小麦-十倍体长穗偃麦草双重异代换系的分子细胞遗传学及抗条锈病鉴定

十倍体长穗偃麦草[Thinopyrum ponticum(Popd.) Barkworth and Dewey]具有抗寒、抗旱、耐盐碱、茎秆粗壮、穗长花多等优异性状,是小麦遗传改良的重要基因资源。本课题组从小麦与十倍体长穗偃麦草的杂交后代中筛选出一份抗条锈病的衍生系CH18067,本研究对其进行形态学、细胞学、原位杂交、分子标记、抗条锈病性等综合鉴定。细胞学观察结果显示,CH18067的体细胞染色体数目为42条,在减数分裂中期Ⅰ的染色体构型为2n=21Ⅱ,在减数分裂后期Ⅰ同源染色体可均等分离,表明其细胞学遗传稳定。利用寡核苷酸探针Oligo-pTa535(红色)和Oligo-pSc119.2(绿色)对CH18067进行FISH鉴定,结果显示,CH18067缺失小麦2D和4D染色体,同时含有2对具有特殊带型的染色体;通过对CH18067进行FISH-GISH、mc-GISH、液相芯片以及染色体核型分析,发现2对具有特殊带型的染色体中,在长臂和短臂末端均呈现Oligo-pTa535探针红色带型的染色体为十倍体长穗偃麦草的2J染色体,在着丝粒位置和长臂末端均呈现Oligo-pTa535探针红...     

普通小麦异代换系

本文综述了普通小麦异代换系的选育方法,细胞学稳定性、鉴定方法和进一步改良利用的途径.     

一个小麦—中间偃麦草异代换系抗条锈病的遗传研究

利用缺体回交法,以阿勃3D缺体为母本、中4为父本培育出的小麦-中间偃麦草异代换系N9025-3-3-2-1-1在形态学和细胞学上已基本稳定,染色体构型为2n=42=21",测交杂种F1减数分裂中期Ⅰ染色体构型为2n=20"+2'.该系对目前的条锈病流行小种和新小种均表现高抗至免疫,抗性来自中间偃麦草.为进一步研究该系的条锈病抗性遗传规律,以对条中32感染的小偃6号、中国春和阿勃分别与其杂交,F1套袋自交,F2代调查统计并分析其抗性分离情况.χ2符合性测验结果表明小麦一偃麦草异代换系N9025-3-3-2-1-1的后代植株对条中32的抗性以31分离,即表明该代换系对条中32的抗性由一对完全显性等位基因控制.     

小麦异代换系在小麦育种工作中利用途径的尝试与探讨

小麦异代换系是育种的宝贵种质资源，重视开发利用小麦异代换系种质资源，对小麦育种具有重要意义。本文根据国内外有关研究资料及我所初步研究工作，对小麦异代换系在小麦育种中有利用技术问题进行了探讨。     

小麦-长穗偃麦草T7BS·7EL易位系鉴定及7EL小片段易位诱导

为了有效利用含二倍体长穗偃麦草7E染色体的种质材料,利用荧光原位杂交和分子标记技术以及赤霉病抗性评价,对从中国春-二倍体长穗偃麦草7E代换系DS7E（7B）与扬麦16杂交的F₂种子辐射后代中选育的小麦-长穗偃麦草易位系TW-7EL2进行了鉴定。荧光原位杂交（FISH）结果表明,易位染色体的小麦染色体片段与小麦7B短臂的杂交信号相似;分子标记检测结果表明,在易位系中能够扩增出7EL特异条带,但缺失小麦7BL特异条带。综合上述结果,将该易位系命名为T7BS·7EL。且其赤霉病抗性显著高于中国春和扬麦16,与苏麦3号接近,是小麦赤霉病抗病育种的新种质。继续利用1 200 rad 60Co-γ射线辐射处理易位系T7BS·7EL的成熟花粉并授予扬麦158,从其纯合易位系的辐射后代M₁中检测到长穗偃麦草7EL染色体的小片段中间插入易位、顶端易位和7EL染色体缺失等结构变异的单株15株,诱变频率为15.62%,表明利用小麦-长穗偃麦草整臂易位系进行成熟花粉辐射,可以高效诱导产生小片段易位材料。     

小麦异代换系在小麦育种工作中利用途径的尝试与探讨

小麦异代换系是育种的宝贵种质资源。重视开发利用小麦异代换系种质资源，对小麦育种具有重要意义。本文根据国内外有关研究资料及我所初步研究工作，对小麦异代换系在小麦育种中的利用技术问题进行了探讨。     

小麦-中间偃麦草代换系中233的分子细胞学鉴定

为了从小麦-中间偃麦草衍生后代中获得具有优良性状的新种质,利用细胞学和分子标记技术对中间偃麦草衍生系中233进行鉴定。结果表明,中233的根尖细胞染色体数为2n=42,花粉母细胞减数分裂中期Ⅰ的染色体通常配成21个二价体。以中间偃麦草基因组DNA为探针、中国春基因组DNA为封阻进行基因组原位杂交(GISH)分析发现,中233含有2条中间偃麦草染色体和40条小麦染色体,在减数分裂中期I,两条中间偃麦草染色体可以正常配对。利用D基因组特异探针pAs1进行荧光原位杂交(FISH)分析发现,中233缺少了一对小麦的2D染色体。分子标记鉴定进一步表明,中233的1对小麦2D染色体被中间偃麦草染色体所代换。说明中233是一个细胞学稳定的小麦-中间偃麦草二体代换系,初步推断其可能携带有中间偃麦草的优异基因。     

小麦 长穗偃麦草二体代换系（DS3Ee DS4Ee）光合特性研究

为了确定长穗偃麦草3Ee、4Ee染色体是否含有小麦育种所需要的高光效基因,以小麦中国春-长穗偃麦草二体代换系(DS3Ee、DS4Ee)为材料,分析了这两种外源染色体导入后小麦光合特性的变化.结果表明,与中国春相比,DS3Ee (3B)、DS4Ee(4A、4B、4D)开花期旗叶光合速率较低,而光合速率高值持续时间较长,其较低的光合速率与其较低的光反应能力(Fv/Fm、ΦPSⅡ、ETR)、气孔导度及胞间CO2浓度有关;DS3Ee (3D)具有较高的光合速率和光合速率高值持续时间,但较高的光合速率与气孔导度和光反应能力无关.长穗偃麦草3Ee、4Ee可能含有改良小麦光合作用的高光效基因,DS3Ee (3D)在光合速率和光合时间方面可以利用,DS4Ee在光合持续时间方面可以利用.     

小麦与长穗偃麦草(高冰草)体细胞杂种后代的性状变异及选育

为了解远缘小麦体细胞杂种后代遗传变异的特点,对普通小麦和长穗偃麦草[高冰草Ag ropy ronelong atum Host(N evsk i)]的体细胞杂种后代进行了多年的观察、比较和研究,发现体细胞杂种后代变异谱广泛,变异幅度大(达120%),杂种后代性状稳定时间短,遗传性稳定,杂种后代还出现了多种新的高分子量谷蛋白亚基(HMW-GS)。说明将长穗偃麦草的遗传物质通过细胞杂交技术导入了普通小麦,为小麦品质改良提供了优异基因,既丰富了小麦遗传背景,又可使杂种后代较快地稳定,可以利用杂种后代培育出优良品种和种质材料。本研究已培育出几个新品系和不同类型的新种质。     

一个黑麦碱基因Sec-1表达缺失的抗白粉病新材料的鉴定和抗源分析

小麦品系1002是经多年自交繁衍形成的稳定品系,对当前生产上流行的白粉菌生理小种表现苗期和成株期免疫抗性。为深入了解1002白粉病抗性的遗传基础,本研究对其抗性来源、遗传特性和细胞学背景进行了分析。结果表明,1002的白粉病抗性受一对显性基因控制,细胞核遗传,并能在感病品种中有效表达,与感病品种杂交F1代表现为免疫。1002是一个不含有中间偃麦草和簇毛麦遗传背景的黑麦碱基因Sec-1表达缺失的1BL/1RS易位系,其白粉病抗性基因与1BL/1RS染色体无关,与当前有效的白粉病抗性基因Pm37、Pm40、Pm43、PmCN17和PmL962并不相同。因此,推断1002携带一个新的抗白粉病基因。     

小麦品种(系)的白粉病抗性鉴定及分子标记的实用性评价

为评价抗白粉病基因分子标记在标记辅助育种中的实用性,以含已知抗白粉病基因的材料为对照,对来源于我国11个小麦主产省份的145个小麦品种(系)进行了苗期白粉病抗性鉴定,并检测了9个小麦抗白粉病基因的分子标记Xcfd81-5D(Pm2)、Pm4a/b(Pm4)、Xwg996(Pm6)、LAG95(Pm8Pm17)、CAU196(Pm12)、UTV14(Pm13)、Xgwm159-5B(Pm16)、Pm21D/E(Pm21)和Xgwm337(Pm24)在上述材料中的扩增情况。结果表明,在供试材料中,Pm8基因的分布频率达52.4%,但该基因已丧失抗性;Pm2、Pm4、Pm6、Pm12、Pm13、Pm16、Pm17、Pm21和Pm24基因抗性好,但在供试材料中的分布频率仅介于0~9.7%。抗性达高抗以上水平的品种含有的抗病基因主要为Pm2、Pm21和Pm24;有些抗病品种的遗传基础尚不清楚。根据抗性和分子鉴定的一致性差异可将供试小麦品种(系)分为4种类型:(Ⅰ)分子标记检测和表型鉴定均为阳性;(Ⅱ)表型鉴定呈阳性,但分子标记检测为阴性;(Ⅲ)分子标记检测呈阳性,但表型鉴定为阴性;(Ⅳ)分子标记检测和抗性鉴定均为阴性。分子标记可用于Ⅰ、Ⅱ、Ⅳ型材料中目标基因的选择,而无法用于Ⅲ型材料。表型和分子标记检测符合度高的分子标记UTV14(Pm13)、Pm21D/E(Pm21)实用性好。上述结果为开展抗白粉病分子育种提供了重要的参考。     

抗条锈病普通小麦-中间偃麦草7St二体异附加系的分子细胞遗传学鉴定

中间偃麦草（Thinopyrum intermedium）携带很多优异基因,是小麦重要的三级基因库。为了将中间偃麦草的优异基因导入小麦,以普通小麦品种阿勃的缺体系为母本,以普通小麦-中间偃麦草部分双二倍体远中4为父本,通过远缘杂交,获得普通小麦-中间偃麦草衍生系ES-24,并对其进行形态学、细胞学、原位杂交、分子标记、抗病性等综合鉴定。细胞学观察结果显示,ES-24有44条染色体,其减数分裂中期I染色体构型为2n=22Ⅱ, 且在减数分裂后期Ⅰ可均等分离,表明其可以稳定遗传。原位杂交和分子标记结果表明,ES-24含有42条普通小麦染色体和1对来自中间偃麦草的7St染色体,并利用Oligo-pTa535得到了7St染色体的FISH核型。条锈病抗性鉴定表明,ES-24在苗期和成熟期均对条锈病表现为高抗。综上结果表明,ES-24是高抗条锈病的普通小麦-中间偃麦草7St二体异附加系,可以作为小麦抗病育种的潜在中间材料。     

意大利硬粒小麦和面包小麦推广品种对白粉病的抗性

本文介绍了意大利近年来小麦主要推广品种（80个硬粒小麦品种和7 3个面包小麦品种）1992－1996年在田间对白粉病的成株抗性情况，和13个意大利硬粒小麦和20个面包小麦品种及11个中国小麦品种（系）用意大利10个主要菌系进行的苗期抗性鉴定情况。在田间成株抗性监测中，12．2％和58．9％的硬粒小麦品种和面包小麦器分别表现抗病或中抗；在苗期抗性鉴定中，参试的很多中国品种（系）对大部分意大利菌株表现免疫、近免疫或高抗。由于意大利小麦品种或含有其亲本血缘的中国品种曾经在我国小麦育种和生产中起过比较重要的作用，因此希望这些信息对育种和植病工作者有所帮助。     

小麦-卵穗山羊草衍生后代的SSR分子标记鉴定和白粉病抗性评价

山羊草属植物是普通小麦改良过程中重要的有益基因来源,小麦的许多抗病虫、抗逆基因都来源于山羊草属植物。本研究利用杂交和回交的方法,成功获得了19株小麦-卵穗山羊草衍生后代,实验选取均匀分布于小麦各条染色体的SSR标记400个,对三个亲本(中国春、卵穗山羊草和陕优225)以及19株衍生后代进行分子标记特异性分析,结果表明,341个标记可以在卵穗山羊草中扩增出条带,说明SSR标记在山羊草中位点丰富;20个标记可以在卵穗山羊草中扩增出特异条带,说明在卵穗山羊草中有不同于另外两个亲本的特异SSR位点;将20个在卵穗山羊草亲本中有特异条带的标记应用于19株衍生后代中,发现有10个标记可以在衍生后代中扩增出特异条带,说明19株衍生后代中全部含有卵穗山羊草的遗传物质,这些特异引物可以继续应用于后代的检测中。本实验还对3个亲本材料和19株衍生后代进行了成株期白粉病抗性鉴定,结果显示,中国春和陕优225都是9级高感,卵穗山羊草是0级免疫,19株衍生后代中有3株(1-1,1-2,1-3)分别是7、8和8级感病,其余均为0级免疫,说明衍生后代的白粉病抗性完全遗传自卵穗山羊草亲本。     

西藏青稞种质资源材料白粉病抗性鉴定

为了筛选西藏青稞抗白粉病资源,选取具有代表性的330份青稞材料在田间进行白粉病感染调查,结合室内盆栽幼苗接种鉴定。330份青稞材料的鉴定结果表明,田间发病大多是中下部叶片感染,发病材料169份,占供试材料的51.21%;室内幼苗接种发现高抗材料7份,占供试材料的2.12%,抗病材料12份,占供试材料的3.64%,感病和高感品种311份,占供试材料的94.24%。     

小麦品种Grandin抗白粉病基因的鉴定和SSR标记

为了明确美国红粒硬质春小麦品种Grandin在小麦育种中的利用价值,对其进行了白粉病抗性基因的鉴定,并利用分子标记进行了定位.遗传分析结果表明,Grandin携带1个显性抗白粉病基因,该白粉病抗性基因与小麦SSR标记位点Xcfd81和Xcfd78连锁,遗传距离分别为0.9 cM和3.3 cM.根据小麦微卫星标记遗传连锁图以及利用中国春第5同源群双端体系对这两个SSR标记位点的定位结果,该抗白粉病基因被定位于小麦染色体5D短臂,与小麦已知抗白粉病基因Pm2的定位结果基本一致.进一步通过标记多态性比较和小麦白粉菌分小种鉴定证实Grandin所含的抗白粉病基因就是Pm2.同时还对Pm2基因的STS标记在不同群体中的实用性进行了讨论.     

抗白粉病基因PmCH1357相关分子标记验证与评价

由禾本科布氏白粉菌Blumeria graminis(DC.) f. sp.tritici(Bgt)引起的白粉病是影响小麦产量和品质的一种主要病害。为了评价小麦抗白粉病基因相关分子标记在育种中的有效性与实用性,本试验利用感白粉病品种晋麦66和小偃麦衍生品系CH1357构建的341个F_(2:3)家系为材料,利用本课题组前期已定位的8个与抗白粉病基因 PmCH1357相关的分子标记(Xcfd81、Xbwm20、Xbwm21、Xbwm25、Xmp510、Xbwm8、Xbwm9和Xgwm190)对群体进行PCR检测,并接种白粉菌株E09进行苗期抗病性鉴定,分析PCR扩增产物与白粉病抗性间的相关性。结果表明,4个标记(Xcfd81、Xbwm20、Xbwm21和Xbwm25)对群体检测的纯合抗病基因型与纯合抗病表现型符合率均达到93%以上,可用于抗白粉病基因 PmCH1357的筛选;为进一步提高标记筛选的准确性,可使用多个标记组合,使用基因同一侧的标记组合进行选择会降低选择效率,使用基因两侧标记组合进行选择可有效提高选择的准确性。使用标记组合Xcfd81+Xbwm8对抗白粉病基因 PmCH1357进行选择可以获得更高的准确性及更多有效植株。