拟斯卑尔脱山羊草的FISH核型分析

【目的】建立拟斯卑尔脱山羊草的FISH核型,分析明确不同来源拟斯卑尔脱山羊草的FISH核型特点,比较不同拟斯卑尔脱山羊草及其与普通小麦的FISH核型差异。【方法】以荧光标记的寡核苷酸Oligo-pTa535和Oligo-pSc119.2为探针,利用荧光原位杂交(fluorescence in situ hybridization,FISH)技术分析pTa535和pSc119.2在不同拟斯卑尔脱山羊草、四倍体小麦和普通小麦染色体上的杂交信号分布特点;以禾本科植物着丝粒专化寡核苷酸Oligo-CCS1为探针,明确拟斯卑尔脱山羊草的着丝粒位置,测量拟斯卑尔脱山羊草染色体相关参数;通过FISH核型比较明确不同拟斯卑尔脱山羊草及其与小麦核型的多态性差异。【结果】Oligo-pTa535主要分布在小麦的D和A组染色体上,在小麦的B组染色体上仅有零星分布,在5份拟斯卑尔脱山羊草的染色体中未显示Oligo-pTa535杂交信号。Oligo-pSc119.2杂交信号主要分布在小麦的B组染色体上,在小麦的A、D组染色体中分布较少,但在5份拟斯卑尔脱山羊草染色体上均有广泛分布。根据Oligo-pTa535和Oligo-pSc119.2杂交信号在小麦染色体上的分布特点,可以将小麦的不同染色体相互区分开来。Oligo-pSc119.2杂交信号在不同倍性、不同品种的小麦B组染色体上的分布特点基本相似,而不同来源拟斯卑尔脱山羊草的Oligo-pSc119.2的FISH核型差异较大,甚至在同一细胞内的2条同源染色体上Oligo-pSc119.2杂交信号的分布也具有明显差异。不同来源的拟斯卑尔脱山羊草与小麦B染色体组的FISH核型存在明显差异。PI542238的7对染色体均为中间着丝粒染色体,核型公式为2n=14=14m。其余4份拟斯卑尔脱山羊草的4S染色体均为近中着丝粒染色体,其余染色体均为中间着丝粒染色体,核型公式皆为2n=14=12m+2sm。【结论】拟斯卑尔脱山羊草染色体上含有丰富的与pSc119.2高度同源的重复序列,不含有与pTa535高度同源的重复序列。不同来源的拟斯卑尔脱山羊草之间以及同一来源的拟斯卑尔脱山羊草的个体间甚至同一个体内的同源染色体间在pSc119.2的分布上均具有遗传多样性。以Oligo-pSc119.2为探针建立的拟斯卑尔脱山羊草染色体FISH核型与小麦B组染色体的核型具有显著差异。利用荧光标记的Oligo-pTa535和Oligo-pSc119.2为探针进行FISH分析,可以准确区分拟斯卑尔脱山羊草的不同染色体,并能将拟斯卑尔脱山羊草与小麦的染色体区分开来。     

从圆锥小麦和Sitopsis组山羊草与各黑麦种的杂交表现看小麦B染色体组的起源

圆锥小麦(Triticum turgidum)是包含A、B两个染色体组的异源四倍体,一般认为A染色体组来自于一粒小麦(T.moncoccum),至于B染色体组的起源,许多人从不同角度进行了大量的研究,但至今尚未取得一致的看法。一些人认为来自于拟斯卑尔脱山羊草(Aegilops spe.     

山羊草及普通小麦遗传多样性的研究

使用微卫星荧光标记-全自动基因分析仪(3700 DNA Analyzer)，用43对D染色体组引物标记76份普通小麦、粗山羊草、拟斯卑尔脱山羊草和尾状山羊草品种和材料，将其结果进行聚类分析，共聚成四类：普通小麦被聚成一类，粗山羊草被聚成两类，拟斯卑尔脱山羊草、尾状山羊草和部分来自巴基斯坦的粗山羊草聚成一类。聚类结果与现有的植物学分类的结果相一致。     

小麦育种与远缘杂交

小麦是人类最早利用和栽培的谷类作物之一,距今已有一万年的栽培历史了。其中,世界各地栽培面积最大的普通小麦(T. aestivum)已有八千年悠久的栽培历史。它的祖先是含有染色体组BB的拟斯卑尔脱山羊草(Ae. speltoides Tausch)与具有染色体组AA的一粒系小麦(einkorn wheat)经天然杂交,形成具有染色体组AABB可育的二粒系小麦(Wild emmer)。这是小麦演化的第一次飞跃,由二倍体阶段,进化到四倍     

小麦B染色体组起源的新探索

以圆锥小麦、一粒小麦以及B染色体组可能的供体种(拟斯卑尔脱山羊草、沙融山羊草、西尔斯山羊草、两角山羊草和高大山羊草)作母本,与黑麦属的五个种杂交。结果表明,圆小麦与森林黑麦杂交不成功,与栽培黑麦和山地黑麦杂交一般只产生无胚乳的种子,与非洲黑麦和瓦维洛夫黑麦杂交则结出正常的种子。这种可杂交性特点是B染色体组提供的,在所有可能的B染色体组的供体种中,只有拟斯卑尔脱山羊草和沙融山羊草具有上述可杂交性特点,表明这两个种是B染色体组的供体种。     

小麦属与黑麦属的可杂交性研究

以一粒小麦、拟斯卑尔脱小麦、节节麦、圆锥小麦、圆柱小麦(DDAA)和普通小麦作母本,研究了它们与栽培黑麦、山地黑麦、非洲黑麦、瓦维洛夫黑麦和森林黑麦的可杂交性。揭示了普通小麦、四倍体小麦及其各染色体组供体种与各黑麦种的可杂交性规律。就圆锥小麦与拟斯卑尔脱小麦在可杂交性上的一致表现,讨论了B组染色体的起源问题。     

小麦异附加系种质资源的开发利用初探

为了开发利用小麦异附加系种质资源,笔者从利用小麦异附加系与相应的单、缺体杂交选育小麦异代换系;利用小麦异附加系与拟斯卑尔脱山羊草杂交,诱导部分同源染色体配对重组选育异代换系;利用小麦异附加系与Ph隐性突变体Ph1b杂交选育易位系;利用小麦异附加系进行组织培养选育异易位系;利用小麦异附加系进行辐射诱发异源易位;利用小麦异附加系可以选育小麦核不育系的XYZ系方面探讨了利用途径.     

中国几个特有普通小麦起源研究

应用染色体组分析法,对几个中国特有普通小麦的起源问题作了初步探讨。结果表明:中国特有普通小麦与斯卑尔脱小麦有1—2对染体差异较大。中国特有普通小麦可分为新疆稻麦与云南铁壳麦、西藏半野生小麦、“四川白麦子”两个独立类群;类群间在B组有2对染体存在差异,其中1对可以确定为6B。两个类群可能起源于中国,分而于新疆及黄河中游地区的节节麦可能是D组供体。     

高抗白粉病小麦-山羊草新种质TA002的创制和遗传研究

【目的】小麦白粉病是世界范围内对小麦危害最严重的病害之一。培育和推广抗病品种是防治小麦白粉病最经济、有效、安全的途径。偏凸山羊草和柱穗山羊草是普通小麦的近缘物种,蕴藏着丰富的抗病、抗虫、抗逆和优质等优异基因。利用远缘杂交途径,将偏凸山羊草和柱穗山羊草的抗白粉病基因导入普通小麦,培育抗白粉病小麦新种质,为小麦白粉病抗性遗传改良提供新抗源。【方法】通过细胞学分析和结实率调查,明确TA002及其与普通小麦杂种的细胞学稳定性和育性特点。利用十二烷基磺酸钠聚丙烯酰氨凝胶电泳（odium dodecyl sulfate polyacrylamide gel electrophoresis,SDS-PAGE）及酸性聚丙烯酰胺凝胶电泳（acid polyacrylamide gel electrophoresis,A-PAGE）方法,分析TA002的高分子量麦谷蛋白亚基（high molecular weight glutenin subunit,HMW-GS）、低分子量麦谷蛋白亚基（low molecular weight glutenin subunit,LMW-GS）及醇溶蛋白亚基组成;通过白粉病菌分小种接种鉴定,明确TA002对小麦白粉病的抗性及其遗传特点;利用基因组原位杂交（genomic in situ hybridization,GISH）、多色原位杂交（multicolor genomic in situ hybridization,mc-GISH）、多色荧光原位杂交（multicolor fluorescence in situ hybridization,mc-FISH）及分子标记技术,分析明确TA002的染色体组成特点。【结果】TA002染色体数目为42条,它及其与普通小麦的杂种F₁减数第一次分裂中期细胞（pollen mother cells at metaphase I,PMCs MI）均含有21个二价体,减数第一次分裂后期细胞（pollen mother cells at anaphase I,PMCs AI）中的染色体分离均衡,结实率正常。在成株期,TA002、SDAU18及其双亲偏凸山羊草和柱穗山羊草对白粉病均具有良好抗性,而烟农15对白粉病表现髙感。TA002/辉县红F₁、TA002/铭贤169F₁对白粉病菌种E09表现免疫,F₂单株对E09的抗感分离比例符合3﹕1。种子贮藏蛋白分析结果表明,在TA002的醇溶蛋白和谷蛋白中均含有SDAU18的特有亚基,其醇溶蛋白还含有双亲没有的新型亚基。分别以单芒山羊草和尾状山羊草的基因组总DNA为探针,烟农15的基因组总DNA为封阻,对TA002的根尖细胞染色体进行基因组原位杂交,均未检测到杂交信号。同时以不同荧光素标记的乌拉尔图小麦和粗山羊草基因组总DNA为探针,拟斯卑尔脱山羊草基因组总DNA为封阻,对TA002的根尖细胞染色体进行mc-GISH,并利用以不同荧光素标记的寡核苷酸pSc119.2和pTa535对TA002的根尖细胞染色体进行mc-FISH,发现TA002具有完整的A、B和D基因组,但其4A、5A、6B、7B和5D染色体在FISH带型上与亲本烟农15的对应染色体具有显著差异。分子标记检测结果表明,TA002含有来源于偏凸山羊草和柱穗山羊草的遗传物质。【结论】TA002是一个细胞学稳定、农艺性状和育性良好的小麦-山羊草渐渗系,它含有偏凸-柱穗山羊草双二倍体特有的贮藏蛋白亚基及其双亲没有的新亚基,且高抗小麦白粉病,其白粉病抗性受显性单基因控制,该基因可能是来自偏凸山羊草或柱穗山羊草的一个新的白粉病抗性基因。     

粗山羊草高分子量谷蛋白亚基分析

粗山羊草中含有丰富的高分子量谷蛋白亚基的变异类型,山羊草属中的山羊草组(2n=14,DD)是普通小麦(2n=42,AABBDD)D染色体组的供体。并且1D染色体上编码的HMW-GS与小麦烘烤品质最为密切。与普通小麦G lu-D1位点相似,粗山羊草1D染色体上也编码了迁移率不同的两个HMW-GS,但粗山羊草不同种间存在更丰富的HMW-GS变异类型。现在粗山羊草中所发现的HMW-GS远高于小麦,粗山羊草中的亚基类型除了2+12,5+10常见于普通小麦,5+12亚基仅存在于意大利个别小麦品种外,其余为粗山羊草所特有的亚基类型。对粗山羊草进行SDS-PAGE凝胶电泳,并对所提供的粗山羊草的HMW-GS进行鉴定分析,得到一些粗山羊草中所特有的优质亚基类型,其中有目前认为更为优秀的1.5+10亚基,为创造新的人工合成六倍体小麦提供了材料基础。     

一种小麦蓝粒标记单体代换系4E(5A)的创制

【目的】利用长穗偃麦草4E染色体代换方法,快速创制具有蓝粒标记性状的小麦单体系统。【方法】以中国春5A单体和小麦-长穗偃麦草4E二体代换系为材料,分别以拟斯卑尔脱穗型和蓝粒性状作为小麦5A染色体和长穗偃麦草4E染色体的标记,通过杂交、回交并结合染色体鉴定等方法,培育一种具有蓝粒标记的小麦单体代换系4E(5A)。【结果】这种蓝粒标记的小麦单体代换系籽粒为浅蓝色,能够正常生长结实,其自交可分离出深蓝籽粒小麦4E(5A)二体代换系、浅蓝籽粒小麦4E(5A)单体代换系和白粒小麦5A缺体,3种类型所占比例分别为14.5%,75.6%和9.9%,其种子均能正常生长,植株均表现出拟斯卑尔脱穗型性状,且颖壳较硬,但白粒系植株的生活力明显低于前二者。【结论】长穗偃麦草4E染色体对小麦5A染色体的缺失,具有一定的补偿功能,对以染色体定向代换方式快速创制蓝粒标记小麦单体系统,具有一定的参考价值。     

利用SSR标记分析19份山羊草属种D基因组遗传多样性

具有D染色体组的山羊草属种是六倍体普通小麦的二级基因源,蕴藏着丰富的抗性基因和遗传变异丰富,可供现代小麦改良利用。选用24对D染色体组特异性微卫星(SSR)标记引物,将19份山羊草属种的D染色体组与3个普通小麦的D染色体组的遗传多样性进行了比较分析。共检测出679个等位基因,每个SSR位点上能检测到1~44个等位基因,平均28.29个。聚类分析结果表明,同一属种的材料基本上聚为一类,19份山羊草属种的D染色体组与普通小麦的D染色体组之间存在较大的遗传差异,可供小麦远缘杂交以丰富栽培小麦遗传多样性。     

小麦染色体组的DNA含量与高度重复DNA序列及其演化意义

细胞核或染色体组DNA含量与高度重复DNA序列的研究,为物种演化关系的探讨提供了可靠的依据。本文综述近年来多倍体小麦及其亲缘物种染色体组的DNA含量与高度重复DNA序列测定和分析的一些报导,并对多倍体小麦A、B与D染色体组的来源与演化进行了讨论。     

六倍体小麦（AABBDD）及其近缘种属野生二粒小麦和粗山羊草叶绿体SSR遗传差异研究

 【目的】系统分析不同小麦种的细胞质基因组遗传差异，用以发掘和利用新的小麦种质资源。【方法】采用24个叶绿体基因组微卫星分子标记，对普通小麦（Triticum aestivum L.）、斯卑尔脱小麦（Triticum spelta L.）、密穗小麦（Triticum compactum Host.）和中国特有小麦（新疆稻麦T. petropavlavskyi、西藏半野生小麦T. tibetanum和云南铁壳麦T. yunnanense）等不同类型六倍体小麦（AABBDD）叶绿体基因组的遗传多样性进行比较分析。【结果】与普通小麦相比，斯卑尔脱小麦和西藏半野生小麦等群体内的叶绿体遗传变异更丰富，可以作为普通小麦新的细胞质遗传变异来源；与粗山羊草相比，野生二粒小麦与六倍体小麦间存在更近的亲缘关系，这与前人关于二粒小麦是六倍体细胞质供体的研究结果相印证；研究还发现，新疆稻麦与普通小麦在叶绿体基因组上具有很近的亲缘关系，为新疆稻麦是由波兰小麦与普通小麦杂交再由普通小麦回交后产生的假说提供了分子水平上的证据。【结论】斯卑尔脱小麦和西藏半野生小麦等群体内的叶绿体遗传变异比普通小麦更丰富；野生二粒小麦与六倍体小麦以及新疆稻麦与普通小麦之间具有很近的亲缘关系，为不同小麦种的遗传差异提供依据。     

生物诱变及其应用研究简报

人工合成双二倍体是创造种质资源的重要手段之一。在普通小麦的A、B、D三个染色体组的供体种之间,从理论上说来。两两可以组成6种不同排列的双二倍体。而自然界存在的只有BBAA形式的圆锥小麦。笔者近年来以引自民主德国,原产高加索的节节麦(T. tauschiiDD.2n=14)作母本,与来自民主德国的乌拉尔图小麦(T. ura-rtu, AA,2n=14)杂交, 经染色体加倍,获得了节节麦——乌拉尔图小麦双二倍体DDAA,2n=     

小麦近缘物种通用标记的开发及应用

随着小麦远缘杂交和染色体工程的深入开展,小麦近缘物种的部分优异性状已被导入小麦,极大地丰富了普通小麦的遗传基础.然而,目前可用于检测小麦背景中近缘物种的通用分子标记还非常缺乏.本研究利用生物信息学手段筛选小麦A、B和D染色体组上相关基因,通过综合分析基因结构和不同内含子长度,在长度适宜的内含子上下游外显子保守序列处设计...     

用花粉母细胞分带和端体研究小麦与偃麦草的亲缘关系

 对普通小麦与中间偃麦草杂种F#-1PMC MI（花粉母细胞中期I）染色体显带表明，1B～7B、4A染色体能根据带纹特征加以辨认，可以直接判断这些染色体的配对情况。对于A组和D组染色体，则采用端体作为配对标记，并结合PMC MI染色体显带技术，对其在杂种F#-1中的配对情况进行研究。结果表明：普通小麦与中间偃麦草杂种F#-1中，小麦的A组、B组、D组染色体的平均配对频率分别为24.59%、18.68%、28.67%，每个花粉母细胞平均有5.03条小麦染色体参加了配对,其中A组、B组、D组分别占1.72条、1.31条和2.0条。在杂种中至少有10个中间偃麦草染色体同亲配对形成5个二价体。这一结果表明：中间偃麦草中无A、B、D中任何一染色体组，但存在小麦染色体与中间偃麦草染色体配对。中间偃麦草自身可能有两组部分同源。采用花粉母细胞分带研究普通小麦中国春与长穗偃麦草的杂种F#-1代配对表明，小麦染色体1B～7B和4A在花粉母细胞中的配对频率平均为21.5%,1B～7B和4A 8条染色体平均有1.7条染色体参加配对。在小麦与中间偃麦草杂种F#-1代中有一种不配对的减数分裂类型，在减数分裂中期I两条染色单体可辨别清楚，从这种减数分裂中可获得不减数配子。     

密穗小麦高分子量谷蛋白亚基组成分析密穗小麦高分子量谷蛋白亚基组成分析

采用十二烷基硫酸钠 -聚丙烯酰胺凝胶电泳 ( SDS- PAGE)方法 ,分析了 32份密穗小麦的高分子量谷蛋白亚基 ( HMW- GS)组成。在 3个位点上一共检测到 12种不同的亚基类型。在 Glu- B1位点上 ,密穗小麦的高分子量谷蛋白亚基组成具有其明显的组成特点 ,表现为 2 1和 13+16亚基出现频率较高 ,分别为 34 .83%和 18.75% ,而这 2种亚基在普通小麦和斯卑尔脱小麦中为极稀有亚基 ;密穗小麦在 Glu- A1和 Glu- D1位点上的主要亚基变异形式与普通小麦相似 ,即以 null( Glu- A1)、2 +12和 5+10 ( Glu- D1)为其主要变异形式。另外 ,本研究还筛选出了 7份具有 5+10优质亚基的材料 ,这将为提高密穗小麦与普通小麦种间杂交种的品质杂种优势提供了材料基础。最后讨论了密穗小麦的起源     

小麦种间杂种优势研究:Ⅰ.普通小麦与斯卑尔脱小麦及密穗小麦种间杂种产量和品质优势

以6个普通小麦为母本,5个斯卑尔脱小麦和 5个密穗小麦为父本配制6×10种间 NCⅡ双列杂交组合,对其杂种F1的产量及品质性状进行了研究。结果发现:小麦种间杂种在产量上具有明显的杂种优势,其中斯卑尔脱小麦与普通小麦所配的30个种间杂交组合产量杂种优势平均为109.24%(43.14%~187.96%),单株穗数及千粒重平均优势较大且与产量优势的相关分别达极显著水平和显著水平;密穗小麦与普通小麦所配的30个种间杂种的杂种优势为77.19%(-2.18%~143.42%),单株穗数和主穗粒数优势较大且与产量优势的相关均达极显著水平。种间杂种的品质指标中籽粒硬度大多降低,但农大3226所配组合均具正向优势,密穗小麦所配种间杂种籽粒蛋白质含量及湿面筋含量低于普通小麦。但是种间杂种沉淀值的杂种优势比较普遍。认为,种间杂种的品质性状在一些组合中比普通小麦有所提高。     

小麦属与簇毛麦属的可杂交性研究

以普通小麦、四倍体小麦及其各染色体组供体种为母本,与一年生簇毛麦(Haynalida villosa,2n=14)和四倍体多年生簇毛麦(H.hordeacea,2n=14)杂交,研究了小麦属与簇毛麦属的可杂交性。结果表明,乌拉尔图小麦(AA)、拟斯卑尔脱小麦(SS)和节节麦(DD)与一年生簇毛麦的杂交率分别为1.8％、2.4％和82.4％,它们与多年生簇毛麦的杂交率分别为7％、0.8％和38.6％,上述各组合中,除乌拉尔图小麦与两种簇毛麦的组合能产生出正常的种子外,其余四组合所结的种子均不能正常发芽。圆锥小麦与两种簇毛麦的杂交率分别为0.9-8.8％和1.2-19.6％,所结种子大都能正常发芽。圆柱小麦与两种簇毛麦的杂交率分别为1.1％和1.5％,所结种子都不能正常发芽。普通小麦与两簇种毛麦的可杂交性同普通小麦与栽培黑麦的情况相似,它们可能受小麦的同一遗传系统控制。