1BL·1RS特异性分子标记的筛选及其对不同来源小麦品种1RS易位染色体的鉴定

1BL?1RS易位系在我国小麦育种和生产中占有重要地位,快速而准确地鉴定1BL?1RS易位系对小麦品质改良具有重要意义。本研究选用15个1BL?1RS特异性STS、SCAR和RAPD标记及22个1RS染色体上的SSR标记,检测不同来源的1BL?1RS易位系78份以及非1BL?1RS易位系品种10份和黑麦材料3份,其中1BL?1RS易位系包括周8425B及其衍生系36份、兰考906及其衍生系5份、矮孟牛及其衍生系8份和洛类1BL?1RS易位系品种29份。结果表明,7个STS标记、1个SCAR标记、3个RAPD标记和3个黑麦SSR标记可作为鉴别1BL?1RS易位系的可靠分子标记,其中ω-sec-p1/ω-sec-p2、ω-sec-p3/ω-sec-p4、H20和SECA2/SECA3标记最好,扩增效果稳定,重复性好,条带清晰,实验操作简单。周8425B及其衍生系、兰考906及其衍生系、矮孟牛及其衍生系与洛类1BL?1RS易位系的1RS染色体在分子标记检测中没有差异。     

小麦-黑麦1RS/1BL新易位系的创制和分子细胞遗传学鉴定

利用普通小麦（Triticum aestivum L．）品种小偃6号与黑麦（Secale cereale L．）品种德国白粒杂交，选育出一批带有黑麦抗病性状的小偃6号类型种质材料。应用连续C-分带-基因组原位杂交（sequent C-banding-GISH）技术对上述材料进行染色体组成分析，筛选出2个小麦-黑麦1RS/1BL纯合易位系BC152-1-1和BC01-89-1。其中，BC152-1-1（2n=42）除含有1对1RS/1BL易位染色体外，未见其他染色体变异；BC01-89-1（2n=43）除含有1对1RS/1BL纯合易位染色体外，还附加1条两端缺失的3R染色体。高分子量麦谷蛋白亚基（HMW-GS）组成分析和品质分析结果表明，BC152-1-1和BC01-89-1不仅含有来自小偃6号的14＋15优质亚基，而且其蛋白质含量、湿面筋含量和SDS沉降值等品质性状都得到显著改良。     

1BL/1RS易位系在我国小麦育种中的应用

采用SDS-PAGE和SCAR标记对我国小麦主产区近30年来主要推广品种和新近育成的部分品系共179份进行了1BL/1RS鉴定,结果表明：我国20世纪80年代后育成的小麦品种中约38%为1BL/1RS品种,其中北方冬麦区和黄淮冬麦区频率较高,分别为59%和42%;长江中下游冬麦区和西南冬麦区频率较低,均为20%;东北春麦区未发现1BL/1RS品种。大多     

53个小麦品种中1BL/1RS易位系的分子检测

为合理利用小麦种质资源,快速准确检测小麦品种中的1BL/1RS易位系,采用ω-secalin和Glu-B3两个特异性分子标记检测了1BL/1RS在53个小麦品种中的分布情况。正相关引物ω-secalin在TcLr26和大粒王等8个品种中检测到1076bp的特异性条带,在Thatcher及其它品种中未检测到特异性条带。负相关引物Glu-B3在TcLr26和大粒王等8个品种中未扩增到636bp条带,Thatcher和其它品种中能扩增出636bp条带。通过两个正负相关标记相互验证,获得一致的结果,表明大粒王、鲁夫16系、太空8号、太育28、温麦8号、冀麦30、北京837、牛朱特是1BL/1RS易位系。     

利用揉面特性鉴定小麦1BL/1RS易位系

1BL/1RS易位系曾广泛用于小麦农艺性状改良,但对加工品质有明显的负面影响。利用404份F₅至F₈高代品系(试验I)和175份山东省主栽品种及高代品系(试验II),研究1BL/1RS易位对小麦揉面参数的影响,分析不同高低分子量蛋白亚基(HWM/LWM-GS)背景下1BL/1RS的揉面特性,探讨利用揉面特性鉴定1BL/1RS易位系的方法。结果表明,1BL/1RS易位系的揉面时间、峰值带宽及峰后1 min带宽显著低于非1BL/1RS易位系,而衰落角和带宽比(峰值带宽/峰后1 min带宽)显著高于非1BL/1RS易位系,说明1BL/1RS易位导致小麦的揉面特性显著变劣。易位系的揉面谱带的主要特征为峰后1 min谱带急剧衰落并变窄,带宽比显著增大,而非1BL/1RS易位系的峰后谱带衰落、变窄平缓或者稳定时间较长,带宽比较小。带宽比1.6可作为判断易位系的有效指标,即大于或等于1.6为1BL/1RS易位系,小于1.6为非1BL/1RS易位系,准确率达85.2%(试验I)和96.8%(试验II)。尽管优质HWM-GS背景对Glu-B3j(1BL/1RS易位系)的揉面特性有一定正向补偿作用,但品质特性仍显著劣于其他Glu-B3位点,带宽比表现尤为突出。因此,揉面特性不仅能测定育种材料的面团流变学特性,而且还能有效鉴别1BL/1RS易位系。     

小麦–黑麦易位系T1BL·1RS在小麦品种中的分布及其与小麦赤霉病抗性的关联

黑麦1R染色体短臂(1RS)携带条锈病、叶锈病、秆锈病、白粉病和蚜虫等抗性基因。为了检测1RS上是否携带与赤霉病抗性相关的基因,本研究采用1RS特异标记Xscm9对192个来自不同国家的品种/系构成的小麦自然群体和1个重组自交系(RIL)群体(宁7840与Chokwang杂交的F_7群体,共184个系)进行了分子检测,并在2011 2013年采用单花滴注法于温室中进行赤霉病抗性鉴定。结果发现,自然群体中22个品种携带1RS,携带1RS的株系三季赤霉病平均病小穗率(PSS)均显著低于不携带1RS株系的PSS(P0.01),表明1RS对降低病小穗率有显著作用。分子标记和基因组原位杂交(GISH)检测结果表明,宁7840携带1RS。通过对宁7840/Chokwang衍生的RIL群体进行赤霉病抗性鉴定和基因型分析,发现不论主效赤霉病抗性基因Fhb1(标记Xsts142)存在与否,携带1RS株系的PSS显著低于不携带1RS株系的PSS(P0.01);方差分析表明,宁7840携带的Fhb1与1RS在赤霉病抗扩展性上无显著互作(P0.05)。因此认为,黑麦1RS染色体很可能携带赤霉病扩展抗性相关基因,与Fhb1基因有累加效应。     

小麦-簇毛麦染色体代换系、易位系Ⅴ染色体RAPD标记筛选

利用105条S系列和100条Operon随机引物,对小麦一簇毛麦代换系(6V／6A)、两个易位系(6VS／6AL,6VS／6DL)及亲本簇毛麦(VV)、硬粒小麦(AABB)、栽培小麦(AABBDD)的多态性进行了筛选分析。80．95％的S系列引物扩增出了结果,且条带较清晰;在100条OP系列引物中均扩增出结果,条带清晰可见。从205个随机引物中发现,只有1个引物OPW03在含有簇毛麦V染色体的4个材料中均扩增出l条约570bp的谱带,而在栽培小麦和硬粒小麦中没有发现。因此,可以推测这个分子标记(OPW03—570)是位于簇毛麦V染色体短臂上的。     

抗黄矮病小麦种质的分子标记

应用基因组原位杂交技术分析了抗小麦黄矮病种质的遗传组成,研究表明小麦一中间但麦草部分双二倍体无芒中4(2n=56)具有40条小麦染色体、5对中间僵麦草染色体、3对小麦/中间僵麦草易位染色体,其中1对是罗伯逊氏易位染色体。结果表明无芒中4与远中5的遗传组成有明显差异,是两种不同类型的材料。抗黄矮病小麦种质F940418, T10     

大白菜-结球甘蓝易位系外源染色体区段基因标记的开发与应用

为了利用基因标记对大白菜-结球甘蓝易位系进行鉴定,针对大白菜和结球甘蓝共线性基因序列差异位点设计引物,以大白菜85-1和结球甘蓝11-1为试材,进行了多态性标记的筛选,并在大白菜-结球甘蓝易位系、易位系自交后代及大白菜和结球甘蓝不同商品种间进行了可利用性鉴定。结果表明,根据大白菜和结球甘蓝263个共线性基因共设计特异引物171对,66对引物在大白菜和结球甘蓝间表现出多态性扩增,所占比例为38.60%。66个基因标记中,基于大白菜基因序列获得的2个和基于结球甘蓝基因序列获得的48个,可作为结球甘蓝相对大白菜特异的基因标记,并成功用于大白菜-结球甘蓝易位系AT1-41和AT1-47及AT1-47自交后代的鉴定。进一步利用这66个基因标记在4个大白菜和4个结球甘蓝商品种中进行了PCR扩增,有52个标记能将供试的大白菜品种和结球甘蓝品种完全鉴定出来,有11个标记在部分品种中表现出多态性。结果为深入研究大白菜-结球甘蓝易位系外源基因的表达、调控、互作和标记辅助育种奠定了基础。     

快速准确鉴定小麦1BL/1RS易位系新方法的研究

利用404份高代品系(试验Ⅰ)和175份山东省主栽品种及高代品系(试验Ⅱ),研究了1BL/1RS易位对小麦揉面参数的影响,探讨利用揉面特性鉴定1BL/1RS易位系的方法.结果表明,1BL/1RS易位导致小麦的揉面特性显著变劣,1BL/1RS易位系的揉面时间、峰值带宽及峰后1 min带宽显著低于非1BL/1RS易位系,而衰落角和带宽比(峰值带宽/峰后1 min带宽)显著高于非1BL/1RS易位系.易位系的揉面谱带的主要特征为峰后1 min谱带急剧衰落并变窄,带宽比显著增大.带宽比1.6可作为判断易位系的有效指标,即大于或等于1.6为1BL/1RS易位系,小于1.6为非1BL/1RS易位系,准确率达85.2%(试验Ⅰ)和96.8%(试验Ⅱ).因此,揉面图谱可作为快速有效鉴别1BL/1RS易位系的新方法.     

Development and application of a new codominant PCR marker for detecting 1BL·1RS wheat–rye chromosome translocations

The 1BL·1RS translocation has been widely used in wheat breeding programmes throughout the world. Unfortunately, this translocation has frequently resulted in unsatisfactory grain processing quality. Two primer combinations derived from the published sequence of a ω‐secalin gene on 1RS gave polymerase chain reaction (PCR) fragments 0.4 and 1.1 kb in size. Both fragments can be used to quickly detect 1BL·1RS translocations. By combining the PCR assay resulting in the 1.1‐kb fragment from 1RS and a PCR assay resulting in a 0.6‐kb fragment from the Glu‐B3 gene on 1BS, plants homozygous for the 1BL 1RS could clearly be distinguished from the heterozygous ones. This codominant marker was successfully applied to genotype a segregating F₂ population and a local cultivar collection.     

冬小麦种质矮孟牛及其衍生后代1BL/1RS的分子和生化标记鉴定

本研究以小麦骨干亲本矮孟牛及其33个衍生品种(系)为材料,利用低分子量(LMW)麦谷蛋白Glu-B3位点的STS-PCR标记、醇溶蛋白Gli-B1位点的SSR标记和黑麦碱SEC-1b位点的STS-PCR标记进行复合PCR,检测1BL/IRS易位.结果表明,矮孟牛Ⅱ、Ⅳ、Ⅴ、Ⅵ和Ⅶ型含有1BL/1RS染色体,矮孟牛Ⅰ和Ⅲ型不含1BL/1RS;在矮孟牛的33个衍生后代中,25个含1BL/1RS,其余8个则不含1BL/1RS.利用A-PAGE技术对上述材料进行了黑麦碱蛋白的检测,结果与复合PCR一致,两种方法相结合能准确的检测1BL/1RS.     

用荧光原位杂交检测小麦背景中的1B/1R易位

用黑麦总基因组ＤＮＡ做探针进行荧光原位杂交,检测小黑麦×普通小麦３个衍生系９３０５５３、９３０５６０和９３０６１２的黑麦染色质。荧光原位杂交显示这３个品系中都有１ＲＳ染色体臂与一小麦染色体臂发生易位,易位的断点在着丝点附近。在体细胞有丝分裂细胞周期的各时期中都可见到明显的杂交信号。１ＲＳ染色体臂在间期表现为线状杂交信号贯穿细胞核。Ｃ－分带表明３个受检易位系为１ＢＬ／１ＲＳ易位。     

Identification of Rye Chromosome 1R Translocations and Substitutions in Hexaploid Wheats Using Storage Proteins as Genetic Markers

Grain protein compositions of 106 advanced generation backcross lines from crosses involving ‘Amigo’ (1AL.1RS), ‘Aurora’, ‘Kavkaz’, ‘Skorospelka-35’ and ‘Sunbird’ (all 1BL.1RS) and ‘Gabo’ 1DL.1RS parents and 152 cultivars with unknown pedigree were analysed by one-dimensional SDS-PAGE. Eighty seven backcross lines and 16 cultivars carried one or other of these translocations, 2 cultivars had a 1R (1B) substitution, whereas 5 backcross lines were found to be heterogeneous for the 1BL.1RS translocation. The translocation lines were easily identified by the presence of secalins (Sec-1) controlled by rye chromosome arm IRS and a simultaneous loss of the gliadin (Gli-1) and/or triticin (Tri-1) protein bands controlled by the replaced wheat chromosome arm (1AS, 1BS or 1DS). Certain gliadins, showing no allelic variation among the genotypes analysed, were identified as markers for chromosome arms 1AS (M_r= 34 kd) and IBS (M_r= 42,33 kd). The whole chromosome substitutions 1R (1B) were recognized by scoring for the presence of Sec-1 and HMW secalin bands, Sec-3 (controlled by rye chromosome arm 1RL) and the absence of Gli-B1 and HMW glutenin subunits, Glu-B1 (controlled by wheat chromosome arm 1BL). The results have shown that protein electrophoresis provides a rapid and reliable technique for screening genotypes for these translocations and substitutions in a breeding programme.     

基因组原位杂交技术在植物研究中的应用

基因组原位杂交是以亲本之一的总基因组DNA做探针,另一亲本的基因组DNA做封阻,在荧光原位杂交技术的基础上发展起来的一种染色体/染色质检测技术。在其发展的十几年里,已在植物的基因组研究中发挥了重要的作用。应用这一技术可对多倍体中基因组之间的亲缘关系、基因组组成及起源进行研究;对杂交种中染色体组的组成进行分析;对代换系、附加系和易位系进行有效的鉴定,并对其中的外源染色体或染色体片段的来源、大小、数目及发生位点进行检测和定位。此外,利用基因组原位杂交技术还有助于确定物种间的同源性;研究杂交种中来源不同的染色质在核中的分布;探索B染色体的起源、染色体间的配对、重组、交换等现象。随着基因组荧光原位杂交技术体系的不断发展、完善和改进,其应用范围不断拓展,在植物基因组研究领域中发挥了越来越重要的作用。     

基于抑制消减杂交开发长穗偃麦草(Lophopyrum elongatum)特异分子标记

分别以二倍体长穗偃麦草和普通小麦中国春的基因组DNA作实验组和对照组,运用抑制消减杂交(SSH)技术去除2个基因组DNA之间的同源序列, 获得长穗偃麦草特异的DNA片段构建的单向抑制消减文库,并对随机克隆测序。根据测序结果设计引物,获得36个长穗偃麦草基因组特异分子标记,成功率高达69.2%。这些标记均能在具有长穗偃麦草E染色体的不同小麦背景和不同世代中稳定表现,可用于小麦背景中跟踪长穗偃麦草染色体或片段。     

基于SLAF-seq技术开发长穗偃麦草染色体特异分子标记

长穗偃麦草1E及7E染色体上带有重要的抗赤霉病基因, 开发大量相关染色体特异分子标记有助于准确定位抗性基因及获得可用于辅助育种紧密连锁的标记。基于SLAF-seq技术, 获得了368个长穗偃麦草1E染色体特异片段, 随机选取80个特异片段设计引物, 开发了20个长穗偃麦草1E染色体特异分子标记、2个长穗偃麦草基因组特异分子标记及26个其他特异分子标记, 效率达60%。用这些特异标记能稳定检测出不同小麦–长穗偃麦草衍生材料中的1E染色体或片段。通过标记与优良性状的共分离特性, 获得与相关基因紧密连锁的标记, 将为小麦抗性育种中的分子标记辅助选择提供依据。     

簇毛麦6V染色体短臂特异分子标记的开发和应用

为开发簇毛麦6V染色体短臂特异的分子标记,并利用这些标记对缺失系进行鉴定,选用11个RGA和17对STS引物进行多态性分析,其中1个RGA引物和1对STS引物在对普通小麦扬麦5号、簇毛麦及普通小麦-簇毛麦6VS/6AL易位系进行多态性分析时,分别检测到一条约1 000 bp和约800 bp的多态性片段,将这两个标记转化为稳定的特异性分子标记,分别命名为CINAU17-1086和CINAU18-₇₂₃。运用这两对引物对一系列材料进行扩增,只有含6V染色体短臂的材料才能扩增出相应的特异条带,表明这两个标记均位于簇毛麦6VS上。进一步利用簇毛麦6VS缺失添加系、易位系将CINAU17-₁₀₈₆标记定位在簇毛麦6VS FL0.58与FL0.70之间,将CINAU18-₇₂₃标记定位在簇毛麦6VS FL0.45与着丝粒之间。利用这两个特异标记对通过花粉辐射获得的部分簇毛麦6VS结构变异材料进行PCR鉴定,其结果与细胞学鉴定结果一致。CINAU17-₁₀₈₆和CINAU18-₇₂₃标记可用来快速检测和追踪导入普通小麦背景中的簇毛麦6VS染色体片段,并对缺失系的断点进行了初步界定。