表达(单核至二核期),从而清除花药代谢紊乱产生的过多的活性氧,维持细胞正常功能;而花粉败育(生理型和遗传型雄性不育)导致花药失去活力,从而使花药叶绿体光合能力下降,FBA下调表达.研究结果提示,不同发育时期FBA及Mn-SOD酶活力变化与基因表达水平相一致,且这两个指标的变化直接或间接的影响了小麦花药的育性程度.