利用离果山羊草3C染色体诱导簇毛麦2V染色体结构变异

【目的】簇毛麦是普通小麦的一个近缘物种,它具有许多抗病基因,在小麦育种中起重要作用。抗白粉病基因Pm21已被南京农业大学细胞遗传所成功地转移到小麦背景中,并被广泛地用于小麦育种实践。为了进一步转移和利用定位于簇毛麦2V染色体上的有用基因,如抗眼斑病基因、抗条锈基因和护颖颖脊刚毛基因,为小麦育种创造新种质。【方法】通过普通小麦农林26-离果山羊草3C二体异附加系与小麦-簇毛麦2V（2D）二体代换系杂交,综合运用染色体C-分带、基因组原位杂交、染色体构型分析和分子标记分析。【结果】从杂种F２和F３中鉴定出涉及簇毛麦2V结构变异的异染色体系7份,包括纯合缺失系1份（Del 2VS•2VL-）,易位系4份,其中纯合易位2份（初步推断为T3DS•2VL,T2VS•7DL）、小片段易位1份（T6BS•6BL-2VS）和中间插入易位1份（T2VS•2VL-W-2VL）,等臂染色体1份（2VS•2VS）和单端体1份（Mt2VS）。利用可分别追踪2VS 和2VL的分子标记Xwmc25-120和NAU/STSBCD135-1进行PCR分析,进一步证明这7份异染色体系中涉及簇毛麦2V染色体片段。【结论】涉及2V短臂的单端体Mt2VS,等臂染色体2VS•2VS和易位系T2VS•7DL在护颖颖脊上有簇状分布的刚毛,而涉及2V长臂的易位系T3DS•2VL无刚毛,进一步证实簇毛麦护颖颖脊刚毛基因位于2VS。离果山羊草3C染色体可有效诱发簇毛麦2V染色体结构变异。     

普通小麦-簇毛麦易位系T4VS·6AL的选育

在小麦背景中离果山羊草3C染色体具有优先传递的作用.当离果山羊草3C染色体处于单体状态时会导致后代不含有杀配子染色体的配子中产生包括缺失和易位等染色体结构变异.簇毛麦4V染色体携有抗小麦眼斑病和全蚀病基因.为进一步利用簇毛麦4V染色体上的有益基因.利用染色体C-分带和基因组原位杂交分析,从普通小麦-簇毛麦4V染色体二体异附加系(DA4V)与普通小麦农林26-离果山羊草3C染色体二体异附加系(DA3C)杂种后代中选育出小麦-簇毛麦纯合易住系T4VS·6AL.该易位系为杀配子染色体诱发形成的非补偿型易位;易位系T4VS·6AL高抗梭条花叶病.是小麦抗病育种的新种质.     

普通小麦-簇毛麦易位系T6BS·6BL-2VS的选育

[目的]为进一步利用簇毛麦2V染色体上的有益基因,为小麦育种提供新种质。[方法]通过普通小麦-簇毛麦2V(2D)二体代换系(DS2V)与普通小麦农林26-离果山羊草3C染色体二体异附加系(DA3C)杂交,综合运用染色体C-分带、基因组原位杂交和分子标记分析,并结合性状调查。[结果]从杂种后代中选育出小麦-簇毛麦纯合易位系T6BS.6BL-2VS,性状调查发现该易位系植株护颖颖脊上有刚毛。[结论]该易位系为杀配子染色体诱发的小片段易位;簇毛麦护颖颖脊刚毛基因定位于2VS的中部至端部。     

普通小麦-簇毛麦易位系T4VS·6AL的选育

在小麦背景中离果山羊草3C染色体具有优先传递的作用。当离果山羊草3C染色体处于单体状态时会导致后代不含有杀配子染色体的配子中产生包括缺失和易位等染色体结构变异。簇毛麦4V染色体携有抗小麦眼斑病和全蚀病基因。为进一步利用簇毛麦4V染色体上的有益基因,利用染色体C-分带和基因组原位杂交分析,从普通小麦-簇毛麦4V染色体二体异附加系（DA4V）与普通小麦农林26-离果山羊草3C染色体二体异附加系（DA3C）杂种后代中选育出小麦-簇毛麦纯合易位系T4VS·6AL。该易住系为杀配子染色体诱发形成的非补偿型易位;易位系T4VS·6AL高抗梭条花叶病。是小麦抗病育种的新种质。     

普通小麦-簇毛麦易位系T6BS·6BL-2VS的选育

[目的]为进一步利用簇毛麦2V染色体上的有益基因,为小麦育种提供新种质。[方法]通过普通小麦-簇毛麦2V（ZD）二体代换系（DS2V）与普通小麦农林26-离果山羊草3c染色体二体异附加系（DA3C）杂交,综合运用染色体C-分带、基因组原位杂交和分子标记分析,并结合性状调查。[结果]从杂种后代中选育出小麦-簇毛麦纯合易位系T6BS·6BL-2VS,性状调查发现该易位系植株护颖颖脊上有刚毛。[结论]该易位系为杀配子染色体诱发的小片段易位;簇毛麦护颖颖脊刚毛基因定位于2VS的中部至端部。     

组织培养诱导普通小麦--簇毛麦抗白粉病易位系研究

采用白粉病抗性鉴定、谷草转氨酶GOT-2同工酶及分子原位杂交相结合的方法, 从幼胚培养T240组合(普通小麦×小麦-簇毛麦6D/6V异代换系) 的32个SC2 代株系中,筛选出T240-7株系, 其所有的抗病单株均缺失簇毛麦6V染色体长臂的GOT-V2 位点, 而具有6V染色体短臂上的抗白粉病基因。细胞学观察表明, 该株系易位染色体与小麦染色体可正常配对。经原位杂交分析, T240-7为杂合的臂间易位。     

小麦－簇毛麦杂种染色体的DNA原位杂交研究

以生物素标记的簇毛麦基因组ＤＮＡ作探针与小麦－簇毛麦杂种双二倍体及异附加系染色体进行原位杂交，旨在探索一种鉴定小麦中簇毛麦染色质的分子细胞遗传学方法。首先试验了标记的簇毛麦ＤＮＡ与小麦ＤＮＡ之含量比对原位杂交效果的影响，发现探针混合液中不加未标记的小麦ＤＮＡ时，获得的原位杂交结果较理想。在八倍体小麦－簇毛麦双二倍体（２ｎ＝５６）中，１４对簇毛麦染色体出现明显的棕褐色原位杂交信号，而小麦染色体不显标记，使这２个物种的染色体很易相互区分开来。进一步用生物素标记的簇毛麦ＤＮＡ与小麦－簇毛麦６Ｖ染色体附加系体细胞杂交，也可检测出其中１对附加的６Ｖ染色体。由于该方法标记的簇毛麦ＤＮＡ覆盖各簇毛麦染色体的整个染色体臂，由此，用其鉴定小片段小麦－簇毛麦染色体易位是有效的。     

小麦-簇毛麦单体异附加材料外源染色体减数分裂行为的研究

 借助基因组原位杂交技术检测小麦 簇毛麦单体异附加材料中的外源染色体 ,并结合细胞学分析 ,追踪研究减数分裂期外源染色体的遗传行为。结果表明 ,在中期I ,2份单体异附加材料花粉母细胞 (PMCs)中的二价体配对频率比预期值低 ,出现了未配对的小麦单价染色体 ,附加的簇毛麦 6V染色体在一定程度上干扰小麦同源染色体的正常配对 ;在后期I ,2 0 .3%～ 2 9.3%PMCs中的 6V染色体落后 ,2 9.0 %～ 34.1%PMCs中的 6V姐妹染色单体提早分裂 ,18.2 %～ 2 6 .1%PMCs中的 6V染色体随机走向一极 ,6V染色体断裂的频率为 1.2 %～ 2 .9% ,同时有少量小麦染色体也发生了不规则分裂现象 ,表明附加的 6V染色体也影响小麦染色体后期的正常分离。另外 ,在减数分裂后期 ,观察到 1.2 %的PMCs中有簇毛麦 6V染色体和小麦染色体发生重组易位的现象。这为小麦与簇毛麦染色体间产生易位提供了依据。     

普通小麦-簇毛麦2V染色体端体异附加系的选育与鉴定

簇毛麦(Haynaldia villosa) 具有抗多种病害、耐旱、耐寒等优良性状,是可供小麦改良利用的优良遗传资源.本研究综合利用根尖细胞有丝分裂中期染色体Giemsa C-分带、花粉母细胞减数分裂中期Ⅰ染色体构型分析、荧光原位杂交(genomic in situ hybridization,GISH) 及分子标记等技术,从普通小麦-簇毛麦2V(2D) 异代换系与含有Ph抑制基因的中国春高配对材料(pairing homoeologous inhibitor,Ph1) CO4-13的杂交后代中选了出分别含有簇毛麦2V长臂和短臂的普通小麦-簇毛麦2V端体异附加系.含有簇毛麦2V短臂的附加系在护颖颖脊上有刚毛,而在含2V长臂的附加系的护颖颖脊上没有刚毛,可将控制护颖颖脊刚毛性状的基因进一步定位在簇毛麦2V染色体的短臂上.筛选出町以追踪2V染色体短臂的SSR标记wmc25.该分子标记和护颖颖脊刚毛形态标记可用来追踪导入小麦遗传背景中的簇毛麦2V染色体短臂.     

簇毛麦染色体通过硬粒小麦-簇毛麦双二倍体与普通小麦杂种F1的雌雄配子传递的研究

利用“单株植物C-带技术”,对6x小簇麦与普通小麦的杂种F2和回交BC1 世代的染色体结构进行观察,研究了簇毛麦染色体在杂种后代中的传递行为.结果表明,在大多数杂种组合中,簇毛麦染色体通过雌配子的传递行为是随机的,并显著高于通过雄配子的概率,但在含有小麦亲本‘J-11'的杂种组合中情况不同,簇毛麦染色体在这个杂种组合中通过雌、雄配子的传递率都是随机的.说明簇毛麦染色体的传递受杂种F1中小麦亲本的影响,推测在小麦亲本‘J-11'中可能存在一个影响簇毛麦染色体通过雄配子传递的基因.单个簇毛麦染色体的传递与6x小簇麦作为父本或母本有关.通过雌雄配子传递中,以4V 和7V染色体的传递频率最高,而3V的传递频率最低.本研究结果表明,在用6x小簇麦作为桥梁转移簇毛麦有利基因,创制杂种F1时,最好以普通小麦为父本,并且F3和BC1F2 是关键的选择世代.