巨穗小麦种质株高的基因定位

巨穗小麦新种质材料是一具有茎杆粗壮、叶片短宽直立、大穗、大粒、高结实率等特点的种质资源。本研究应用单体分析和双端体分析方法对241材料进行了遗传学研究。结果表明，小麦新种质材料241的1A，3A，5A和4R染色体上具有控制株高的隐性基因，6B染色体上具有控制株高的显性基因，其中3A，5A和6B染色体上的基因表现为强效，1A和4B染色体上的基因表现为弱效。通过双端体分析进一步将控制株高的基因定位到1AS，3AS，5AL和4BL上。     

调控小麦重要农艺性状基因的染色体定位

为了研究调控小麦重要农艺性状基因的染色体分布,进一步解析控制小麦重要农艺性状基因的遗传基础,本研究以一套“中国春-人工合成小麦”染色体代换系为材料,在大田条件下,对不同株系小麦的株高、穗长和穗数等重要农艺性状进行调查。通过同一性状不同株系间的差异显著性分析,对调控株高、穗长和穗数的基因进行了染色体定位。研究结果表明:1 B、2 B、 3 A、4 A、6 A、6 D和7 D染色体上可能携带有调控小麦株高的位点;1 B、1 D、2 B、2 D、5 A、6 A、6 D和7 D染色体上可能携带有调控小麦穗长的基因位点;3 A和6 D染色体上可能携带有调控小麦成穗数的位点。本研究有利于进一步理解调控小麦农艺性状的遗传基础,并对小麦分子育种实践具有一定的指导意义。     

小麦株高相关性状与SNP标记全基因组关联分析

株高是影响小麦产量和控制倒伏的重要因素,研究小麦株高相关性状的遗传机制对高产育种具有指导意义。以205份中国冬麦区小麦品种(系)为材料,利用分布于小麦全基因组的24 355个单核苷酸多态性(SNP)标记对株高相关性状进行关联分析。共发现38个与株高相关性状显著关联(P0.0001)的SNP,分布在1B、2A、2B、3A、3B、3D、4A、4B、5A和6D染色体上。其中,11个位点至少在2个环境中稳定表达,可用于开发CAPS标记。同时,发掘了一批株高性状相关基因的优异等位变异,如降低株高的等位变异Bob White_c48009_52,平均降低株高12.9 cm;控制穗下节间长的等位变异BS00039422_51-C和IAAV1698-A,分别调控穗下节间长5.9 cm和6.6 cm。本研究发掘的控制小麦株高基因位点为在分子水平上研究小麦株高复杂性状提供了有价值的参考。     

大穗小麦多小穗基因的染色体定位

采用中国春单体系列对大穗普通小麦品系“88F2185”的多小穗性状进行了基因定位研究。结果表明，“88F2185”决定多小穗的基因位于其1B、3D和5A染色体上，其中3D染色体的效应最强。“88F2185”1B和3D染色体上的基因表现显性，而5A染色体上的基因表现隐性。此外，“88F2185”4D染色体上还存在减少小穗数目的隐性基因。据前人研究及本试验结果分析认为，“88F2185”5”的1B及4D染色体上具控制小穗数目的新基因。     

基于DArTseq标记的人工合成小麦农艺性状QTL定位

人工合成小麦拥有丰富的有利遗传变异,可用于普通小麦的遗改良。本研究选用两个人工合成小麦改良品系构建了由284个单株组成的F2群体,基于1 671具有染色体位置信息的多态性DAr Tseq标记构建遗传图谱,并结合该群体农艺性状(株高,穗长,穗颈节长,小穗数,穗粒数,单株有效穗数,千粒重,单株重)的表现型,利用QTL作图软件ICIMapping 4.1进行了QTL定位。结果表明,共检测到20个QTL,其中4个为株高QTL,分布于2A、3B、5B染色体上,可解释表型变异的5.4%~10.8%;4个为穗长QTL,分布于2D、3B、5B染色体上,可解释表型变异的1.4%-8.8%;3个为穗颈节长QTL,分布于1A和5A染色体上,可解释表型变异的4.6%~12.2%;2个为穗粒数QTL,分布于3D和5A染色体上,可解释表型变异的18.9%~29.8%;1个为单株有效穗数QTL,分布于2A染色体上,可解释表型变异10.2%;5个为千粒重QTL,分布于1B、5A、5B、5D和7B染色体上,可解释表型变异的8.9%~10.9%;1个为位于7B染色体上的单株重QTL,可解释表型变异的6.1%。同时,在5B和7B染色体上存在控制多个性状的同一QTL位点。利用生物信息学的方法,筛选到1个千粒重相关的候选基因。以上结果可为人工合成小麦农艺性状QTL精细定位、分子标记辅助选择育种和基因克隆奠定基础。     

源于长穗偃麦草的小麦新品系CH7034抗白粉病基因的染色体定位

CH7034是一个兼抗小麦白粉病和条锈病的新种质材料,通过普通小麦与八倍体小偃麦"小偃7430"杂交、回交选育而成.为明确其白粉病抗性的遗传机制及抗性基因的染色体位置,用小麦高感品系"SY95-71"与CH7034杂交,所获F1、F2及其双亲在温室用白粉病E09菌系的15号小种接种,对CH7034的白粉病抗性进行鉴定和遗传分析.结果表明,无论是苗期还是成株期,CH7034对白粉病菌均表现为免疫,且具有与其抗性供体小偃7430及野生亲本长穗偃麦草相似的白粉病抗性,F1代抗病反应型为O或O'级,F2代抗感分离比符合R:S=3:1,说明CH7034抗性受显性单基因控制.用307对小麦微卫星引物对一个148株的F2群体进行分析,发现小麦微卫星标记xgwm311与抗病基因连锁,遗传距离为12.4 cM.用中国春缺-四体和双端体材料进一步验证与抗病相关的片段位于2A染色体的长臂上,进而将CH7034所含的抗白粉病基因定位于小麦的2AL上.     

干旱胁迫下小麦脯氨酸积累相关基因的染色体定位

对于旱胁迫和对照条件下中国春-Hope代换系和中国春-长穗偃麦草代换系的叶片脯氨酸含量进行了测定，通过方差分析表明：普通小麦可能在4B、5A和5D染色体上有控制干旱胁迫下脯氨酸积累的基因存在，6B和6D染色体上可能有抑制脯氨酸积累的基因存在。在测定中国春-长穗偃麦草代换系的叶片脯氨酸含量后，确定小麦5A和5D染色体上有     

太谷核不育小麦衍生材料川6415在其后代中的遗传分析

川6415是利用太谷核不育小麦育成的重要小麦育种基因资源,解析川6415在其衍生后代的遗传,对利用川6415进行分子标记辅助选择育种具有重要意义.本研究选用617对SSR引物对川6415及其衍生品种(系)进行扫描,分析川6415在其一代、二代衍生品种(系)的遗传,结果表明,一代衍生品种川麦42继承了26.6％川6415的遗传物质;二代衍生品种(系)31区和R104更多的继承了川6415的遗传物质,分别为32.6％和37.2％.川麦42遗传背景中来源于川6415的SSR标记位点,在除3D、4D、7D外的18条染色体上都有分布,在2A、2B和4B染色体上形成染色体区段.4B上川麦42遗传背景中源于川6415的染色体区段有利于增加穗数/m2; 2B和7A上的川6415染色体区段有利于降低川麦42株高.因此,太谷核不育小麦衍生材料川6415可作为增加穗数/m2和降低株高的重要基因资源用于小麦高产育种.     

干旱胁迫对小麦染色体代换系旗叶相对含水量和离体失水速率的影响

以中国春-Synthetic 6x小麦染色体代换系及其亲本为材料,对其旗叶相对含水量(RWC)、离体叶片失水速率(RWL)进行测定。结果表明,在干旱胁迫下,1A,2D和3D代换系叶片的相对含水量及其干旱/对照值显著或极显著高于中国春,3A,3B,4B,5B,6B,1D,2D和4D代换系叶片离体失水速率及其干旱/对照值显著或极显著低于中国春。由此表明,Synthetic 6x的1A,2D和3D染色体上可能存在干旱胁迫下调控相对含水量的基因,Synthetic 6x的3A,3B,4B,5B,6B,1D,2D和4D染色体上可能存在干旱胁迫下调控离体失水速率的基因。     

小麦显性矮秆基因Rht3理想株高突变体的基因型检测

本研究采用4BS染色体携带Rht3基因的小麦显性矮源"矮苏3"(55～60 cm),经辐射与化学诱变,获得了一系列株高在70～85 cm、具小麦育种理想株高的突变体.采用形态标记、生化标记及分子标记对上述理想株高突变体进行了基因型检测.经成熟种子萌发试验的生化标记检测表明,理想株高突变体仍具有显性矮秆基因Rht3成熟种子α-淀粉酶活性低而抗穗萌的特性.经采用位于4BS染色体上的"易组太谷核不育基因MS2 (4BS)"作为形态标记基因来定位理想株高突变体携带的半显性矮秆基因,证实了理想株高突变体携带的半显性矮秆基因与MS2(4BS)连锁、因而与Rht3基因同位于普通小麦4B染色体上.基于通常认为Rht3与隐性矮秆基因Rht1同为4BS染色体上的复等位基因,经采用Ellis等开发的"perfect marker"SSR特异引物的分子标记检测,在矮苏3及其理想株高突变体上同时扩增出了与Rht-B1b相同的237 bp的特征带.以上3种类型的基因标记检测的结果,均有利于说明矮苏3的理想株高突变体携带Rht3突变衍生的复等位基因,因其具理想株高而又抗穗萌,可望作为半显性创新矮源用于高度集约化的小麦"分子设计育种",以克服小麦育种目前局限于使用隐性矮源的局面,实现自"绿色革命"以来小麦育种矮源的升级换代.     

普通小麦-野生二粒小麦染色体臂置换系籽粒与品质性状分析

野生二粒小麦在农艺性状和品质性状上具有丰富的遗传变异,这些优异基因的导入对促进优质小麦生产具有重要的意义。以普通小麦品种Bethlehem（BLH）为遗传背景的野生二粒小麦染色体臂置换系（chromosome arm substitution lines,CASLs）为材料,进行2年一点田间试验,考察籽粒（粒长、粒宽和千粒重）与品质相关性状（蛋白质含量、湿面筋含量、沉降值、淀粉含量和灰分含量）。结果表明：CASLs群体中3AL 2年的粒长均显著长于亲本BLH,推测3AL染色体上至少有1个正效QTL控制野生二粒小麦的粒长,至少3个控制粒长的负效QTLs分别位于4BS、6BL和7BL,至少11个控制千粒重的负效QTLs分别位于2AS、5AS、6AL、7AS、1BS、1BL、4BS、4BL、5BL、6BL和7BL,至少6个与蛋白质含量正相关的QTLs分别位于6AL、1BS、2BS、3BL、7BS和7BL,至少3个控制湿面筋形成的正效QTLs分别位于2BL、7BS和7BL,至少3个控制沉降值的主效QTLs分别位于4AL、7AL和7BL,至少1个控制淀粉形成的负效QTL位点位于7BL;至少1个促进小麦籽粒灰分含量增加的QTL位于7BL上。相关性分析表明,千粒重与蛋白质含量、湿面筋含量、沉降值和灰分含量呈显著或极显著的负相关,蛋白质含量与湿面筋含量、沉降值和灰分含量均呈极显著正相关,而与淀粉含量呈极显著负相关。综上所述,CASLs群体具有丰富的遗传多样性,且每个置换系只含有对应野生二粒小麦的染色体臂,各置换系有着不同的遗传特点,因此,可以综合利用置换系的有利性状对小麦目标性状进行遗传改良,进而为小麦育种提供更加丰富的遗传资源。     

Aneuploid Analysis of Anther Culture Response in Wheat

Genetic stocks of Triticum aestivum including the disomic, 8 ditelosomic and 3 nullisomic-tetrasomic ‘Chinese Spring’ wheat lines were employed to ascertain the chromosomal arm locations of the genes acting on the production of embryos from micro-spores and on the regeneration capacity (green and albina) of the microspore-derived embryos. All these aneuploid lines differed significantly from the parental line ‘Chinese Spring’ for embryo production. Our results confirmed or in most cases established that genes affecting embryo production are located on several chromosomal arms: IBS, 1BL, 3AS, 3AL, 5AS, SAL, 5BS, 5BL, 7DS, 7DL. Whereas most of the chromosomal arms stimulate the production of embryos from the microspores, IBS and 1BL reduce it. The results of plant production from microspore-derived embryos suggest that the genes increasing regeneration ability are located on CS5A chromosome and are likely associated to a gene increasing green plant frequency. On the contrary, the 1BL arm increases the albina frequency.     

QTL analysis of main and epistatic effects for flour color traits in durum wheat

The aim of this work was to map quantitative trait loci (QTLs) associated with flour yellow color (Fb*) and yellow pigment content (YPC) in durum wheat (Triticum turgidum L. var. durum). Additionally, QTLs affecting flour redness (Fa*) and brightness (FL*) color parameters were investigated. A population of 93 RILs (UC1113 × Kofa) was evaluated in three locations of Argentina over 2 years. High heritability values (>94%) were obtained for Fb* and YPC, whereas FL* and Fa* showed intermediate to high values. The main QTLs affecting Fb* and YPC overlapped on chromosome arms 4AL (4AL.2), 6AL (6AL.2), 7AS, 7AL, 7BS (7BS.2) and 7BL (7BL.2). The 7BL.1 QTL included the Psy-B1 locus, but one additional linked QTL was detected. A novel minor QTL located on 7AS affected Fb*, with an epistatic effect on YPC. An epistatic interaction occurred between the 7AL and 7BL.2 QTLs. The 4AL.2 QTL showed a strong effect on Fb* and was involved in two digenic epistatic interactions. The 6AL.2 QTL explained most of the variation for Fb* and YPC. The main QTLs affecting FL* and Fa* were located on 2BS and 7BL, respectively. These results confirm the complex inheritance of flour color traits and open the possibility of developing perfect markers to improve pasta quality in Argentinean breeding programs.     

利用普通六倍体小麦和西藏半野生小麦杂交衍生的重组自交系定位小麦芒长QTL

芒长是普通小麦的重要农艺性状,受多个基因控制。本研究利用长芒的普通小麦郑麦9023与无芒的西藏半野生小麦Q1028构建一个重组自交系群体(186个株系);采用SSR和DAr T分子标记,构建覆盖小麦全基因组的遗传图谱(2597 cM)。基于重组自交系群体两年芒长表型数据,采用ICIM作图法对小麦芒长性状进行QTL定位分析。共检测到2个与芒长相关的QTL,即Qwa.sau-4AS和Qwa.sau-5AL。它们分别位于4AS和5AL染色体上,可分别解释7.4%和27.3%的表型变异。这2个QTL效应可能分别来源于钩芒基因Hd与抑芒基因B1。利用连锁标记进行基因型分析,表明Qwa.sau-4AS与Qwa.sau-5AL对芒长的抑制效果具有累加效应,且Qwa.sau-5AL效应强于Qwa.sau-4AS。本研究将为精细定位及克隆这2个QTL奠定基础。     

以关联分析发掘小麦整穗发芽抗性基因分子标记

利用分布于小麦全基因组的181对分子标记,分析264份自然群体的基因型,采用TASSLE软件的GLM和MLM模型检测与整穗发芽抗性紧密关联的标记位点,发掘相关位点内的优异等位变异。在2012年和2013年室内整穗发芽率、2013年田间自然降雨整穗发芽率3个环境中,共关联到20个显著位点(P<0.05),分布于小麦染色体1AS、2DS、3AS、3BL、4AL、5AS、5BL、6BS、6DS、7AL和7BL上。分别位于2DS和7BL上的分子标记gwm102和barc340同时在3个环境下关联到,属于稳定的抗性位点; 另有6个标记位点同时在2个环境下关联到; 其余12个标记位点仅在1个环境下关联到。位于7BL上的barc340标记位点为一新报道位点。从重复关联的8个标记位点内共检测出10种优异等位变异。barc28-229bp和barc28-217bp对提高整穗发芽抗性效应最显著,主要分布在地方品种中(如遂宁坨坨麦等),而gwm102-142bp和barc186-199bp效应虽然相对较小,但多分布在推广品种中(如扬麦158等),有利于穗发芽抗性分子育种的直接应用。     

Exploring wheat landraces for rust resistance using a single marker scan

Marker-trait associations identified in diverse germplasm can be exploited in crop improvement programs. An attempt to establish such associations was made by evaluating 205 wheat landraces for stripe rust, leaf rust and stem rust responses in the field over three crop seasons. Diversity arrays technology was used to genotype the landraces and associations were identified using a single-marker scan. Sixty-eight markers were significantly associated with rust resistance. Several significantly associated loci coincided with the presence of known major genes or QTL for rust resistance. In contrast, many marker-rust response associations identified in this analysis for each of the three rust diseases uncovered new loci. Dual associations; stripe rust-leaf rust (1AL, 2BS, 2BL, 3DL, 5BS, 6BS and 7DL), leaf rust-stem rust (5BL) and stripe rust-stem rust (4BL and 6AS) resistance were also observed. These associations could enable a cost-effective targeted mapping of dual rust resistance. Some marker-trait associations identified in this study have been validated through genetic analyses and formal naming of resistance loci.     

QTL mapping and analysis of epistatic interactions for grain yield and yield-related traits in <Emphasis Type="Italic">Triticum turgidum</Emphasis> L. var. <Emphasis Type="Italic">durum</Emphasis>

A quantitative trait loci (QTL) analysis of grain yield and yield-related traits was performed on 93 durum wheat recombinant inbred lines derived from the cross UC1113 × Kofa. The mapping population and parental lines were analyzed considering 19 traits assessed in different Argentine environments, namely grain yield, heading date, flowering time, plant height, biomass per plant, and spikelet number per ear, among others. A total of 224 QTL with logarithm of odds ratio (LOD) ≥ 3 and 47 additional QTL with LOD > 2.0 were detected. These QTL were clustered in 35 regions with overlapping QTL, and 12 genomic regions were associated with only one phenotypic trait. The regions with the highest number of multi-trait and stable QTL were 3BS.1, 3BS.2, 2BS.1, 1BL.1, 3AL.1, 1AS, and 4AL.3. The effects of epistatic QTL and QTL × environment interactions were also analyzed. QTL putatively located at major gene loci (Rht, Vrn, Eps, and Ppd) as well as additional major/minor QTL involved in the complex genetic basis of yield-related traits expressed in Argentine environments were identified. Interestingly, the 3AL.1 region was found to increase yield without altering grain quality or crop phenology.     

小麦谷氨酰胺合成酶基因可变剪接分析

谷氨酰胺合成酶(glutamine synthetase, GS)是植物氮素同化的关键酶,小麦(Triticum aestivum L.) GS由12个核基因编码,即TaGS1;1-6A/6B/6D、TaGS1;2-4A/4B/4D、TaGS1;3-4A/4B/4D和TaGS2-2A/2B/2D。利用单分子测序技术获得了TaGS基因的全长转录本,发现TaGS1;1-6A有1种可变剪接转录本、TaGS1;1-6B有2种可变剪接形式;与正常转录本编码的TaGS相比,TaGS1;1-6A-1的Gln_synt_N结构域部分缺失,TaGS1;1-6B-3缺少Gln_synth_gly_rich_site结构域;TaGS1;1-6B-4是新鉴定的转录本,编码缺少Gln_synth_gly_rich_site和Gln_synth_cat_do...     

小麦粒重基因定位研究

本文以低粒重的多小穗品种"10阿"为被测材料,"中国春" 和"阿勃"两套单体系列为测验系,对粒重性状进行了基因定位研究.结果表明,被测材料"10阿"粒重低受5A、1B、2B、2D和7D等染色体上的隐性基因所控制。从其减小效应的程度来看,1B和2B染色体上的基因表现为强效。5A、6B、2D和7D染色体上的基因表现为弱效。