小麦 簇毛麦T4DL·4VS易位染色体在不同背景中的遗传稳定性及其在配子中的传递

为了给小麦-簇毛麦T4DL·4VS易位系在小麦育种中的利用提供依据,用T4DL·4VS易位系与来源于不同生态区的5个小麦品种郑麦9023、周9823、绵阳26、石4185、扬麦15进行杂交,杂种F1再分别与上述品种进行正反回交,研究小麦-簇毛麦T4DL·4VS易位染色体在不同小麦背景中的遗传稳定性及其在配子中的传递.原位杂交结果表明,在杂种F1花粉母细胞减数分裂中期Ⅰ,T4DL·4VS易位染色体通常可以与4D染色体配对形成棒状二价体.在不同组合的F2分离群体中,T4DL·4VS易位染色体在不同小麦遗传背景中的遗传方式不相同,T4DL· 4VS易位染色体的传递受到小麦遗传背景的影响.测交结果表明,T4DL·4VS易位染色体通过雌配子和雄配子的传递率分别为50.59％(46.15％～59.1％)和24.02％(16.67％～37.75％),T4DL·4VS易位染色体通过雌配子的传递率显著高于通过雄配子的传递率.     

簇毛麦3V染色体短臂特异分子标记的开发与应用

普通小麦野生近缘物种簇毛麦(Haynaldia villosa L. 2n=14, VV) 3V染色体短臂（3VS）携带抗小麦条锈病基因。开发高密度的3VS特异标记是准确鉴定和追踪3VS、推进抗病基因转移和利用的重要基础。为了开发更多的均匀分布于3VS染色体臂不同区段的分子标记，本研究利用簇毛麦和小麦品种中国春参考基因组序列与基因注释信息，通过比较3VS与3AS、3BS、3DS同源基因序列内含子序列差异，选择同一内含子长度差异大于10%的区域开发了104个跨越内含子(intron targeting, IT)的分子标记，在簇毛麦、簇毛麦-硬粒小麦双二倍体、硬粒小麦中引1286、中国春、普通小麦-簇毛麦二体异附加系DA1V-DA7V、小麦-簇毛麦T3VS·3DL易位系中进行扩增，筛选出3VS特异、扩增条带清晰且稳定性好的IT分子标记43个。为了验证上述标记的有效性，选择位于3VS不同区段的12个标记对［DS3V(3D)×中国春ph1b］的F₃群体中的148个ph1b纯合的单株进行分析，共筛选得到6种类型涉及3VS的结构变异体。进一步利用GISH/FISH技术对上述材料进行鉴定，结果与分子标记结果相吻合，证明利用外源染色体特异分子标记可有效筛选涉及外源染色体结构变异体。     

小麦-簇毛麦6VS/6AL易位染色体在不同小麦背景中的遗传稳定性及其在配子中的传递

为研究小麦-簇毛麦6VS/6AL易位染色体在不同小麦背景中的遗传稳定性及其在配子中的传递,利用高抗白粉病的普通小麦-簇毛麦6VS/ 6AL易位系92R137与不抗白粉病的栽培品种百农64、百农9310、邯5310、小偃54、淮麦20、徐麦856进行杂交,并用这些品种分别与杂种F1进行正反回交.对杂种F1花粉母细胞减数分裂中期Ⅰ的细胞学观察表明,在减数分裂中期Ⅰ易位染色体6VS/ 6AL通常以6AL与6A 染色体配对形成棒状二价体.各杂种F1高抗白粉病,位于6VS上的抗白粉病基因Pm21呈显性,在F2中有69.0%～74.0%的植株抗白粉病,接近1对显性基因遗传的理论值.由于6VS与6AS在通常情况下不发生配对交换,因此可通过白粉病抗性鉴定并结合利用6VS上的分子标记来跟踪6VS/ 6AL易位染色体的传递.测交结果表明,以F1作母本6VS/ 6AL易位染色体通过雌配子的传递率为49.2%(45.8%～54.9%);以F1作父本6VS/ 6AL易位染色体通过雄配子的传递率为44.7% (43.1%～46.8%),均接近50%的理论值.但在各组合中,6VS/ 6AL易位染色体通过雄配子的传递率均低于通过雌配子的传递率.     

小麦-簇毛麦T4DL·4VS易位染色体对小麦农艺性状的影响

为了进一步探究小麦-簇毛麦T4DL·4VS易位系的育种利用价值,选用以T4DL·4VS易位系为亲本组配的5个F2群体为试验材料,研究了T4DL·4VS易位染色体在不同遗传背景中对小麦农艺性状的影响。结果表明,在所有组合中,T4DL·4VS易位染色体对有效穗数、每穗小穗数和穗粒数无明显影响;在与郑麦9023、周9823和绵阳26配置的3个组合中,T4DL·4VS易位染色体对株高表现出一定的正向效应;在与周9823、石4185和扬麦15配置的3个组合中,T4DL·4VS易位染色体对千粒重表现出负向效应;在与郑麦9023、周9823和扬麦15配置的3个组合中,T4DL·4VS易位染色体对穗长表现出负向效应;在与扬麦15配置的组合中,T4DL·4VS易位染色体对叶面积表现出一定的负向效应。可见在不同背景中T4DL·4VS易位染色体对农艺性状的遗传效应有所不同。     

簇毛麦1V染色体臂的EST STS标记的开发与应用

为了给小麦远缘亲本的研究和利用提供参考,根据已定位于普通小麦1DS和1BL上的EST序列设计96对STS引物,对中国春、簇毛麦、中国春-簇毛麦的1V附加系和易位系进行多态性分析,开发出4个簇毛麦1V染色体臂的STS标记。其中,BE499250-STS和BE591682-STS/RsaⅠ为共显性标记,可以扩增出1条1VS片段,同时还可以扩增出1条1DS片断,能将1DS和1AS、1BS区分开来;BE581358-STS/HaeⅢ和BE585781-STS/RsaⅠ是显性标记,能分别扩增出2条和1条1VL片段,但扩增的小麦染色体片段不能区分1DL和1A、1B。这些标记已成功地应用于小麦-簇毛麦整臂互补易位系T1DL.1V#3S和T1DSo1V.3L的筛选。     

普通小麦-簇毛麦1V染色体系的选育与鉴定

为了转移和利用簇毛麦1V染色体上的优质基因,用中国春和硬粒小麦-簇毛麦双倍体杂交,再用中国春回交,综合运用染色体C-分带、荧光原位杂交、高分子量谷蛋白亚基分析和分子标记分析,从BC1F1~BC1F3代中检测到1V染色体系,在BC1F3、BC2F1代中选育出分别涉及簇毛麦1V染色体长臂和短臂的四种染色体结构变异系,包括1VS.W易位系、W.1VL易位系、1VS单端体系和1VL端二体系,为小麦育种创造了新的种质资源。     

簇毛麦6V染色体短臂特异性EST标记的开发及缺失定位

为了准确鉴定簇毛麦6VS易位染色体小片段的长度和断点位置,根据定位于小麦第6部分同源群染色体短臂不同区段的EST序列,利用PRIMER5.0软件设计PCR引物,成功开发出3个对6V染色体短臂特异的分子标记(CINAU89-740、CINAU90-730、CINAU91-390)。利用小麦和簇毛麦第六部分同源群染色体短臂的12个缺失系对簇毛麦6VS的8个特异性分子标记进行了定位。标记CINAU88-381、CINAU17-1086、CINAU15-902分别被定位在FL值为0.79~0.99、0.58~1.00、0.46~0.58的染色体区段,标记CI-NAU91-390、CINAU90-730、CINAU16-1650被定位在FL值为0.35~0.45的染色体区段,标记CINAU18-723、CINAU89-740被定位在FL值为0.00~0.45的染色体区段。利用这8个分子标记可以更准确地鉴定6VS小片段易位的断点和片段长度。     

普通小麦-簇毛麦T6VS·6AL易位染色体对小麦品质的影响

为分析簇毛麦6VS导入小麦背景后对品质的影响,利用普通小麦-簇毛麦T6VS·6AL易位系和地方品种辉县红构建的一套小麦F8重组近交家系(RIL)群体,通过分子标记结合白粉病抗性鉴定,筛选出66个包含和94个不包含T6VS·6AL的纯合家系,并分别组成两个亚群体,于2005-2006年分别在江苏南京和河南郑州通过随机区组设计(各3个重复)进行14个品质性状差异比较.结果表明,3对高分子量麦谷蛋白基因在群体及其两个亚群体中均符合1∶1分离.方差分析发现,T6VS·6AL亚群体面粉平均吸水率、面团稳定时间、最大抗延阻力和50 mm处抗延阻力均显著高于非T6VS·6AL亚群体,揭示该易位系对这些性状表现正向效应;T6VS·6AL亚群体籽粒平均容重、面粉峰值黏度和面团弱化度显著低于非T6VS·6AL亚群体,揭示该易位系对这些性状具有负向效应,而T6VS·6AL亚群体面粉平均蛋白质含量、干面筋、湿面筋、出粉率、形成时间、拉伸面积和延伸度与非T6VS·6AL亚群体无显著差异,揭示该易位系对这些性状影响较小.     

小麦TaP5CS基因抗旱相关分子标记的开发

脯氨酸是小麦抵御干旱胁迫的重要调节物质,吡咯啉-5-羧酸合成酶(Pyrrpline-5-carboxylate-synthetase,P5CS)是干旱条件下脯氨酸合成的关键酶.为了提高小麦抗旱品种的选育效率,本研究选用国内119个小麦品种(系),鉴定其萌发期抗旱性;并从中选取10个抗旱性不同的小麦品种,分析响应干旱的叶...     

绵麦37及其衍生小麦品种(系)的6VS/6AL易位染色体结构演变

绵麦37是四川小麦育种的骨干亲本,含6VS/6AL易位染色体,高抗白粉病。为了明确6VS/6AL在其衍生品种中的传递情况,本研究利用寡核苷酸探针和ND-FISH技术对内麦8号、绵麦37的衍生品种(系)和部分相关亲本共17份材料进行了分析。结果表明,内麦8号、绵麦37及其9个衍生品种(系)都含有1对6VS/6AL易位染色体,其中内麦8号、绵麦37、绵麦51、绵麦285、绵麦1416、绵麦1419和绵麦1618的6AL长臂上带有寡核苷酸探针Oligo-713的信号,而其余4个衍生品种(系)的6VS/6AL染色体无该探针信号,说明绵麦37衍生品种(系)中的6VS/6AL染色体出现了新型结构变异。根据系谱和其他亲本的ND-FISH分析结果可以推测,这种结构变异是由6VS/6AL易位染色体与小麦6A染色体在长臂上发生重组交换引起的。     

绵麦37及其衍生小麦品种（系）的6VS[KG-*3]/6AL易位染色体结构演变

绵麦37是四川小麦育种的骨干亲本,含6VS/6AL易位染色体,高抗白粉病。为了明确6VS/6AL在其衍生品种中的传递情况,本研究利用寡核苷酸探针和ND-FISH技术对内麦8号、绵麦37的衍生品种（系）和部分相关亲本共17份材料进行了分析。结果表明,内麦8号、绵麦37及其9个衍生品种（系）都含有1对6VS/6AL易位染色体,其中内麦8号、绵麦37、绵麦51、绵麦285、绵麦1416、绵麦1419和绵麦1618的6AL长臂上带有寡核苷酸探针Oligo-713的信号,而其余4个衍生品种（系）的6VS/6AL染色体无该探针信号,说明绵麦37衍生品种（系）中的6VS/6AL染色体出现了新型结构变异。根据系谱和其他亲本的 ND-FISH分析结果可以推测,这种结构变异是由6VS/6AL易位染色体与小麦6A染色体在长臂上发生重组交换引起的。     

簇毛麦新型低分子量谷蛋白亚基的分子克隆与序列分析

为发掘低分子量谷蛋白亚基（LMWGS）新的变异类型,通过设计引物和特异PCR扩增,从簇毛麦TA2127基因组DNA中得到14个LMWGS基因,GenBank登录号分别为HQ615147～HQ615160。序列分析表明,所有基因具有完整编码区,长度为831 bp和846 bp,可编码277和282个氨基酸残基,推导的氨基酸序列分析显示,14个基因编码的蛋白序列都缺少一段N端保守区,且N端序列是一种新的类型;在14个LMWGS基因中检测到19个SNPs和1个16 bp 的缺失。系统进化分析表明,簇毛麦LMWGS与ω醇溶蛋白和HMWGS亲缘关系相对较远,与普通小麦 Glu3的低分子谷蛋白基因进化关系相对较近。     

Development and characterization of a Triticum aestivum-H. villosa T5VS•5DL translocation line with soft grain texture

The Hardness locus on the short arm of chromosome 5D is the main determinant of grain texture in bread wheat. The Pina and Pinb genes are tightly linked at this locus, and the soft kernel texture phenotype results when both genes are present and encode the wild-type puroindoline proteins PINA and PINB. In this study a compensating T5VS•5DL Triticum aestivum-Haynaldia villosa translocation line, NAU415, was characterized by chromosome C-banding, genomic in situ hybridization and molecular markers. Single Kernel Characterization System (SKCS) analysis and scanning electron microscopy indicated that NAU415 had soft endosperm although it lacked the wheat Pina-D1a and Pinb-D1a genes, suggesting the presence of functional Pin gene orthologs on chromosome 5VS. Using a PCR approach, Pina-related (designated Dina) and Pinb-related (Dinb) genes in H. villosa and NAU415 were identified and sequenced. The nucleotide and predicted amino acid sequences showed close similarities to the wild-type puroindolines of T. aestivum cv. Chinese Spring. The tryptophan-rich regions of both Dina and Dinb showed a sequence change from lysine-42 to arginine, a feature that may have an effect on grain texture. The potential of T5VS•5DL translocation line as a source of genes that may be used for modulation of endosperm texture and other valuable traits in wheat breeding is discussed.     

华山新麦草2Ns染色体SCAR标记的开发

为准确快速地建立小麦-华山新麦草杂交后代的分子标记鉴定方法,利用180条长度为10bp的随机引物R1～R180对小麦-华山新麦草全套(1Ns～7Ns)二体附加系及其亲本华山新麦草和普通小麦7182共9个材料进行了RAPD分析。结果表明,R131在华山新麦草和小麦-华山新麦草2Ns二体附加系中可以扩增出特异条带。将该特异条带回收并测序,发现其全长为1 126 bp,对其进行序列比对分析后设计SCAR引物S131,然后利用S131重新对9份材料进行了SCAR分析。结果显示,S131只在华山新麦草和小麦-华山新麦草2Ns二体附加系中扩增出特异性条带,表明RAPD标记R131已成功转化为可靠、特异的SCAR标记S131。这个新的SCAR标记可用于检测普通小麦背景下华山新麦草2Ns染色体。     

分子标记辅助小麦抗白粉病基因Pm21和Pm13聚合育种

为了获得同时具有抗白粉病基因Pm21和Pm13的材料,利用与抗白粉病基因Pm21和Pm13共分离或紧密连锁的分子标记SCAR1400、CINAU161650和SCAR564、BE398268,对分别含Pm21和Pm13的小麦品系杂交F2代进行检测。结果表明,在764个F2代单株中,能同时检测到显性标记SCAR1400和SCAR564的有404株,阳性率为52.9%,经标记CINAU161650和BE398268检测,同时携带纯合Pm21和Pm13的单株有47株,阳性率为6.15%,两个显性抗病基因在F2代群体中的分离比例符合孟德尔独立分配定律。获得的聚合单株可作为小麦抗白粉病育种的亲本资源。     

小麦-华山新麦草异附加系的细胞遗传学和分子标记辅助鉴定

华山新麦草(2n=2x=14,NsNs)含多种优良基因,是一类具有广阔应用前景的育种资源。为给小麦育种培育新材料,本研究对来自普通小麦品系7182和华山新麦草的高代衍生系H1133、H4122和H1423进行细胞遗传学和分子标记辅助鉴定。细胞学观察表明,3个衍生系的染色体数和构型均为2n=44=22Ⅱ;基因组原位杂交(GISH)和荧光原位杂交(FISH)同步分析结果表明,3个衍生系均含42条普通小麦染色体和2条华山新麦草Ns染色体;EST和PLUG标记分析证明H1133、H4122和H1423中附加的分别为华山新麦草3Ns、5Ns和7Ns染色体,说明H1133、H4122和H1423分别为小麦-华山新麦草的3Ns附加系、5Ns附加系和7Ns附加系;形态学鉴定结果表明,三个附加系与亲本7182在株高、分蘖和穗长等农艺性状上表现出不同差异;成株期抗条锈病鉴定结果表明,H4122和H1423高抗CYR32和CYR33混合菌种,从材料系谱推断其抗性来源于华山新麦草。总之,附加系H1133、H4122和H1423在农艺性状和抗病性上均有良好表现,可作为小麦育种中的桥梁材料。     

小麦抗叶锈病基因Lr9的分子标记及其检测

小麦抗叶锈病基因Lr9来源于小麦-小伞山羊草(Aegilops umbellulata)T6BS · 6BL-6U# 1L染色体易住,对我国叶锈菌优势生理小种THT和PHT表现高度抵抗.为了给小麦抗叶锈病育种提供依据,本研究利用从美国引进的含有Lr9基因的叶锈抗源Arthur 71与高感叶锈病普通小麦品系薛早杂交产生的F2群体及F2:3家系,研究了Lr9基因的遗传特性,通过集群分离分析方法筛选到与Lr9基因连锁的6个SSR标记(Xwmc179 、Xbarc1 46 、Xbarc198 、Xcfa2110 、Xbarc24和Xbarc178),1个EST-STS标记(BE443156)和1个ESTSSR标记(XMAG799),其中Xwmc179、Xbarc146、XMAG799和BE443156为显性的分子标记,Xbarc198、Xca2110 、Xbarc24和Xbarc178为共显性的分子标记,Lr9基因位于6BL染色体末端,与EST-STS标记BE443156共分离,与SSR标记Xbarc178的遗传距离为3.4 cM.证实STS标记J13/1+2和SCAR标记SCS5550与Lr9基因共分离,可作为Lr9基因分子标记辅助选择的重要工具,而本研究鉴定出的SSR标记可以作为重要的遗传背景选择标记.利用“滚动式加代回交转育”对Lr9基因抗源材料进行了遗传改良和分子标记检测,获得了含有Lr9基因且生育期、千粒重等性状显著改善的抗叶锈病新品系.     

小麦-滨麦附加易位系DM 5911的创制及其细胞遗传学鉴定

滨麦(Leymus mollis(Trin.)Pilger,NsNsXmXm,2n=28)具有抗旱、耐寒、抗多种真菌和细菌病害、茎秆粗壮、大穗多花等特性,是麦类作物品种改良的优异种质资源。本研究采用细胞遗传学方法对由八倍体小滨麦M842-16与硬粒小麦品种D 4286杂交F6代选育出的1个附加易位系DM 5911进行了鉴定和农艺性状分析。细胞学镜检显示,DM 5911的染色体构型为2n=44=22Ⅱ;根尖体细胞原位杂交鉴定显示,DM 5911含有2条完整的Ns染色体和2条易位的Ns染色体;花粉母细胞原位杂交鉴定显示,DM 5911的2条完整Ns染色体和2条易位Ns染色体可以进行正常的联会配对和遗传。表明DM 5911是1个遗传稳定、包含1对完整的Ns染色体和1对易位Ns染色体的小滨麦附加易位系。形态学调查显示,DM 5911在株高和分蘖数等农艺性状方面得到了明显的改善。该附加易位系作为进一步创制小滨麦小片段染色体易位系的重要种质材料,可用于小麦染色体工程育种与遗传改良。