小麦抗坏血酸过氧化物酶TaAPX基因克隆与表达分析

为了研究非生物胁迫处理下小麦抗坏血酸过氧化物酶(APX)的作用,以小麦百农207为试验材料,根据小麦APX基因序列,采用RT-PCR技术对小麦APX基因进行克隆、生物信息学分析及组织表达模式分析;对小麦进行非生物胁迫处理,分析小麦APX基因在环境胁迫条件下的表达特征。结果表明,TaAPX基因包含876 bp的开放阅读框,编码1个291个氨基酸组成的蛋白质,分子质量为31.73 ku,等电点为7.74,分子式C_(1417)H_(2246)N_(394)O_(423)S_5,TaAPX可能是两性蛋白,无信号肽,为非分泌蛋白。蛋白质序列比对和进化树分析表明,小麦与大麦的APX编码蛋白的氨基酸全长序列相似性最高达到97.25%,亲缘关系最近。实时荧光定量PCR分析表明,TaAPX在小麦幼根、茎、茎节、幼叶、叶鞘、雌蕊和雄蕊中均有表达,其中在幼叶中表达量最高,其次是茎、茎节,在幼根、叶鞘中表达量较低,在雌、雄蕊中表达量最低。在非生物胁迫条件下该基因受干旱、低温胁迫表达增强,而在NaCl胁迫和渗透胁迫下表达降低。综上,获得了TaAPX基因的编码区序列,分析发现其响应干旱、低温和盐等逆境胁迫,提示该基因可能与小麦抗逆境机制密切相关。     

盐胁迫下野大麦耐盐生理机制初探

以盐生植物野大麦、甜土植物中国春小麦为材料,研究了NaCl胁迫对野大麦、小麦幼苗叶片质膜透性、含水量、地上和根部离子含量、脯氨酸含量、磷酸烯醇式丙酮酸羧化酶(PEPCase)活性的影响。结果表明,随盐胁迫浓度增加,野大麦的细胞膜透性、Na 含量、脯氨酸含量、Na /K 、PEPCase活性增加,含水量、K 含量下降;但在相同盐胁迫条件下野大麦地上部和根部Na 含量明显低于小麦,而根中K 含量高于小麦,表明野大麦可能具有拒绝吸收Na 和维持高K 含量的能力;野大麦的脯氨酸含量增加幅度小于小麦,表明在盐胁迫下野大麦不是通过脯氨酸的积累来达到体内渗透平衡的;野大麦PEPCase活性增加明显高于小麦,说明提高光合效率可能是野大麦实现盐适应的主要措施之一。     

大麦多节矮秆性状的研究——II.多节矮秆性状的染色体定位

采用14个大麦染色体标记性状材料,对大麦突变体76-2104进行了多节矮秆性状在染色体上的定位研究。研究结果表明:(1)多节矮秆性状分别由一对隐性基因控制。(2)控制多节矮秆两对性状的基因位于第四染色体上。长节间矮生(Sid)与多节的交换值为12.41士2.05%。三叉芒K与多节、矮秆两对性状之间的交换值分别为47.80士4.07%和42.26     

大麦多节矮秆性状的研究——Ⅱ.多节矮秆性状的染色体定位

采用14个大麦染色体标记性状材料,对大麦突变体76-2104进行了多节矮秆性状在染色体上的定位研究.研究结果表明:(1)多节矮秆性状分别由一对隐性基因控制.(2)控制多节矮秆两对性状的基因位于第四染色体上.长节间矮生(sid)与多节的交换值为12.41±2.05%.三叉芒K与多节、矮秆两对性状之间的交换值分别为47.80±4.07%和42.26±3.85%.(3)在F_2代和追踪的F_3代中,出现了正常矮秆和多节高秆两种不同于父母本的重组类型,再次确证多节和矮秆两对性状并非一因多效,而呈紧密连锁.据估算,多节与矮秆两对性状之间的交换值在不同组合表现为4.46～12.51之间.所分离出的正常节矮秆重组体在大麦育种中可作为矮源加以利用.     

小大麦远缘杂交种研究进展

小麦是我国播种面积仅次于水稻的第二大作物,小麦生产对于发展经济,提高人民生活水平具有重要意义。利用远缘杂交,将小麦近缘种的有益基因导入普通小麦,拓宽小麦遗传背景,创造新的优异种质资源是小麦育种获得新突破步入新台阶的重要途径。大麦具有早熟、多花多粒、耐盐碱、抗穗发芽、赖氨酸含量高、适宜晚播、受干热风影响小,对小麦锈病、叶枯病、白粉病、黄矮病等有较高抗性等特性。将这些优良性状导入小麦,对丰富小麦遗传种质资源、提高小麦育种水平具有重要意义。本文较为详细地介绍了从1896年至今小大麦杂交的研究历程,对小大麦杂交困难的原因及克服方法、杂种后代的应用进行了着重介绍,以期为进一步进行小大麦远缘杂交提供理论参考。     

大麦多节矮秆性状的研究

对大麦突变体７６－２１０４多节矮秆性状的遗传研究表明：突变体７６－２１０４的多节与矮秆性状均符合一对隐性主基因的遗传，多节矮秆性状的遗传确属连锁的两基因控制。多节矮秆性状与单株穗数无明显相关，但对每穗粒数，每穗粒数和千粒重有显著的变劣作用。最后，探讨了突变体７６－２１０４在育种上利用的前景。     

小麦抗病关键生物技术研究获突破

<正>白粉病是小麦的主要病害之一,严重影响到小麦的产量和品质,培育出对白粉病具有持久、广谱、高抗特性的小麦抗病品种一直是育种上的重大挑战。在与小麦亲缘关系较近的大麦中,已知MLO基因的功能缺失突变使其对白粉病产生广谱和持久的抗性。这种抗性在生产上已成功应用了三十多年还没有被打破。但是,由于小麦和大麦之间存在生殖隔离,难以进行杂交育种,大麦的这种优良性状不能直接为小麦所用。     

非生物胁迫条件小麦根系性状的遗传学基础研究进展

作物根系与水肥利用密切相关,发掘根系性状相关遗传位点或候选基因,对于培育适宜特定土壤环境的小麦新品种具有重要意义。为系统了解低氮磷供应、盐碱、干旱等非生物胁迫对根系的影响,以及小麦根系性状遗传定位进展,本研究对近几十年相关文献进行了调研。发现尽管目前对小麦根系性状遗传解析工作已有较多报道,但许多根系性状QTL区间在不同研究间难以吻合,限制了分子标记开发和候选基因的发掘。随着高密度SNP芯片的开发及全基因组重测序技术的发展,今后整合"表型组"、"基因组"、"转录组"和"代谢组"对特定环境条件下小麦根系性状进行解析,可快速、高效地发掘特定环境条件下的优异等位变异和候选基因。本研究对于了解非生物胁迫条件小麦根系性状的遗传学基础具有参考价值。     

干旱和盐胁迫中大麦实时定量PCR内参基因的筛选

为筛选大麦中干旱和盐胁迫条件下适宜的实时定量PCR内参基因,我们对栽培大麦23-19和野生大麦4-3进行了3种不同的胁迫处理:不浇水自然干旱、30%PEG干旱胁迫、0.4 mol/L Na Cl盐胁迫,用内参分析软件Ge Norm和Norm Finder分析比较了6种常用内参基因ubiquitin、a-tubulin 2、Actin、ARF1、EF1a、SAM在不同组织部位的表达稳定性,并以筛选到的稳定内参分析了胁迫诱导表达基因DHN1的表达情况。结果显示:筛选内参基因时,将所有实验数据综合在一起分析,未能找到稳定表达的内参基因及其组合;按根、茎、叶进行内参基因的筛选发现不同的组织部位、在不同的胁迫处理下,稳定表达的内参基因不完全相同;叶片中内参基因的表达稳定性最为一致,ubiquitin、Actin和ARF1在3种不同的胁迫处理下均有较为稳定的表达。以筛选到的内参基因ubiquitin、Actin和ARF1分析DHN1的表达情况,结果与植物的生长表现吻合。研究结果表明同时考虑太多的变量组合(如不同胁迫,不同组织)不易筛选到稳定表达的内参基因,建议在进行实时定量PCR研究之前根据具体的实验条件先对内参基因进行筛选。叶片适宜作为组织材料、ubiquitin、Actin和ARF1适宜作为内参基因组合对干旱和盐胁迫下野生大麦和栽培大麦进行实时定量PCR研究。     

小麦与大麦杂种幼胚离体培养研究

小麦和大麦是世界上两大麦类栽培作物，二者亲缘关系较远，杂交极不易成功。本文通过生物组培技术，将杂种幼胚离体培养获得杂交种，从而克服小、大麦远缘杂交不育性，把大麦的优良性状引入小麦，对小麦育种有重要意义。     

抗穗发芽2D/2H小大麦易位系的鉴定和应用研究

大麦2H染色体长臂上的Isa-H基因控制α-淀粉酶抑制蛋白的合成，减轻高α-淀粉酶活性对小麦穗发芽的不利影响。为了检测小大麦杂交后代中有无大麦Isa-H基因导入，利用染色体C-分带和原位杂交技术相结合对所创制的2H小大麦异附加系WBA9812和易位系WBT371进行了鉴定，以完整麦穗吸水保湿发芽法测定穗发芽的抗性，结合农艺性状观测，选育出具有抗穗发芽等优异特性的小大麦新种质。分析结果表明：WBT371是2D／2H易位系，抗小麦穗发芽。WBT371为进一步培育抗穗发芽小麦新品种创造了宝贵的种质资源。     

富集小麦磷胁迫响应基因的cDNA差减文库构建和部分ESTs的功能鉴定

植物在形态学和生化代谢水平上对低磷胁迫逆境的响应,是特异表达基因在时空上精细协同作用的结果.以前期工作中鉴定的磷高效小麦品种石新828为材料.构建了富集不同低磷处理时间点特异表达基因的根系cDNA差减抑制杂交文库.获得的克隆总数为2 682个.对随机选取的文库克隆研究发现,克隆中插入的片段长度为250～750 bp.测序结果和功能比对发现,具有功能比对结果的克隆比例为70%,其中部分分别与小麦、大麦、水稻、玉米和拟南芥等植物种属高度同源,参与转录调控、蛋白质合成和代谢等多个生物学过程.该富集低磷胁迫响应基因文库为进一步鉴定小麦响应磷胁迫逆境的基因调控网络和克隆重要的磷高效相关基因奠定了坚实的基础.     

野生大麦的抗旱性及其在大麦遗传改良中的应用

干旱是主要的非生物胁迫性灾害,极大地威胁到全球的粮食供应,是影响农业生产的最重要因素之一。因此,培育抗旱性植物是解决干旱危害和粮食危机的根本途径。野生大麦已经适应广泛的干旱环境并具有丰富的遗传多样性,它们的抗旱基因与抗旱相关数量性状位点(QTLs)已经确定,对改良大麦抗旱性有巨大的潜力。综述了野生大麦的抗旱性及其在大麦改良中的应用,并对大麦抗旱育种中存在的问题以及今后发展方向进行了展望。     

作物产量性状QTL定位的研究现状及应用前景

作物的许多农艺性状和经济性状是数量性状。研究作物数量性状遗传对农作物育种具有十分重要的意义。本文综述了数量性状基因座QTL（quantitative trait locus）定位的原理和常用方法及分子标记在水稻、小麦、玉米、棉花、大豆、番茄、大麦和油菜等重要作物产量性状基因定位中的研究现状,并对目前产量性状QTL定位存在的问题和发展前景进行了探讨     

小麦白粉病菌诱导的TaWRKY34基因的鉴定与分析

WRKY转录因子在植物抗病防卫反应中发挥重要作用。利用cDNA宏阵列(macroarray)和RT-PCR相结合的方法,从小麦全长cDNA文库的WRKY转录因子中筛选出一个应答小麦白粉病菌胁迫的TaWRKY34转录因子,该基因编码464个氨基酸。染色体定位分析表明,该转录因子位于小麦第一同源群染色体的短臂上,并且只在细胞核中表达。其蛋白序列与拟南芥、大麦和葡萄抗病相关WRKY转录因子的亲缘关系较近,与其中的3个WRKY基因具有相似的表达模式。TaWRKY34在Pm16/北京8377抗白粉病近等基因系中,对小麦白粉病菌、水杨酸和茉莉酸诱导的表达模式存在差异。TaWRKY34可能与小麦对白粉菌的抗性有关。     

转录因子基因TaWRKY72b-1的克隆，表达及在烟草中表达对植株磷效率的影响

在富集低磷胁迫特异表达基因的小麦根系cDNA差减杂交文库中，鉴定了1个与拟南芥WRKY75同源的小麦WRKY型转录因子基因表达序列标签(EST)。依据该EST序列高度同源的小麦WRKY72b序列，克隆了对应基因TaWRKY72b-1。TaWRKY72b-1与WRKY72b在cDNA序列上有2个碱基的差异，但编码氨基酸没有改变。TaWRKY72b-1开放阅读框为621 bp，编码206个氨基酸残基，氨基酸组成上含有保守的WRKY基序和C2H2基序。系统进化分析表明，TaWRKY72b-1与小麦WRKY72a和大麦WRKY12可能来自相同的祖先。与对照供磷水平(2 mmol L^-1 P)相比，低磷处理使根叶中TaWRKY72b-1的转录本数量均明显增多。表明TaWRKY72b-1对低磷胁迫逆境产生了明显的应答作用。TaWRKY72b-1在烟草中表达表明，低磷胁迫条件下，高表达TaWRKY72b-1的烟草植株干重、单株磷累积量和磷利用效率均较对照明显增加。因此，TaWRKY72b-1基因在改善低磷胁迫下作物的磷效率中可能具有较重要的应用价值。     

锈病抗性基因Lr37-Yr17-Sr38聚积的PCR检测及其在培育硬粒红皮春小麦等基因系中的应用

具有与A、B和D基因组有关的基因组的二倍体物种提供了一个能用于增加小麦遗传多样性性状的基因库。栽培小麦的基因库已大量利用，因此在六倍体种质中寻找新的抗性基因变得更加困难。为了采用新的抗性基因来防御不同病原群体的不断演变，减少小麦生产过程中杀菌剂的使用，小麦野生亲缘种能用作病害抗性资源。     

普通小麦与野生大麦的属间杂交

通过活体/离体幼胚培养获得了智利大麦(Hordeum chilense,2n=2x=14)、海大麦(H.marinum,2n=2x=14)及平展大麦(H.depressum,2n=4x=28)与普通小麦(Triticum aestivum,2n=6x=42)之间的属间杂种。智利大麦×小麦及海大麦×小麦杂种在形态上偏向父本小麦,而平展大麦×小麦杂种除穗部性状外,其形态明显偏向母本。所有杂种均自交不孕     

四倍体小麦矮秆基因的赤霉素敏感性及对农艺性状的影响

为明确四倍体小麦矮秆基因Rht14、Rht16和Rht18的赤霉素敏感性及其对小麦农艺性状的影响,促进这些矮秆基因的合理利用。选用分别含有Rht14、Rht16和Rht18的四倍体小麦近等基因系ANW16D(Rht14)、ANW16F(Rht16)、ANW16G(Rht18)及其高秆轮回亲本LD222以及六倍体小麦中国春(Chinese spring),测量其不同浓度GA3处理下小麦的株高,计算赤霉素敏感系数(GRI)并推断3种矮秆小麦的赤霉素反应类型。在成熟期对LD222近等基因系小麦的农艺性状如株高、穗长、主穗穗下第一茎节(P-1)节间长、节间表皮细胞、种子表皮细胞及种子体积等进行测量,分析Rht14、Rht16、Rht18这3个矮秆基因对小麦这些农艺性状的效应。结果表明,ANW16D、ANW16F和ANW16G这3个矮秆小麦株高恢复到正常LD222株高的最适GA3浓度为10-4mol/L;3个矮秆品种均为赤霉素敏感型且敏感性大小为中国春ANW16GANW16FANW16DLD222;Rht14、Rht16、Rht18均是通过降低主穗穗下第一茎节(P-1)节间长度来使小麦株高降低,降低效应为Rht18Rht16Rht14;它们降低小麦株高的根本原因均是缩短了小麦节间表皮细胞长度且缩短效应与降低株高效应一致;3个矮秆基因均在降低小麦株高的同时不影响种子的体积。     

矮秆糯小麦株高及各节间长度与产量性状遗传研究

为了深入了解矮秆糯小麦材料的遗传规律,以4个矮秆糯小麦材料为母本,5个高产小麦为父本,采用不完全双列杂交设计,对小麦13个农艺性状进行遗传分析。结果表明：13个农艺性状的表现都是由加性和非加性基因共同决定的。13个性状遗传力均较高,除倒3节间长、倒4节间长、倒5节间长、退化小穗和千粒质量5个性状外,其余性状主要由加性基因决定。除结实小穗外,其余各性状的GCV均较大,表明对其选择和改良的潜力较大。株高及各节间长与各产量农艺性状一般配合力间存在不同程度的依存关系。指出小麦高产育种应注意协调好穗下节长与株高之间的关系,各节间长度与单株穗数、穗粒数和千粒质量的关系,从而实现糯小麦高产稳产的育种目标。