硬粒小麦-节节麦人工合成种的高分子量谷蛋白亚基组成及表达分析

用十二烷基硫酸钠-聚丙稀酰胺凝胶电泳方法（SDS-PAGE）,分析了4份天然加倍形成的硬粒小麦-节节麦人工合成种的高分子量谷蛋白亚基（HMW-GS）组成。结果表明：4份硬粒小麦-节节麦人工合成双二倍体SHW—Z1,SHW—Z2,SHW—Z3,SHW—z4的HMW—GS分别为6＋8、5＋12;6＋8、5＋10;6＋8、5＋12和6＋8、5＋10。其中,6＋8亚基来自硬粒小麦;5＋12,5＋10亚基分别来自节节麦As60与As65。硬粒小麦和节节麦的HMW—GS呈共显性遗传,在合成六倍体小麦背景中均得到了表达,且没有出现变异。表明可通过节节麦与二粒小麦杂交并天然加倍的途径创造桥梁种质,将节节麦的优质HMW—GS基因引入普通小麦。     

黄淮麦区部分小麦品种(系)高分子量麦谷蛋白亚基的SDS-PAGE和分子标记分析

利用十二烷基硫酸钠-聚丙烯酰胺凝胶电泳(SDS-PAGE)和分子标记技术,对黄淮麦区47份小麦育种材料高分子量麦谷蛋白亚基(HMW-GS)进行鉴定和分析。SDS-PAGE结果表明,在所检测的小麦品种(系)中,Glu-A1位点编码的HMW-GS有3种类型,分别是Null、1和2*,其中1出现频率较高(80.9%),Null次之(17.0%),2*仅有1份;Glu-B1位点有7+8、7+9、17+18共3种类型,其中7+8和7+9出现频率较高,分别为48.9%和44.7%;Glu-D1位点有2+12、5+10、4+12共3种类型,其中5+10出现频率最高(61.7%)。利用Dx5、Ax2*、By8、By9和By17亚基特异性分子标记检测结果表明,参试材料中含各标记亚基的材料依次为29(61.7%)、1(2.1%)、23(48.9%)、21(44.7%)、3(6.4%)份;在所检测的小麦品种(系)中含最优亚基组合Dx5、By8的材料共13份,频率为27.7%。分子标记检测结果与SDS-PAGE检测结果相吻合,表明亚基特异性分子标记可用来快速检测小麦材料中的HMW-GS基因。     

我国部分优质小麦高分子量谷蛋白亚基组成分析

利用SDS-PAGE方法对我国49份优质小麦的高分子量谷蛋白亚基(HMW-GS)进行了分析,共检测到13种亚基和16种亚基组合。结果表明:高分子量谷蛋白(Glu)变异较为丰富,Glu-A1位点有3个等位变异类型,Glu-B1有6个等位变异类型,Glu-D1有4个等位变异类型,而且还发现一些稀有亚基13 16。优质亚基5 10、2~*亚基在供试品种中的比例较高。供试品种HMW-GS品质得分为5～10分,平均为8.04分,表明在我国小麦育种中已注重加强优质谷蛋白亲本材料的引进和利用。     

小麦新品系高分子量麦谷蛋白亚基的组成研究

采用SDS-PAGE电泳方法鉴定和分析了199个春小麦高代品系的高分子量谷蛋白亚基( HMW-GS)组成与分布.结果表明,在Glu-A1、Glu-B1 和Glu-D1三个位点上共检测到10种不同的高分子量谷蛋白亚基及21种亚基组合类型,优质亚基5+10占的比例较高(60.30;),但含2*、7+8、5+10,1、7+8、5+10和1、17+18、5+10等优质亚基组合的比例较低(16.58;) .按照Payne等人的评分方法进行了评分, 199个春小麦高代品系的高分子量麦谷蛋白亚基Glu-1评分在3～10,平均为7.38分.     

144份CIMMYT小麦材料高分子量谷蛋白亚基组成分析

为发掘新的种质资源,利用SDS-PAGE方法对144份CIMMYT小麦材料的高分子量谷蛋白亚基(HMW-GS)进行了分析。结果表明:在供试材料中共检测出9种HWM-GS类型和14种亚基组合类型。Glu-A1位点具有1、2*与null(N)共3种类型,亚基2*占优势,占55.56%;Glu-B1位点具有7+9、17+18、7、7+8共4种类型,7+9为优势亚基,占59.72%;Glu-D1位点具有5+10、2+12这2种类型,5+10占优势,占79.86%。优势亚基组合类型为2*、7+9、5+10,占41.67%。144份材料的高分子谷蛋白亚基品质评分变幅为4~10分,平均为8.54分。在优质亚基中,Glu-A1位点具有优质亚基(l和2*)的频率为86.8%;Glu-B1位点具有优质亚基(7+8和17+18)的频率为30.56%;Glu-D1位点具有优质亚基5+10的的频率为79.86%。本试验同时筛选出一大批含优质亚基的育种资源材料。今后小麦品质育种中,还应加强对具有优质亚基2*、17+18的利用。     

黄淮麦区部分小麦新品系高分子量谷蛋白亚基的组成研究

为了解黄淮麦区小麦品种的高分子量麦谷蛋白亚基(HMW-GS)组成情况及优质亚基分布特点,利用SDS-PAGE电泳技术对39份2005-2006年度参加黄淮麦区区域试验小麦新品系的高分子量谷蛋白的亚基组成、亚基出现频率和品质得分进行研究。结果表明,参加试验的39份小麦新品系中出现了11种亚基和16种亚基组合类型,其中优质亚基2*、14 15和5 10出现频率分别为2.6%、7.7%和17.9%,亚基组合"1,7 8,2 12"和"N,7 8,2 12"为常见类型,其频率分别为20.5%和15.4%。参试的39份小麦品系的G lu-1品质得分在5~10分之间,平均品质得分为7.5,品质水平有所提高;具有较高品质得分亚基组合类型"1/2*,14 15,5 10"以及"1/2*,13 16,5 10"的品系没有出现,但出现了几种新的亚基组合类型,如"1,13 16,3 12"等。说明这些材料亚基组合类型存在一定的变异。在小麦品质育种上,应当注重优质亚基聚合,这对小麦品质改良具有重要作用。     

小麦远缘杂交后代的高分子量谷蛋白亚基分析

采用SDS-PAGE聚丙烯酰胺凝胶电泳方法,对远缘组合分离出来的一个类型JY98-1(45个遗传性基本稳定的具有高产、多抗的小麦株系)的高分子量谷蛋白亚基进行了分析。结果表明,出现了13种不同的高分子量谷蛋白亚基(HMW-GS)及12种亚基组合类型,优质亚基及亚基组合所占的比例较少,品质评分偏低,其变幅为3～9分,平均6．1分。但在所分析的材料中,出现一些少见的特殊亚基：6^*、6^* 8^*、5 12、2 10 12。同时研究了HMW-GS和组合频率及特点。45个株系中1个具有5 10优质亚基、4个具有2^*亚基和12个具有7 8亚基,它们可供小麦优质育种利用。研究表明,通过远缘杂交能够选育出具有高产、抗病和优质的小麦新材料。     

硬粒小麦-节节麦人工合成小麦的鉴定和利用

对从CIMMYT引进的99份硬粒小麦-节节麦人工合成小麦通过抗锈性和农艺性状的鉴定,筛选出21份对条锈病高抗至免疫的材料;利用SDS-PAGE电泳技术对99份材料的HMW-GS组成进行了分析,筛选出8份携带1.5 10特异优质亚基和1份携带5 12亚基的合成小麦;利用筛选的抗锈、优质合成小麦与普通小麦组配正交、回交组合,不存在远缘不育现象,虽然较对照宁春4号熟期略晚,但其籽粒全为角质;对其中两个组合的F6代1 250个单株进行SDS-PAGE后发现,有64份含有1.5 10亚基,3份含有5 12亚基.作者分析认为,合成小麦的鉴定和育种应用,必将极大地丰富小麦种质资源,为培育丰产、优质、抗逆的新品系奠定基础.     

黄淮麦区小麦品种高分子量谷蛋白亚基及亚基组成与品质性状关系的研究

对黄淮麦区的77个不同小麦品种高分子量谷蛋白亚基及亚基组成与蛋白质含量和沉降值之间的关系进行了研究,结果表明:Glu-1三位点的亚基等位变异共有13种,A1位点亚基1出现频率最高,为71.05%,亚基2*最低,仅为3.94%;B1位点亚基7 9和7 8相对频率最高,分别为43.42%和31.58%,亚基17 18出现频率最低,为1.32%;D1位点亚基2 12出现频率最高,为52.63%,亚基4 12最低,为3.16%。值得注意的是,优质亚基14 15和5 10,在B1和D1位点分别出现了较高的频率,为10.53%和31.21%。三位点亚基对蛋白质含量的效应分别表示为:1≥2*>Null,14 15≥17 18≥7 8>7>7 9>20≥6 8,5 10>2 12≥4 12。对沉降值的效应分别表示为:2*≥1>Null,14 15≥7 8>7≥17 18>7 9≥20>6 8,5 10>2 12≥4 12。在蛋白质含量水平上,亚基组成1、14 15、2 12,1、7 8、5 10,1、7、5 10和1、7 9、5 10相对较高;在沉降值水平上,亚基组成1、7 8、5 10和1、14 15、2 12相对较高。因此,研究认为三位点分别为1或2*、7 8或14 15、5 10是品质优良的最佳亚基组合。     

野生大麦与青稞高分子量谷蛋白亚基遗传变异研究

通过SDS-PAGE方法对33份青稞I组和5份野生大麦H组染色体编码的高分子量谷蛋白亚基(HMW-GS)的多态性进行了研究。结果表明I组和H组染色体编码的HMW-GS亚基之间存在带型差异,I组高分子量谷蛋白亚基存在两种带型,一种接近7亚基上部,一种接近7亚基下部,H组内部只有一种带型,靠近10亚基。因此,要改进青稞的面筋品质现状,应在青稞中引入新的优质HMW-GS亚基的变异类型。     

QTL Mapping for Important Agronomic Traits in Synthetic Hexaploid Wheat Derived from Aegiliops tauschii ssp. tauschii

Aegiliops tauschii is classified into two subspecies: Ae. tauschii ssp. tauschii and Ae. tauschii ssp. strangulata. Novel genetic variations exist in Ae. tauschii ssp. tauschii that can be utilized in wheat improvement. We synthesized a hexaploid wheat genotype (SHW-L1) by crossing an Ae. tauschii ssp. tauschii accession (AS60) with a tetraploid wheat genotype (AS2255). A population consisting of 171 F8 recombinant inbred lines was developed from SHW-L1 and Chuanmai 32 to identify QTLs associated with agronomic traits. A new genetic map with high density was constructed and used to detect the QTLs for heading date, kernel width, spike length, spikelet number, and thousand kernel weight. A total of 30 putative QTLs were identified for five investigated traits. Thirteen QTLs were located on D genomes of SHW-L1, six of them showed positive effect on agronomic traits. Chromosome region flanked by wPt-6133–wPt-8134 on 2D carried five environment-independent QTLs. Each QTL accounted for more than 10% phenotypic variance. These QTLs were highly consistent across environments and should be used in wheat breeding.     

Association analysis of grain traits with SSR markers between Aegilops tauschii and hexaploid wheat(Triticum aestivum L.)

Seven important grain traits, including grain length(GL), grain width(GW), grain perimeter(GP), grain area(GA), grain length/width ratio(GLW), roundness(GR), and thousand-grain weight(TGW), were analyzed using a set of 139 simple sequence repeat(SSR) markers in 130 hexaploid wheat varieties and 193 Aegilops tauschii accessions worldwide. In total, 1 612 alleles in Ae. tauschii and 1 360 alleles in hexaploid wheat(Triticum aestivum L.) were detected throughout the D genome. 197 marker-trait associations in Ae. tauschii were identified with 58 different SSR loci in 3 environments, and the average phenotypic variation value(R2) ranged from 0.68 to 15.12%. In contrast, 208 marker-trait associations were identified in wheat with 66 different SSR markers in 4 environments and the average phenotypic R2 ranged from 0.90 to 19.92%. Further analysis indicated that there are 6 common SSR loci present in both Ae. tauschii and hexaploid wheat, which are significantly associated with the 5 investigated grain traits(i.e., GA, GP, GR, GL, and TGW) and in total, 16 alleles derived from the 6 aforementioned SSR loci were shared by Ae. tauschii and hexaploid wheat. These preliminary data suggest the existence of common alleles may explain the evolutionary process and the selection between Ae. tauschii and hexaploid wheat. Furthermore, the genetic differentiation of grain shape and thousand-grain weight were observed in the evolutionary developmental process from Ae. tauschii to hexaploid wheat.     

粗山羊草间杂交的育性表现及抗病性鉴定

[目的]为了探讨粗山羊草间杂交的育性表现及其后代的抗病性。[方法]利用13份不同产地的粗山羊草进行杂交,在田间用京双16作诱发行,接种北京地区流行的白粉病混合菌株,进行苗期、成株期抗病性鉴定。[结果]从杂交结果看,亚种内杂交率较高,为14.15%～83.33%,而亚种间杂交率较低,为0～8.33%,因此可以判断粗山羊草亚种之间存在着生殖隔离。通过对抗病粗山羊草Y192与感病Y2272的杂交后代进行小麦白粉病抗病性鉴定,发现抗病基因是由显性单基因控制的。[结论]该结果为进一步研究小麦白粉病抗病基因奠定了基础。     

利用人工合成小麦自发产生的非整倍体进行基因定位

人工合成小麦可以同时将四倍体小麦和节节麦的优良基因转移到六倍体遗传背景。人工合成小麦可通过两种途径自发产生非整倍体:一是通过减数分裂核再组形成的非整倍配子结合,在合成小麦的第一代就产生非整倍体,另一种是通过新形成人工合成小麦的细胞学不稳定,产生非整倍体。人工合成小麦自发产生的非整倍体,可以专门用于四倍体小麦或节节麦质量性状基因的染色体定位。该细胞学定位方法主要包括以下几个步骤:①筛选出具有目标性状基因的四倍体小麦或节节麦材料;②创制人工合成小麦;③筛选目标性状存在差异的植株;④鉴定缺失染色体。该方法对四倍体小麦或节节麦目标基因转移的同时,实现对目标基因的染色体定位。     

Evaluation of Aegilops tauschiifor Heading Date and Its Gene Location in a Re-synthesized Hexaploid Wheat

The successful worldwide cultivation of hexaploid wheat in a diverse range of environments is because of, in part, breeding and selection for appropriate heading date. To adjust and fine-tune the heading time of hexaploid wheat to particular geographical regions and specific environment within these, there is an urgent need to evaluate and use alternative alleles for heading time. Aegilops tauschii, the donor species of D-genome of hexaploid wheat, has a wide geographic distribution. The present study revealed a wide variation for heading time among 56 Ae. tauschii accessions. All the accessions with short heading dates belonged to the ssp. tauschii, whereas most of ssp. strangulata accessions showed very long heading date. The heading date was also related to distribution of this species. The monotelosomic and monosomic analysis of a synthetic hexaploid wheat showed that chromosome 2D derived from ssp. tauschii accession AS60 had a major effect on promoting heading time with a reduction of more than 5 days. It is postulated that this Ae. tauschii genotype possess the allele Ppd-D^t1 responsible for the insensitivity to photoperiod. This allele is probably different from Ppd-D1 existing in hexaploid wheat. The new allele Ppd-D^t1 derived from Ae. tauschii might be used as a source for hexaploid wheat breeding on photoperiod response.     

四川小麦地方品种与节节麦和黑麦的可杂交性

对三十个四川小麦地方品种与节节麦和黑麦的可杂交性进行了观察、研究,结果表明: “中国春”所含有的高亲和性基因kr_1、kr_2在四川地方品种中普遍存在;小麦—节节麦和小麦—黑麦可杂交性受不同的遗传系统控制;除kr_1、kr_2外,普通小麦中至少还存在两对基因,一对基因(kr_3)对小麦—黑麦可杂交性起作用,另一对基因(kr_4)对小麦—节节麦可杂交性起作用。四川地方品种中,存在有与黑麦和(或)节节麦亲和性很高的品种(系)。     

柱穗山羊草远缘杂交育性的探讨

选用柱穗山羊草分别与普通小麦、硬粒小麦和粗山羊草远缘杂交,发现结实率非常低。远缘杂交后代绝大部分有乳无胚或者有胚无乳;以普通小麦为母本与柱穗山羊草杂交,F1代分蘖率极高,植株性状出现中亲遗传或超亲遗传,杂交种回交或自交结实率非常低。     

节节麦生育期基因定位分析

利用长休眠节节麦(Ae.tauschii)与四川的四倍体小麦地方品种矮兰麦(T.turgidum)杂交并加倍合成的新的抗穗发芽普通小麦"RSP"与"绵阳11"D染色体组的单体系列杂交,对来源于节节麦的晚生育期基因进行定位分析,以期在利用其穗发芽抗性时,克服其生育期较晚的特性。结果表明:该节节麦的2D和5D染色体上均存在晚生育期基因,2D的作用较5D更强。     

中国新疆与黄河流域节节麦的传播关系

利用微卫星分子指纹方法分析了来自新疆和黄河流域(陕西、河南)节节麦的亲缘关系,探讨中国节节麦的传播问题。结果表明:①至少有两个不同的节节麦居群由中东传入了中国;②中国节节麦的传播路径可能是由中东经丝绸之路的北道传入新疆,然后传入黄河流域。但是,也不能排除中国节节麦由丝绸之路传入黄河流域,然后再传入新疆的可能性。     

Fine mapping of powdery mildew resistance gene PmTm4 in wheat using comparative genomics

Powdery mildew,caused by Blumeria graminis f.sp.tritici,is one of the most severe wheat diseases.Mining powdery mildew resistance genes in wheat cultivars and their appliance in breeding program is a promising way to control this disease.Genetic analysis revealed that a single dominant resistance gene named PmTm4 originated from Chinese wheat line Tangmai 4 confers resistance to prevailing isolates of B.graminis f.sp.tritici isolate E09.Detailed comparative genomics analyses helped to develop closely linked markers to PmTm4 and a fine genetic map was constructed using large F_2 population,in which PmTm4 was located into a 0.66-c M genetic interval.The orthologous subgenome region of PmTm4in Aegilops tauschii was identified,and two resistance gene analogs(RGA)were characterized from the corresponding sequence scaffolds of Ae.tauschii draft assembly.The closely linked markers and identified Ae.tauschii orthologs in the mapping interval provide an entry point for chromosome landing and map-based cloning of PmTm4.