分子标记Tamyb10D和TaDFR-B的有效性验证及对小麦抗穗发芽基因型的筛选

为了比较与小麦穗发芽抗性相关分子标记的有效性以及在白粒小麦品种中筛选出抗穗发芽的基因型材料,选择已报道的2个与穗发芽抗性相关的标记Tamyb10D和Ta DFR-B,对2套白粒小麦试材(78,103份)的穗发芽抗性进行综合筛选。结果表明:标记Tamyb10D可有效地用于白粒小麦穗发芽抗性筛选,而标记Ta DFR-B不适用于白粒小麦品种(系)材料的穗发芽抗性筛选的鉴定。通过分子标记Tamyb10D的筛选结果和发芽指数的评价,结合以前用分子标记Vp1B3的检测结果,在103份试材中筛选出5份具有高抗穗发芽基因型材料(GI10%),分别是:阆中白麦子、万县白麦子、陪陵须须白麦、川362和小白玉花,其单倍型分别是:Tamyb10D/Vp-1Bb、Tamyb10D/Vp-1Bb、Tamyb10D/Vp-1Bb、Tamyb10D/Vp-1Bb、Tamyb10D/Vp-1Bc;在另外一套(78份)试材中筛选出10份具高抗有穗发芽基因型材料(GI10%),分别为西农6028、克群、百农3217、开封124、郑州742、西昌5762、小偃5号、克壮、许跃6号和武农99,其单倍型均为Tamyb10D/Vp-1Bc。     

小麦穗发芽抗性相关基因Tamyb10-D1特异性分子标记开发

Tamyb10-D1基因与穗发芽抗性相关,已报道的该基因分子标记扩增产物大,对DNA模板质量要求较高,PCR反应耗时长。为了使该基因在小麦分子育种中得到高效和快速利用,本研究设计了多个引物组合,经检测可特异性地扩增3D基因组上的Tamyb10基因,引物组合380s/703a、380s/1182a、652s/1182a、872s/1182a和872s/1419a扩增效果较好,而且含有652s或703a的引物组合可区分小麦属和粗山羊草属的myb10-D1基因型。鉴于这些分子标记为显性标记,通过多重PCR反应,可确保PCR检测结果的准确性。其中用引物组合380s/652s/872s/1182a进行三重PCR检测Tamyb10-D1基因型结果较好。因此,本研究开发的分子标记可应用于Tamyb10-D1基因的基因型检测和分子辅助育种,对于小麦穗发芽抗性育种工作具有一定的应用价值。     

小麦穗发芽抗性的4个分子标记有效性检验

为筛选出适宜黄淮麦区和长江中下游麦区种植的抗穗发芽白粒小麦品种或种质资源,以36份黄淮麦区和长江中下游麦区的主要品种（系）及地方品种为研究对象,对已报道的4个与穗发芽抗性相关的分子标记：Vp1B3、Xgwm155、Xgwm269和Xbarc170进行有效性验证。测定参试材料种子萌发指数（GI）,并用上述4种标记进行PCR扩增,对扩增条带进行统计分析。结果表明,GI值显示,红粒品种（GI均值为5.1%）明显较白粒品种（GI均值为28.0%）低;4种标记扩增出的带型中仅Vp1B3的845 bp片段能有效地区分36份小麦品种(系);GI值筛选出6份抗穗发芽品种（系）中,其中3份为Vp1B3标记鉴定,可作为黄淮麦区和长江中下游麦区小麦穗发芽抗性育种中首选基因资源。     

小麦叠氮化钠诱变群体重要功能基因的KASP标记检测

为了解沧麦6005叠氮化钠诱变群体中小麦重要功能基因的组成情况,利用高通量的KASP标记技术对小麦株高、抗病性、抗旱性、抗穗发芽、春化和品质等性状相关的基因进行了检测分析。结果表明:1)控制小麦株高的基因Rht-B1和Rht-D1在73份叠氮化钠诱变材料中出现6种组成类型,分别是Rht-B1a+197bp+Rht-D1a(1份)、Rht-B1a+197bp+Rht-D1b(39份)、Rht-B1a+Rht-D1a(1份)、Rht-B1a+Rht-D1b(13份)、Rht-B1b+Rht-D1a(13份)和Rht-B1b+Rht-D1b(3份),含有Rht-D1b的家系占全部突变家系的75.34%。2)在小麦抗病和抗逆性方面,73份诱变材料中发现含抗叶锈病基因Lr68的材料7份,含抗赤霉病基因Fhb1的材料5份,抗叶锈病基因Lr34在供试材料中未发现;在抗穗发芽方面,有3份材料含TaSdr-B1基因的TaSdr-B1a抗穗发芽单倍型,有53份材料含有PHS1基因的Rio Blanco type抗穗发芽单倍型,有16份材料含有TaMoc-A1基因的Hap-H抗穗发芽单倍型,在所有供试材料中含TaMFT-A1基因的Jagger-type和Zen/2174-type抗穗发芽单倍型的材料数分别为15份和22份;在抗旱性方面,有55份材料含有COMT-3B基因的3Ba单倍型,有28份材料含有Dreb-B1基因的TaDREB-B1a抗旱单倍型,有52份材料含有TaSST-4A基因的A2a抗旱单倍型;3)在小麦春化和早熟性方面均为一种单倍型,在春化方面,所有的诱变材料均为冬性类型。在早熟性方面,所有的供试材料在TaELF3-B1基因上均检测为晚开花的单倍型。4)在小麦品质方面,有45份材料含有高分子量麦谷蛋白亚基5+10,有18份材料含有Glu-A1基因的Ax1 or Ax2*强筋单倍型。综合表明,叠氮化钠诱变方法和KASP标记技术结合起来,可以作为一种小麦分子辅助育种的有效策略,能显著地提高小麦育种效率。     

普通小麦TaDep1基因克隆与特异性标记开发

OsDep1 (dense and erect panicle 1)控制水稻产量性状,影响穗长、直立性和着粒密度。根据水稻OsDep1基因序列,采用同源克隆技术克隆了普通小麦第5同源群染色体上的TaDep1基因,它包含5个外显子和4个内含子,与水稻OsDep1基因结构相似。TaDep1-A1、TaDep1-B1和TaDep1-D1的编码序列长度分别为918、888和900 bp,编码305、295和299个氨基酸残基。在普通小麦品种中检测到5个TaDep1-A1等位变异、4个TaDep1-B1等位变异和2个TaDep1-D1等位变异。根据TaDep1-A1和TaDep1-B1位点不同等位变异间的SNP和InDel,开发了3对显性互补标记和1个共显性标记,可以准确鉴别不同等位基因。共显性标记dep19是根据TaDep1-B1第5外显子一个30 bp的InDel开发的,可准确区分TaDep1-B1c与TaDep1-B1a、TaDep1-B1b和TaDep1-B1d。用这些标记对406份小麦品种进行检测,不同基因型的千粒重、株高、穗长、小穗数和穗节间均差异不显著,说明TaDep1基因与我国现有小麦品种的产量性状相关不显著。     

对冬小麦品种穗发芽抗性的初步研究

１９９２～１９９５年用室内保湿法对１５００份小麦材料进行穗发芽抗性鉴定，从小麦穗上发芽与收获后的种子发芽的比较把小麦收获前穗发芽分为低、中、高３种敏感型；白粒品种穗发芽抗性低于红粒品种；数量遗传分析表明，小麦穗发芽率的广义遗传力高于６０％。     

基于小麦外引种质资源的粒质量基因分子标记检测及组合分析

为了有效利用外引小麦种质资源和探讨部分小麦粒质量基因的育种应用价值,以48份小麦外引种质为材料,测定种质千粒质量,并利用4个粒质量基因(TaGW2-6A、TaCwi-A1、TaGS2-D1和TaSus2-2B)的功能分子标记进行高千粒质量等位变异类型和分布检测。结果表明,外引种质材料的平均千粒质量为30.15 g,变异范围为20.13～43.19 g,超平均值种质材料占45.8%。外引小麦种质中4个粒质量相关基因存在8种单倍型,TaCwi-A1基因、TaGW2-6A基因的高千粒质量单倍型TaCwi-A1a和Hap-6A-A的平均千粒质量均显著高于对应的低千粒质量单倍型TaCwi-A1b和Hap-6A-G。而TaSus2-2B基因、TaGS2-D1基因的低千粒质量单倍型TaSus2-2Bb和TaGS2-D1b的平均千粒质量均显著高于对应的高千粒质量单倍型TaSus2-2Ba和TaGS2-D1a。含有相同单倍型组合的种质在供试材料中占比较高的,其平均千粒质量也相对较高。研究表明,这些外引小麦种质的粒质量相关性状具有较好的遗传改良潜力,在小麦育种中对多个相关粒质量基因进行综合遗传效应分析十分必要。     

西南地区87份小麦品种(系)穗发芽抗性的分子鉴定及筛选

小麦穗发芽使小麦的产量大幅度降低,严重影响小麦的加工品质,而西南麦区一直是小麦穗发芽的重发区。为了在历史小麦品种(系)中鉴定出抗穗发芽的种质材料,本研究以来自西南麦区的87份小麦主推品种及后备品系为研究材料,利用PM19、Vp1B3两种抗穗发芽候选基因进行分子标记,为抗穗发芽育种提供种质资源。结果表明,在87份小麦中有4份含有PM-19A1a基因,分别是科成4号、兴0217、蜀麦1763、SW 1747;有9份含有Vp-1Bb基因,分别是黔麦0504、16092、绵麦303、内麦366、川麦604、BL 5002、BL 6007、2017 P 4-2、SW 1747。     

中国小麦品种穗发芽抗性差异的研究

利用收获时种子发芽率和面粉降落值法，于2000—2002年2个小麦种植年度，研究了黄淮、北部、长江中下游、西南冬麦区和东北春麦区1950年以来的781个主要推广品种和新品系的穗发芽抗性。结果表明，小麦穗发芽抗性测定值在年度间极显著或显著正相关，不同年代小麦品种的穗发芽抗性差异较大。1990年以来育成品种的穗发芽抗性与20世纪80年代相近，但明显弱于50、60以及70年代。黄淮、西南和春小麦3个麦区种子发芽率低于2%的高抗品种数分别占各自麦区供试总数的1.7%、4.5%和5.7%，而长江中下游和北部2个冬麦区的种子发芽率都在10%以上；东北春麦区品种的抗性较强，种子发芽率平均为11.2%。利用等电聚焦电泳从发芽率和降落值均偏低的品种中鉴定出异源2号、蜀万24、蜀万761、陕160、孟县4号、京411、京9428、鉴26、燕大1817、农大45、衡水6404、晋麦5号、8号、鄂麦14和克辉等15个携带迟熟α-淀粉酶基因的品种，分布在5个不同麦区。对这些品种及其亲本进行SSR分子标记分析，发现有些与其亲缘关系密切的品种，却不携带迟熟α-淀粉酶基因。上述结果说明，该基因在我国五大小麦产区均有分布，但具该基因的品种数量少，占供试品种数的1.9%，通过育种程序容易选择出不携带该基因的小麦品种。     

小麦籽粒休眠Vp1-B1基因的等位变异检测与分离

Vp1基因是控制籽粒休眠性的重要基因之一,检测该基因的等位变异类型,可以进一步理解籽粒休眠以及穗发芽抗性的遗传控制机理.本文根据GenBank中小麦Vp1-B1基因序列设计特异引物检测我国小麦微核心种质以及地方品种和推广品种,结果表明,本研究除了发现已报道的3种等位变异类型,分别为Vp1-B1a、Vp1-B1b和Vp1-B1c,另外检测到一种新的变异类型,暂命名为Vp1-B1x.经改良的变性PAGE凝胶电泳检测以及序列比对分析表明,Vp1-B1x与Vp1-B1c基因的序列相似性最高,达99%;其在第3内含子区域发生"ATAT"4个碱基的插入以及4个SNP,但是该等位类型在所检测的品种中分布较少,其与籽粒休眠水平及穗发芽抗性之间的关系尚待进一步验证.     

小麦品种(系)抗叶锈病基因Lr10位点基因型的多样性

小麦抗叶锈病基因Lr10的表达需与其紧密连锁的RGA2基因调控, 按照这2个基因的连锁关系, Lr10基因位点分成H1和H2两个古单倍型。为揭示我国小麦品种中Lr10的遗传多样性, 对189个来自12省的小麦育成品种和58个品系的该基因位点变异进行了鉴定分析。绝大多数供试品种(系)为H2古单倍型, 其频率在育成品种和品系中分别为95.2% (180/189)和96.6% (56/58)。这2种古单倍型可进一步分为9种单倍型亚型, 其中H1-2、H2-4、H2-5、H2-6和H2-7亚型为首次报道。育成品种包含所有单倍型亚型, 以H2-1频率最高(69.3%), H2-3和H2-6频率最低(0.5%); 而在选育品系中仅检测到5种单倍型亚型, 其中H2-1频率最高(27.6%), H1-2频率最低(3.5%)。除H2-1与H2-2型外, 其他亚型与育成地显著相关(P < 0.05)。本研究结果支持Lr10基因位点的古单倍型和单倍型亚型在育种中保持相对稳定的推断, 同时由于在育种过程中持续重组和变异而产生了新的单倍型亚型, 而且重组可以发生在H2和H1两种古单倍型之间。在现代育成品种和品系中, H1古单倍型所占比例已降至5%以下, 应加以保护。     

RL4137 contributes preharvest sprouting resistance to Canadian wheats

Preharvest sprouting (PHS) in spring wheat (Triticum aestivum L.) causes significant economic losses due to a reduction in grain functionality, grain yield and viability of seed for planting. Genetic resistance to PHS reduces these losses. Development of PHS resistant cultivars is complicated by the effects of genotype, environment, kernel diseases and spike morphological factors. RL4137 has consistently exhibited high levels of resistance to PHS over years and environments. The mean PHS scores of Canada Western Red Spring (CWRS) wheat cultivars with RL4137 in their ancestry are lower than that of CWRS wheat cultivars without. RL4137 has two mechanisms for PHS resistance, one associated with kernel color and the other not associated with kernel color. RL4137 was the source of PHS resistance in white wheats HY361, AC Vista, Snowbird, Kanata, and Snowstar, all of which had significantly lower PHS scores than the white-seeded check, Genesis. Known DNA markers relating to PHS were used to compare haplotypes with and without RL4137 in the ancestry. Coefficients of parentage also demonstrated the relationship. Because cultivars that have RL4137 in their ancestry were grown on about 77% of the spring wheat area for 2003–2007, RL4137 continues to contribute to protecting market grade from preharvest sprouting.     

中国小麦微核心种质及地方品种籽粒休眠特性的分子标记鉴定

为探索我国小麦微核心种质及地方品种籽粒休眠的遗传基础,利用已报道的4个3AS上的SSR标记(Xbarc57、Xbarc294、Xbarc310和Xbarc321)和1个3BL上的Viviparous-1基因标记Vp1-b2对107份我国小麦微核心种质及31份地方品种进行籽粒休眠的分子标记鉴定。结果表明,5个分子标记在试验材料中表现出丰富的等位变异,具有5～6种等位类型,与籽粒萌芽指数(GI)密切相关。根据一般线性模型分析结果,各位点的等位变异显著影响籽粒休眠,其中Vp1-b2和Xbarc294对籽粒休眠作用较其他标记大,可分别解释65.8%和61.2%的表型变异;其次是Xbarc310(56.3%)和Xbarc57(55.8%),最小的是Xbarc321(53.3%)。而5个标记联合可解释95.9%的性状变异,其次是Vp1-b2和Xbarc294的组合(89.1%),解释变异最小的标记组合是Vp1-b2和Xbarc321(79.4%)。5个分子标记即可解释籽粒休眠的绝大部分表型变异,说明我国小麦微核心种质及地方品种籽粒休眠特性受3AS和3BL上的2个主效基因控制。     

Mapping QTLs for pre-harvest sprouting traits in the spring wheat cross ‘RL4452/AC Domain’

Pre-harvest sprouting (PHS) in spring wheat (Triticum aestivum L.) is a major downgrading factors for grain producers and can significantly reduce end-use quality. PHS resistance is a complex trait influenced by genotype, environment and plant morphological factors. A population of 185 doubled haploid (DH) lines from the spring wheat cross ‘RL4452/AC Domain’ were used as the mapping population to detect quantitative trait loci (QTLs) associated with three PHS traits, germination index (GI), sprouting index (SI) and falling number (FN). Six major QTLs linked with PHS traits were mapped on bread wheat chromosomes 3A, 3D, 4A (2 loci), 4B and 7D. ‘AC Domain’ alleles contributed to PHS resistance on 3A, 4A (locus-2) and 4B, and ‘RL4452’ alleles contributed resistance on 3D, 4A (locus-1) and 7D. QTLs detected on chromosome 4B controlling FN (QFN.crc-4B), GI (QGI.crc-4B) and SI (QSI.crc-4B) were coincident, and explained the largest amount of phenotypic variation in FN (22%), GI (67%) and SI (26%), respectively.     

Molecular and cytogenetic identification of new wheat-Dasypyrum breviaristatum additions conferring resistance to stem rust and powdery mildew

Two cytologically stable wheat-Dasypyrum breviarisatatum addition lines, Y93-1-6-6 and Y93-1-A6-4, were identified by integrated molecular and cytogenetic techniques. C-banding and genomic in situ hybridization (GISH) showed that Y93-1-6-6 and Y93-1-A6-4 were different wheat-D. breviaristatum additions. A total of 51 markers (primer/enzyme combinations), including 6 PCR-based Landmark Unique Gene (PLUG) markers and 45 Sequence-Tagged-Site (STS) markers, were selected from 3,774 primer/enzyme combinations to further characterize these two additions. Marker haploytpes suggested that both D. breviaristatum chromosomes in Y93-1-6-6 and Y93-1-A6-4 were rearranged. Stem rust resistance screening indicated that both additions were highly resistant to race RKQQC, whereas only Y93-1-6-6 was resistant to race TTKSK (Ug99). Powdery mildew resistance screening showed that only Y93-1-6-6 was resistant. Pedigree analysis suggested that the stem rust and powdery mildew resistance of Y93-1-6-6 was derived from D. breviaristatum, indicating that the D. breviaristatum chromosomes in Y93-1-6-6 possess a new powdery mildew resistance gene(s), and new stem rust resistance gene(s). These two additions could be used as stem rust or powdery mildew resistance sources in wheat breeding programs.