大赖草和新麦草物种专化DNA重复序列研究Ⅰ. 分离和鉴定

从本研究建立的Ｌｅｙｍｕｓｒａｃｅｍｏｓｕｓ（Ｌａｍ．）Ｔｚｖｅｌｅｖ（大赖草）和Ｐｓａｔｈｙ－ｒｏｓｔａｃｈｙｓｊｕｎｃｅａ（Ｆｉｓｃｈ）Ｎｅｖｓｋｉ（新麦草）的ＤＮＡ文库中分别挑出５５０和３４８个重组克隆提取质粒ＤＮＡ,用普通小麦、Ｌ．ｒａｃｅｍｏｓｕｓ和Ｐｓａ．ｊｕｎｃｅａ等物种的总ＤＮＡ作探针,通过两轮点渍杂交,发现有１５个克隆稳定地与Ｌ．ｒａｃｅｍｏｓｕｓ和（或）Ｐｓａ．ｊｕｎｃｅａ有强杂交信号,与中国春无或基本无杂交信号,初步认定这些克隆为物种专化ＤＮＡ重复序列克隆。其中５个又被选取作交互杂交以测定彼此间的同源性,结果表明,ｐＰｊ６０５与ｐＰｊ２０５有同源性,而ｐＬｒ３４４,ｐＬｒ４２６和ｐＬｒ６４７相互间以及与ｐＰｊ２０５和ｐＰｊ６０５之间均无序列同源性。     

大赖草和新麦草物种专化DNA重复序列研究：Ⅰ.分离和鉴定

从本研究建立的Ｌｅｙｍｕｓ ｒａｃｅｍｏｓｕｓ（Ｌａｍ．）Ｔｚｖｅｌｅｖ（大赖草）和Ｐｓａｔｈｙｒｏｓｔａｃｈｙｓ ｊｕｎｃｅａ（Ｆｉｓｃｈ）Ｎｅｖｓｋｉ（新麦草）的ＤＮＡ文库分别挑出５５０和３４８个重组克隆提取质粒ＤＮＡ,用普通小麦。Ｌ．ｒａｃｅｍｏｓｕｓ和Ｐｓａ．ｊｕｎｃｅａ等物种的总ＤＮＡ作探针,通过两轮点渍杂交,发现有１５个克隆稳定地与Ｌ．ｒａｃｅｍｏｓｕｓ或（或）Ｐｓａ．ｊｕｎｃｅａ有强     

导入大赖草DNA小麦后代的变异性状分析

外源大赖草ＤＮＡ直接导入普通小科,诱导小麦籽粒蛋白质组成及过氧化物酶,酶酶、超氧化物歧化酶同工酶谱带发生了显著变化,蛋白质分别增加了４４,６７,８５ｋｕ新组分,蛋白质和氨基酸含量分别提高１６．８２％,１５．６２％,赖氨酸增长４２．９４,同工酶不同程度出现了差异谱带,酶带缺失酶活性增减的明显变化,导入ＤＮＡ的变异上麦的籽粒色泽、硬度,胚乳粉质等生物学性状都有一些改变,其变异现象在连续后代中依然表达。     

新疆大赖草DNA导入普通小麦获得大穗品系

用花粉管通道法将新疆的大赖草成都主普通小麦花培品系７６１从转化的Ｄ３和Ｄ４代变异中重申选出大穗（主穗长大于１４ｃｍ）,多穗（主穗粒数大于６０粒）品系５０个,并能稳定遗传和正常结实,各品系连续多年种植,在穗长、穗粒数和粒重上表现突出。经对供体、受体和转化后代进行酯酮同工酶和ＲＡＰＤ分析,证明供体ＤＮＡ片段已进入受体引起ＤＮＡ重组。     

新疆大赖草DNA导入普通小麦获得大穗品系

用花粉管通道法将新疆的大赖草 DNA导入普通小麦花培品系 761 ,从转化的 D3和 D4代变异中筛选出大穗(主穗长大于 1 4cm)、多穗 (主穗粒数大于 60粒 )品系 50个 ,并能稳定遗传和正常结实 ,各品系连续多年种植 ,在穗长、穗粒数和粒重上表现突出。经对供体、受体和转化后代进行酯酶同工酶和 RAPD分析 ,证明供体 DNA片段已进入受体引起 DNA重组     

小麦族猬草属和赖草属物种的叶表皮微形态研究

对4种猬草属和12种赖草属植物叶表皮进行光镜观察,发现叶下表皮呈现较丰富的微形态差异,主要表现在长细胞形态、短细胞类型及分布、刺毛的有无、气孔器的形态与分布等;表皮微形态的性状组合特征与植物所生长的生态环境有较大的关联;叶表皮微形态具有区分物种的价值,但在属间或属内分组水平上的分类意义不大。     

新疆大赖草DNA导入小麦后代之间“聚合效应”研究

利用新疆大赖草 DNA导入小麦获得的大穗株系进行相互杂交或继续用大赖草 DNA连续导入 ,深入系统地研究其转化后代之间的“聚合效应”及遗传规律。通过研究证明了新疆大赖草 DNA转化大穗×大穗杂种 F1 代在穗粒数、穗粒重及千粒重等性状表现了一定的“重组效应”,细胞学观察发现大穗×大穗之间的染色体结构发生了变化 ,此研究结果从细胞遗传上证明了新疆大赖草的 DNA片段确实整合到受体染色体上     

将大赖草种质转移给普通小麦的研究：V.三个普通小麦—大赖草…

利用形态特征的观察，根尖细胞有丝分裂中期染色体计数，花粉母细胞减数分裂中期Ｉ（ＰＭＣＭ１）染色体构型分析以及Ｃ－分带，从普通小麦与大赖草（ＬｅｙｍｕｓｒａｃｅｍｏｓｕｓＬａｍ）杂种回交后代中选育出３个二体异附加系，９５Ｇ０４，９５Ｇ１６和９５Ｇ２３，其ＰＭＣＭ１染色体配对构型分别为０．１６Ｉ＋２０．２５（Ⅱ）＋１．６７Ⅱ０．３５Ｉ＋１８．９５（Ⅱ）＋２．８７Ⅱ和０．１９Ｉ＋２０．０７（Ⅱ）＋１．８     

新疆大赖草DNA片段导入春小麦761转化后代的细胞核型分析

利用野生资源创造小麦新种质,对小麦育种工作具有重大意义.近年来,新疆农科院与中国科学院新疆分院协作攻关,利用花粉管通道技术,成功地将新疆大赖草[Leymus racemosrrs (Lam.)Tzvel] DNA导入小麦,获得广泛变异,其中超大穗类型已稳定遗传(平均穗长15 cm,最长达20 cm).本文仅报道体细胞核型分析初步探讨之结果.     

大赖草总DNA转化小麦叶片mRNA差异显示技术中总RNA提取和反转录活性研究

[目的]研究大赖草总DNA转化小麦叶片mRNA差异显示技术中总RNA的质量及反转录活性。[方法]在大赖草总DNA转化小麦幼苗叶片mRNA差异显示相关试验中,利用改进的TRIzol法,从幼苗叶片中提取总RNA,紫外光谱分析,1.2%琼脂糖电泳检测,并进行随机引物RT-PCR扩增。[结果]OD260 nm/OD280 nm比值为1.95～1.98;总RNA和RT-PCR电泳条带均表现出整齐、清晰。[结论]获得的总RNA质量好、纯度高,有很高的反转录活性,完全适合于进一步的分子生物学研究。     

条形柄锈菌赖草专化型和披碱草专化型

通过显微镜观察和人工接种方法,对我国西北地区普遍发生的赖草(Leymus secalinus)条锈病和麦(艹宾)草(Elymus tangutorum)条锈病的病菌进行了系统鉴定。结果发现,赖草条锈病菌和麦(艹宾)草条锈病菌均不能侵染所有小麦条锈菌鉴别寄主及感病品种,它们和小麦条锈菌各有不同的寄主范围和主要寄主,在孢子尺度、夏孢子芽孔数目、有无一室冬孢子等方面的一些差异尚不足以达到变种级别。因此,赖草条锈病菌和麦(艹宾)草条锈病菌应分别属于条形柄锈菌的两个新专化型,即赖草专化型(Puccinia striiformisWest.f.sp.leymi)和披碱草专化型(P.striiformis West.f.sp.elymi)。     

新疆大赖草的性状鉴定及与普通小麦有性杂交

对普通小麦近缘野生种新疆大赖草（Leymus racemosus(Lam.)Tzvel.)的农艺性状、品质性状和抗性进行的鉴定观察,以及与普通小麦（T.Aestivum L.)进行的杂交试验表明,新疆大赖草表现为茎粗抗倒,穗大,粒多,植株高大,叶片蜡质化;蛋白质含量为18.3%,17种氨基酸平均比普通小麦品种高出28.96%。它对干旱、盐碱、寒冷、瘠薄等非生物胁迫具较高耐性,并对白粉病、锈病、根腐病、黄矮病、赤霉病等真菌、细菌和病病害抗性良好;新疆大赖草与普通小麦杂交难以获得杂种后代。     

利用小麦SSR标记追踪大赖草染色体Lr.2、Lr.7、Lr.14及其片段

定位于小麦7个部分同源群上的337对SSR引物中有113对SSR引物可检测到大赖草与普通小麦基因组间多态性，对小麦一大赖草Lr．2、Lr．7和Lr.14的异附加系和易位系的进一步分析表明，小麦7BL上的SSR引物gwm112在大赖草染色体Lr．2上具有特异扩增位点，可用来追踪Lr．2；5AS上的SSR引物gwm205、5AL的gwml56和5DL上的gwm212在Lr．7和Lr．14中均有特异扩增产物，可用于追踪Lr．7和Lr．14；而7AL上的SSR引物gwm63仅在大赖草染色体Lr．7上具有扩增位点。这不仅揭示了Lr．7可能存在第5和第7部分同源群染色体重排，而且也表明将引物gwm205、gwm156、gwm212与gwm63相结合可分别追踪大赖草Lr.7和Lr．14染色体及其片段。利用这些SSR引物可追踪同一植株中不同的大赖草染色体；与簇毛麦染色体6V上的SCAR标记相结合，能追踪同一植株中的大赖草和簇毛麦染色体片段。     

小麦族猬草属和近缘属物种醇溶蛋白分析

利用酸性聚丙烯酰胺凝胶电泳(A-PAGE)对小麦族猬草属、赖草属、新麦草属、拟鹅观草属、披碱草属和Lophopyrum共6属19份材料进行醇溶蛋白遗传分析。结果表明:①19份材料共出现19种不同的醇溶蛋白图谱,共分离出56条带纹,多态性高达100%,说明属间和种间具有丰富的醇溶蛋白遗传多态性;②Hystrix duthieissp.duthiei与H.duthieissp.longearistata的亲缘关系较近,它们与H.patula的亲缘关系较远;Psathyrostachys juncea和Psa.huashanica亲缘关系较远;Lophopyrum elongatum和Lo.bessarabicum的亲缘关系较远;③含相似染色体组的物种能各自聚类在一起,它们具有较近的亲缘关系;④醇溶蛋白揭示的亲缘关系与形态学、细胞学研究结果基本一致,表明醇溶蛋白能够用于小麦族多年生物种系统亲缘关系分析。     

大赖草DNA导入小麦获得大穗株系育性及其细胞学初步研究

对大赖草DNA导入小麦后代中选出的部分大穗材料,进行了育性和花粉母细胞(PMC)减数分裂的细胞学鉴定.结果表明:人工套袋自交不育率平均高达93.01;,天然异交不育率为36.4;～100;;减数分裂后期出现了桥、环及落伍染色体,这些异常现象说明了转化后代的染色体结构发生了变化,大赖草DNA片段已整合到染色体上;DNA片段的导入产生单价染色体,这是遗传学上的新问题,其原因尚需进一步研究确定.     

普通小麦—大赖草6N二体异附加系的选育与鉴定

根据花粉母细胞减数分裂中期Ｉ染色体配对情况及染色体Ｃ－分带，在中国春－大赖草杂种回交后代中选育出１个稳定的二倍异附加系９２Ｇ４６０。通过分析亲本及９２Ｇ４６０的苗期叶片ＧＯＴ同工酶酶谱表型，推测９２Ｇ４６０中临时编为第１１号的大赖草染色体来自Ｎ染色体组，该染色体携有属于第６部位同源群的曲酶结构基因Ｇｏｔ－Ｎ２故可以将大赖草中临时编为第１１号的染色体命名为６Ｎ。     

偃麦草基因组特异重复序列的分离与应用

【目的】偃麦草(Thinopyrum)是小麦(Triticum aestivum L.)的多年生野生近缘植物,具有许多可用于小麦品种改良的优异基因。利用基因组特异重复序列可以研究物种的进化关系、绘制染色体指纹图谱及检测外源染色质。克隆十倍体长穗偃麦草(Th.ponticum(Host)Liu and Wang)基因组特异重复序列,可用于鉴定和追踪导入到小麦背景中的偃麦草遗传物质。【方法】通过构建十倍体长穗偃麦草小片段质粒文库,并对文库进行高密度点杂交(Dot-blot hybridization)筛选,结合荧光原位杂交(fluorescence in situ hybridization,FISH)技术,获得偃麦草基因组特异的重复序列,分析其在不同基因组及染色体上的分布特点。利用Repeat Masker在小麦族重复序列数据库(Triticeae repeat sequence database,TREP)及NCBI Gen Bank对特异重复序列进行比对分析,并设计偃麦草基因组特异重复序列的PCR引物。通过FISH分析和特异PCR引物扩增,对小麦-偃麦草衍生后代进行鉴定和选择。【结果】获得7条偃麦草基因组特异的重复序列。FISH分析表明,其在十倍体长穗偃麦草和六倍体中间偃麦草所有染色体两臂上均呈弥散型分布,且在不加小麦封阻DNA的情况下,能明确区分八倍体小偃麦中的偃麦草和小麦染色体。将其应用到小麦-偃麦草代换系和易位系的分子细胞学检测中,特异重复序列同样可以在不加封阻的情况下分辨出偃麦草染色体及染色体片段,而且信号相比基因组原位杂交(genomic in situ hybridization,GISH)更加特异和清晰。基于偃麦草基因组特异重复序列开发了90对引物,通过在中国春、十倍体长穗偃麦草和八倍体小偃麦中的扩增产物比较分析,筛选出36对(40%)偃麦草基因组特异PCR标记;利用这些特异引物对109份小麦-偃麦草衍生材料进行扫描,发现10对扩增效果较好的特异引物,其检测效率为73.3%—95%。【结论】获得偃麦草基因组特异的重复序列,开发了特异PCR扩增引物,可应用于小麦背景下偃麦草遗传物质的高效检测和跟踪。     

小麦及其近亲基因组中的DNA重复序列研究进展

 以小麦为重点 ,对小麦族植物中 DNA重复序列的划分、特点及其功能进行了概括 ,着重介绍了重复序列在基因组分化、DNA转座及在染色体联会和配对中的作用 ,并用一些实例就重复序列在起源和进化、染色体分子指纹图谱绘制、分子标记辅助选择及染色体操作中的应用作了比较全面的介绍。