兼抗全蚀病和白粉病小麦新种质的创制与鉴定

TaLTP5是从小麦中分离到的一个脂质转移蛋白编码基因。利用基因枪介导法将TaLTP5表达载体pA25-TaLTP5转入抗白粉病的小麦品种扬麦18 (含抗白粉病基因Pm21)中, 旨在选育兼抗全蚀病和白粉病的小麦新种质。对转基因小麦T₀~T₃代植株中引入TaLTP5基因进行分子检测和抗病性鉴定。PCR检测、Southern杂交分析结果表明, 外源TaLTP5基因已转入、整合到3个转基因小麦株系的基因组中, 并能稳定遗传; 荧光定量RT-PCR的分析以及全蚀病菌的接种与鉴定结果表明, 与受体小麦扬麦18相比, 这3个转基因小麦株系中TaLTP5表达量显著提高, 其对全蚀病的抗性也明显增强。对3个转基因株系的Pm21分子标记和白粉病抗性鉴定表明, 外源TaLTP5基因的导入没有影响受体小麦对白粉病抗性, 说明这些转基因株系为兼抗全蚀病和白粉病小麦新种质。     

水稻外源DNA导入系的创建及主要性状分析

通过花粉管通道法将稗草总体DNA和玉米总体DNA导入水稻受体R122中,获得的D1代变异频率分别高达1．487％和3．81％。对稳定的3个玉米DNA导入系和4个稗草DNA导入系研究表明,与受体R122相比,导入系在株型、株高、生育期、分蘖力、着粒密度、粒形、稃尖颜色、稻瘟病抗性、稻米品质、恢复力和耐储藏性等生物学性状方面发生了广泛的变异。同时讨论了外源DNA导入水稻的变异频率和在水稻育种中的应用前景。     

高粱DNA导入水稻后代主要性状分析

本研究利用花粉管通道法,将高粱无融合生殖系SSA-1 (Shanxi sorghum apomict-1)的全基因组DNA导入水稻‘辽盐28号’、‘辽盐6号’两个品种,子代的遗传性状发生了明显变化,经过连续自交选择和鉴定,获得了27个表型稳定的D_4代株系。通过田间种植,对导入株系的抽穗期、分蘖数、株高、千粒重等农艺性状的表型进行了统计分析。结果表明:D_4代株系的农艺性状存在广泛变异,部分D_4代株系茎秆、穗粒颜色更偏向供体高粱,表明高粱全基因组DNA成功导入受体细胞,并对受体基因的表达产生了影响,与受体亲本相比,导入株系在抽穗期、分蘖数、株高、每穗粒数、每穗粒重、穗长、千粒重等主要性状上都表现出明显变异。进一步对变异株系分析筛选有助于挖掘新种质材料,为选育水稻新品种提供丰富的种质资源。     

外源DNA导入小麦后代变异株系的酯酶同工酶分析

将抗白粉病的大麦ＤＮＡ导入感病的小麦品种后，获得了抗白粉病变异后代，对其中抗性稳定的５个株系子粒酯酶同工酶进行了分析，结果，在变异株系的ＥＳＴ酶谱中，检测到供体大麦所具有的酶带（即转基因酶带）和新的杂种酶带，从而证实了大麦基因（或ＤＮＡ片段）导入到受体中，并被受体细胞基因组整合与表达。     

玉米核DNA导入小麦获得矮秆优质和早熟二个新品系

用浸胚法将玉米核DNA导入小麦,从转化后的D2代和D3代10多种变异中筛选出矮秆(株高55cm)优质(籽粒蛋白质含量比对照提高2%、赖氨酸含量提高0.05%)和早熟〔比对照早熟5-8天)两个新品系,并能稳定遗传。经对供体、受体和转化后代进行RAPD和POD同工酶分析,证明供体DNA片段已进人受体并导致DNA重组,使后代基因组发生了变异。     

大豆黑农33DNA导入水稻恢复系R73的研究

用大豆黑农３３做供体，水稻恢复系Ｒ７３做受体，化粉管通道法进行外源ＤＮＡ导入。共处理颖花１５１朵，当代结实粒５２粒，Ｄ１代成苗２１株，获４株变异株，变异转化率７．７％。变异后代在抽期其株高，穗长、穗型、千粒重、每产粒娄航籽粒白质含量等性状均产生明显变异，经过儿代选择，Ｄ４代有２个株系的米质优于受体恢７３，其闰透明度高，垩白率低，具有很大的选择前途。     

离子束法导入大豆DNA小麦的蛋白质含量分析

为了提高小麦蛋白质含量,采用离子束介导法将'豫豆23号'(Glycine max)的基因组DNA导入普通小麦(Triticum aestivum L.)品种'中育5号'和'淮阴9628',获得了114株T1代高蛋白含量(15%)单株,蛋白质含量最高达21.44%,显著提高了受体亲本小麦蛋白质含量。从T1到T3代连续单株选择,获得了16个遗传上基本稳定的T3代株系。结果表明,离子束介导大豆DNA导入小麦,可显著提高转化后代株系的蛋白质含量。随着世代的提高群体蛋白含量有逐步提高的趋势,在T3代基本形成遗传稳定的高蛋白品系。该方法是小麦蛋白质含量改良的可行途径。     

小麦类甜蛋白基因的转化及转基因植株的抗病性分析

目前已克隆出许多类甜蛋白基因并成功转化马铃薯、水稻和小麦等植物,均可引起植株抗病性的提高。在以往的研究中我们从小麦中克隆了一个类甜蛋白基因(Ta-Tlp),该基因在高抗白粉病的小麦6VS/6AL易位系中能够高水平表达,推测它与白粉病抗性密切相关。为进一步研究该基因的功能,本研究构建了包含在ubi强启动子控制下的Ta-Tlp基因的表达载体pAHC-TlP,用基因枪将其导入小麦品种扬麦158的幼胚愈伤组织,在含除草剂的选择培养基上经两轮筛选和分化,获得再生抗性植株。对T0、T1和T2代植株进行PCR、Southern杂交与RT-PCR分析,结果表明Ta-Tlp基因已整合进受体基因组并且能够表达。对T0代及其衍生的T1代(来自6个T0代阳性株系的183个单株)和T2代(来自6个T0代阳性株系的241个单株)转化植株进行白粉病抗性鉴定,Ta-Tlp基因超量表达的转基因植株,能延缓白粉病发病进程,其白粉病抗性有一定提高。对T2代阳性转化植株进行赤霉病抗性鉴定表明,其抗性与受体对照相比无显著差异。     

粳稻DNA导入香糯稻农艺性状变异初步研究

以粳稻８７－４为供体，香糯稻３５－９０为受体，采用花粉管通道进行外源ＤＮＡ导入。当代结籽２６粒Ｄ１代实收单株３株，从Ｄ２代中选取８个单株，其抽穗期，株高，穗长，千粒重，粒色及籽粒蛋白质含量等出现比较明显变异，有一变异性还出现紫色颖尖，紫色叶耳及叶舌，上述变异说明外源ＤＮＡ已导入受体，并在子代中得到表达。     

外源DNA导入水稻后代变异性的SSR分析

采用花粉管通道法,将高粱DNA导入水稻,获得了34个稳定的变异品系,从60对SSR引物中筛选出17对,对供体高粱、受体水稻及其外源DNA导入后代稳定材料进行了SSR分析,结果表明,高粱DNA导入水稻可以引起广泛的变异,在分子水平上产生了遗传多样性,聚类分析可将其分为五类,各类有其特有的遗传变异性。接受外源DNA三个片断,两个片断及一个片断的株系分别被聚成一类,与其他类的遗传差异分别为0.467,0.389及0.347,变异程度依次递减;未接受外源DNA两个片断的株系被聚成另一类。因此,接受外源DNA片断的多寡是水稻后代稳定品系变异程度的基础,也是它们分类的标准。     

小麦多基因聚合体YW243的改良与利用

YW243是兼抗白粉、黄矮、三锈5种病害的普通小麦新种质。将其与农艺性状优良的丰产品种进行回交转育，选育出丰产、抗病的小麦新品系CB031、CB032、CB034和CB035。对这些新品系与YW243及回交亲本的抗性、品质、丰产性进行鉴定、比较分析，并用分子标记解析它们抗病性的遗传基础及其决定品质的高分子量麦谷蛋白亚基组成。结果表明，CB031是抗白粉病高产小麦新品系，至少含抗白粉病基因Pm2+6和高分子量麦谷蛋白亚基1, 7+9, 2+12；CB032和 CB034均为白粉病、条锈病免疫的小麦新品系，CB032至少含抗白粉病基因Pm2+Pm4+Pm21、抗条锈病基因YrX 4个基因和高分子量麦谷蛋白亚基7+9, 2+12；CB034至少含Pm21基因和高分子量麦谷蛋白亚基7+9, 5+10；CB035为免疫白粉病的优质小麦新品系，至少含Pm2+6+Pm21基因和高分子量麦谷蛋白亚基7+8, 2+12。CB031、CB032、CB034和CB035的穗粒性状、千粒重和秆高等农艺性状均较YW243有所改善。YW243是一个优良性状易于遗传、不良性状易于改造的育种亲本，有良好的应用前景。     

河南小麦新育成品种(系)白粉病抗性鉴定与分子标记检测

利用华北地区流行的白粉菌菌株E09和E20,分别对河南省小麦新品种(系)区域和预备试验参试材料908份(2009—2013年度)和412份(2009—2012年度)进行苗期白粉病抗性鉴定,同时利用与Pm2、Pm4a、Pm8和Pm21基因连锁的分子标记检测相关抗病基因的分布。结果显示,抗E09的材料占21.9%(199/908),抗E20的材料占9.5%(39/412),同时抗E09和E20的材料仅占3.6%(15/412)。在908份供试材料中,580份含有1BL/1RS,占63.9%,含Pm8或新的1RS来源抗白粉病基因;另有2份材料含6AL/6VS来源广谱抗白粉病基因Pm21,8份可能携带Pm2,2份可能含有Pm4a;有6份材料可能含有多个抗白粉病基因。表明河南省近年育成的小麦新品种(系)依然含有对我国白粉菌菌系有效的抗白粉病基因,但抗源遗传基础较窄,部分已经或正在丧失抗性,应加快引进和利用新的多样化抗病基因资源。     

1BL/1RS易位对小麦产量性状和白粉病抗性的影响及其QTL分析

用PH82-2/内乡188杂交后代240个F_5:6家系,按照α-lattice设计,分别种植在安阳、焦作和泰安,对产量和抗白粉病等性状进行了考察。利用SSR和蛋白标记对群体进行部分连锁作图,分析1BL/1RS易位对产量及其相关性状的遗传效应。结果表明,1BL/1RS易位系对产量、穗数/m²和抽穗期的影响不显著;易位系的千     

利用SNP芯片和BSA分析规模化定位小麦抗白粉病基因

规模化定位小麦品种携带的抗白粉病基因对于抗病性种质创新和新品种选育具有重要的意义。本研究采用Illumina Infinium iSelect 90k SNP芯片结合集群分离分析法(bulked segregate analysis,BSA)对36个河南省小麦新品系携带的抗白粉病基因进行了定位。SNP芯片检测表明,在24个小麦品系构建的抗、感池DNA间可检测到一个明显富集的SNP峰,表明其可能携带单一主效抗白粉病基因;在其他12个小麦品系构建的抗、感池DNA间可检测到多个SNP峰,推测其可能含多个抗白粉病基因。有26个小麦品系在2AL染色体上检测到的SNP数目最多,推测其携带位于2AL染色体上的Pm4b抗白粉病基因。开发出与2AL染色体上抗白粉病基因紧密连锁的分子标记Xwggc116,可用于这些小麦品系中抗白粉病基因的分子检测。研究结果表明高通量SNP分析技术平台可以用来规模化定位小麦品种中的抗白粉病基因,明确了河南省抗白粉病小麦品系中携带Pm2、Pm4b、Pm21和新1BL/1RS易位等有限的抗白粉病基因,抗病基因资源非常狭窄,亟需引进新的多样化抗病基因资源,拓宽遗传基础,培育抗病小麦新品种。     

Isolation, chromosomal location, and expression analysis of putative powdery mildew resistance genes in wheat (Triticum aestivum L.)

Special and degenerate primers are designed according to the conservative sequence of barley powdery mildew resistance genes Mla1, Mla6, and Mla13. Two wheat Mla-like orthologs, TaMla-2 and TaMla-3 are cloned and sequenced from the cDNA of wheat resistant-powdery mildew line TAM104R by RT-PCR method. TaMla-2 and TaMla-3 encode distinct but highly related coiled-coil nucleotide-binding site leucine-rich repeat type (NBS-LRR) resistant disease proteins and both reveal about 74 and 81% identity with amino acid sequence of Mla1, respectively. They are multiple copies in wheat genomes, one copy of them is mapped on wheat chromosome 1AL and two on 1BL using Chinese Spring nulli-tetra-somic lines and ditelosomic lines of 1A, 1B and 1D in southern analysis. This result suggests that may be the two Mla-like genes originated from the two diploid ancestral genomes, respectively. The expression pattern analysis of semi-quantitative PCR shows the TaMla genes are mainly expressed in leaf and sheath, and expression level is enhanced in organs infected by Erysiphe graminis, suggesting that TaMla-2 and TaMla-3 are powdery mildew resistance related-genes in wheat. Electronic Supplementary Material Supplementary material is available for this article at     

Isolation of wheat mutants with increased resistance to powdery mildew from small induced variant populations

Small variant wheat populations created by induced mutagenesis (n = 69) or adventitious regeneration (n = 66) were intensively screened for an altered response (compared to the parent variety ‘Guardian’) to the causal pathogen of powdery mildew in wheat, Blumeria graminis f. sp. tritici. Intensive field screening following natural infection of replicated plots of wheat lines over two years revealed a total of 13 mutants exhibiting significantly greater resistance than ‘Guardian’: eight from induced mutagenesis (11.6%) of the M2 population and five from adventitious regeneration (7.6%). Complete resistance was identified in two lines, (one (M66) developed following induced mutagenesis, and the other (SC240) by adventitious regeneration). The complete resistance in the induced mutant was stable over two generations and was associated with a high frequency of leaf flecking, and consequently a low grain yield. Resistance in SC240 proved to be unstable; SC240 exhibited complete resistance to powdery mildew in the SC₂ and SC₃ generations, but only 20% of the SC₄ plants were completely resistant, while the remainder were indistinguishable in mildew response to ‘Guardian’. The mildew response of all the SC₅ generation of SC240 was not significantly different from ‘Guardian’. Yield analysis of the thirteen mutants with increased resistance in the presence of powdery mildew indicated that eleven exhibitedgrain yields at least as high as that of ‘Guardian’, while the mutant M19 exhibited a yield significantly higher than that of ‘Guardian’. This revised version was published online in July 2006 with corrections to the Cover Date.     

Hordeum chilense resistance to powdery mildew and its potential use in cereal breeding

Summary Hordeum chilense is a wild barley with high crossability with Triticum, Hordeum and Secale. Its amphiploid with wheat, tritordeum, has potential as a new crop. H. chilense is highly resistant to the powdery mildew diseases of both wheat and barley. Whereas tritordeum is resistant to barley powdery mildew, its reaction to wheat powdery mildew is similar to that of its wheat parent. However H. chilense contributes to a reduced density of mildew colonies. This quantitative resistance of tritordeum is diluted at higher ploidy levels.     

小麦白粉病成株抗性和抗倒伏性及穗下节长度的QTL定位

由小麦品种花培3号和豫麦57杂交获得了DH群体168个株系, 利用305个SSR标记对白粉病成株抗性、抗倒伏性和穗下节长度进行了QTL定位研究。DH群体及两亲本于2005年和2006年种植于山东泰安, 2006年种于安徽宿州。利用基于混合线性模型的QTLNetwork 2.0软件, 共检测到12个加性效应位点和10对上位效应位点。在4D染色体上控制白粉病成株抗性的qApr4D, 贡献率为20.0%, 在各环境中稳定表达, 其抗病等位基因来源于抗病亲本豫麦57; 在7D染色体上控制小麦穗下节长度的qIlbs7D, 贡献率为12.9%, 在各环境中稳定表达。加性效应和上位效应对小麦白粉病成株抗性、抗倒伏性和穗下节长度的遗传起重要作用, 并且基因与环境常常具有互作效应。以上两个QTL可分别用于小麦白粉病成株抗性和穗下节长度的分子标记辅助选择。     

品种混种控制小麦白粉病及其对小麦产量和蛋白质含量的影响

研究品种混种对控制小麦白粉病的效果以及对产量及蛋白质含量的影响,可为利用品种多样性持续控制白粉病提供理论依据及技术支持。2011—2012和2012—2013年度选用抗病性不同、遗传背景有较大差异的8个小麦生产品种,按每个组合3~8个品种进行田间混种,人工接种白粉菌混合菌株,比较品种混种对小麦白粉病的病害流行曲线下面积以及小麦产量、粗蛋白含量和千粒重的影响。结果表明,混种组分品种的数量对防效有影响,其中以4个品种混种的防病效果最好,但当品种数达到7个及以上时,混种也显示出较好的控病效果。2011—2012年度混种组合中有防效的占42.4%,相对防效为1.2%~26.8%,约50%的混种组合表现增产,增产幅度为0.2%~14.6%;2012—2013年度有防治效果的组合占75.0%,相对防效1.8%~45.4%,约71%的混种组合表现增产,增产范围为0.9%~16.6%。供试品种中周麦18总体表现最好,并且与其他品种混种后对控制小麦白粉病、增加产量和粗蛋白含量均有正向效应。不同混种组分品种间存在互作,其互作对病害控制及产量均有影响。