簇毛麦HMW-GS基因的位点特异PCR(AS-PCR)标记及其多态性

簇毛麦含有丰富的HMW-GS基因变异.本研究旨在建立簇毛麦HMW-GS基因的位点特异PCR(AS-PCR)标记,并对18个居群簇毛麦HMW-GS基因遗传多样性进行系统评价,为开发和利用簇毛麦HMW-GS改良普通小麦品质奠定基础.根据先前克隆的3个簇毛麦HMW-GS基因序列(1Va、1Vb和1Vc)和已发表的普通小麦HM...     

簇毛麦新型HMW-GS的序列分析及加工品质效应鉴定

利用设计的HMW-GS特异引物,从簇毛麦TA10220中克隆到6条HMW-GS基因序列(1.0~1.7 kb, GenBank登录号为KF887414~KF887419),比普通小麦HMW-GS基因序列小,其中KF887414~KF887417为能正常表达的基因,KF887418和KF887419是编码区出现终止信号的假基因。综合推导氨基酸的序列分析以及基于编码蛋白全序列、N-端和C-端域的进化树分析,认为KF887414属于y型HMW-GS,KF887415~KF887419的氨基酸序列同时具有x和y型的结构特征。将具有完整编码区的4个基因在宿主菌Escherichia coli Rosetta-gami B(DE3)中经IPTG诱导表达,通过SDS-PAGE分析表达的蛋白质和种子提取的HMW-GS,经Western blot进一步检测表达产物,证明蛋白质表达成功。通过His-Trap HP柱纯化表达蛋白,回收产物经SDS-PAGE分析后,低温冷冻干燥备用。将冷冻干燥的回收产物加入中国春基础面粉中,利用微量掺粉试验通过测定粉质参数来鉴定簇毛麦来源的HMW-GS对面粉品质的影响,结果表明,簇毛麦来源的4个HMW-GS对于面粉加工品质具有显著的正向效应。     

利用SDS-PAGE鉴定转基因小麦HMW-GS的表达类型和后代遗传

采用SDS-聚丙烯酰胺凝胶电泳(SDS-PAGE)在蛋白质水平上对T2～T5代小麦转基因株系高分子量谷蛋白亚基(HMW—GS)的遗传表达及其分离进行了鉴定和分析。结果发现，外源1Dx5和1Dy10基因在T2代部分株系中表达；在有的株系中出现了原亚基(8亚基)的缺失或沉默和新亚基(暂定8^*)的产生，因而检测出2 5 10 12，2 5 7 8^* 10 12，5 7 10，2 7 10 12的多种类型。对2 5 10 12型株系进行了多代跟踪分析，发现其在T2～T5代陆续发生分离，存在于不同单株、不同单穗的子粒和同一单粒后代之间。经筛选，获得了天然不存在的亚基类型为2 5 10 12，2 10 12，2 5 12等稳定表达的种质创新株系。     

不同类型氮肥对夏玉米氮素累积、转运与氮肥利用的影响

在较低施氮量下，研究了3种类型氮肥(普通尿素、包膜尿素和复合肥)不同施用量(0、90和180 kg N/hm²)对夏播玉米郑单958与农大108氮素吸收、累积、转运及氮肥利用的影响。结果表明，在本试验范围内，施氮量增大，植株氮素累积量增加，氮生理效率、氮肥效率与氮肥利用率(NUE)下降。同等施氮量下包膜尿素与复合肥较普通尿素NUE高，郑单958施90 kg N/hm²与农大108施180 kg N/hm²时尤为明显；氮素阶段性累积规律，两品种在不施氮和施氮条件下均具有基因型差异。播种至吐丝后21 d氮素累积量太大对夏玉米灌浆中后期氮素累积有一定抑制作用，郑单958表现特别明显；氮收获指数(NHI)具明显基因型差异，郑单958较农大108高近6个百分点。施氮使郑单958 NHI显著降低，农大108变化不明显。与普通尿素相比，包膜尿素与复合肥处理NHI较低，在郑单958施90 kg N/hm²与农大108施180 kg N/hm²时差异达显著水平；叶、茎鞘氮素转运量及其对籽粒氮贡献率随施氮量增大而增大，叶氮素转运主要在吐丝后21 d至成熟期，茎鞘氮素转运主要在吐丝至吐丝后21d；肥料氮主要在吐丝前发挥作用，且最主要是在12叶展至吐丝期，施氮与不施氮处理的氮素累积量差异在吐丝前后达最大。     

不同氮肥基追比对玉米氮素吸收利用、土壤氮素供应及产量的影响

为了提高玉米全生育期氮素利用率和玉米产量,为黑龙江地区玉米高产氮肥运筹模式提供参考,以玉米品种先玉335和天农9为试材,研究了相同施氮量下不同氮肥基追比(CK:空白对照;T1:50%基肥+50%开花肥;T2:30%基肥+40%拔节肥+30%开花肥;T3:20%基肥+60%拔节肥+20%开花肥;T4:10%基肥+60%拔节肥+30%开花肥)对玉米土壤无机氮含量变化、氮素平衡、不同生育时期氮素积累、氮素利用效率和玉米产量影响。结果表明,与对照组相比,T2、T3、T4有效提高了灌浆期-成熟期土壤耕层无机氮含量;对于氮素平衡,T2、T3、T4较T1处理显著降低了氮素表观损失量,其中T4氮素表观损失量最低。与T1相比,氮肥基追比T2、T3、T4显著提高了玉米开花期-成熟期氮积累量,其中灌浆期-成熟期氮积累量以T4处理最高;与T1相比,T2、T3、T4显著提高了玉米氮素吸收利用率、农学利用率和偏生产力,提高幅度依次为16.66%～22.47%,17.80%～35.76%,4.93%～9.90%(先玉335)和6.55%～24.46%,8.23%～36.94%,2.02%～5.44%(天农9)。氮肥...     

水稻氮同化相关基因及氮高效利用水稻株型研究进展

提高水稻氮素利用率、减少氮肥投入一直是水稻种植者不懈追求的目标,充分发挥氮高效基因的作用可以提高氮素利用率。文章综述了水稻氮素同化相关基因的研究进展,总结了氮高效利用植株的形态及未来展望。     

簇毛麦6V染色体短臂特异分子标记的开发和应用

为开发簇毛麦6V染色体短臂特异的分子标记,并利用这些标记对缺失系进行鉴定,选用11个RGA和17对STS引物进行多态性分析,其中1个RGA引物和1对STS引物在对普通小麦扬麦5号、簇毛麦及普通小麦-簇毛麦6VS/6AL易位系进行多态性分析时,分别检测到一条约1 000 bp和约800 bp的多态性片段,将这两个标记转化为稳定的特异性分子标记,分别命名为CINAU17-1086和CINAU18-₇₂₃。运用这两对引物对一系列材料进行扩增,只有含6V染色体短臂的材料才能扩增出相应的特异条带,表明这两个标记均位于簇毛麦6VS上。进一步利用簇毛麦6VS缺失添加系、易位系将CINAU17-₁₀₈₆标记定位在簇毛麦6VS FL0.58与FL0.70之间,将CINAU18-₇₂₃标记定位在簇毛麦6VS FL0.45与着丝粒之间。利用这两个特异标记对通过花粉辐射获得的部分簇毛麦6VS结构变异材料进行PCR鉴定,其结果与细胞学鉴定结果一致。CINAU17-₁₀₈₆和CINAU18-₇₂₃标记可用来快速检测和追踪导入普通小麦背景中的簇毛麦6VS染色体片段,并对缺失系的断点进行了初步界定。     

玉米抗旱保墒栽培技术

我国干旱、半干旱土地面积约占全国玉米总面积50%以上,干旱成为限制我国及世界其他国家玉米高产、稳产的重要因素.而玉米生长发育主要依靠自然降雨,因此采用综合措施,蓄住天上水,保住土中墒,经济有效地提高水分利用率,是玉米抗旱栽培的关键.     

利用SSR标记鉴定玉米杂交种纯度技术规程

在对玉米籽粒DNA提取和SSR扩增片段检测方法等研究的基础上,建立了一套利用SSR标记进行玉米杂交种纯度鉴定的技术规程.该规程主要特点为从粉碎干种子提取DNA和利用非变性聚丙烯酰胺凝胶电泳分离SSR扩增片段,便于对大量种子样品进行分析,对仪器设备要求较低,简单快速,易于推广.     

利用SSR分子标记鉴定若干玉米自交系的亲缘关系

利用SSR分子标记技术对当前和过去广泛应用的12个玉米自交系进行遗传多样性分析,并划分了杂种优势群。在SSR分析中,选用107对基本均匀分布在玉米10条染色体上的扩增带清晰且具有多态性的SSR引物,在供试材料中共检测出419个等位基因变异,平均每对引物检测出3．9个等位基因,平均多态性信息量为0．60。聚类分析将12个自交系划分为6类,即Ⅰ(综31,综3,自330,Va35)、Ⅱ(吉63,旅28),Ⅲ(黄早四,大秋36)、Ⅳ(B73),Ⅴ(太183),Ⅵ(87-1,P138)。研究结果表明,用SSR标记划分杂种优势群与自交系系谱关系基本一致。来自于综合种的综31、综3在本研究中被归为Ⅰ类,它们与组成综合种的亲本自交系的关系依次为与自330最近,其次为Va35,而与吉63、黄早四、旅28、B73、大秋36、太183的亲缘关系较远。新选系综31、综3与其亲本系相比与Ⅵ类杂交可产生更大的优势。     

河南省21个小麦品种(系)高分子量麦谷蛋白亚基的电泳分析

用十二烷基硫酸钠－－聚丙烯酰胺凝胶电泳（SDS－PAGE）对河南省21个小麦新品种（系）麦谷蛋白高分子量（HMW）亚基构成、不同等位基因间亚基变异及出现频率进行了系统分析，并计算了品质得分。结果表明，河南省现有小麦新品种（系）的高分子量麦谷蛋白亚基构成中以2＋12亚基居多，5＋10亚基的品种数量较少，对今后河南省小麦品质改良提出了建议。     

陇东地区部分冬小麦品种(系)HMW-GS的组成与遗传变异分析

本实验通过SDS-PAGE技术,对陇东地区部分冬小麦品种(系)的高分子量谷蛋白亚基组成及亚基组成频率进行了分析.结果表明陇东地区冬小麦品种(系)存在16种亚基组合类型,以N,7+8,2+12亚基含量丰富,其出现频率占品种(系)总数的36.50%,而含5+10亚基的亚基组合类型只有3种,仅占品种(系)数量的9.62%.Glu-1位点遗传多样性单一,Glu-A 1位点仅有2种等位变异形式,N亚基频率最高(71.15%);Glu-B 1位点有4种等位基因变异形式,7+8亚基频率最高(59.62%);Glu-D 1位点上有6种等位基因变异形式,2+12亚基频率最高(61.54%).通过对地方品种、育成品种(系)和引进品种HMW-GS组成比较发现,地方品种亚基的组成类型呈现出组成单一,优质亚基少的特点;而外引品种和育成品种亚基类型较为丰富,且包含一定数量的优质亚基.     

小麦编码高分子量谷蛋白亚基基因的转化

以小麦的幼穗和幼胚作为转化受体,首次用抗除草剂草甘麟的EPSPs基因作为选择标记,通过基因枪法共转化,将小麦编码高分子量谷蛋白亚基的基因1Dx5和1Dy10转移到普通小麦京花1号中,获得33株再生植株,经PCR初步检测有12株同时扩增到了3个处在不同质粒上的外源基因EPSPs, 1Dx5和1Dy10的目标片段。将部分PCR检测为阳性的转化体     

二倍体长穗偃麦草高分子量谷蛋白亚基多态性研究

二倍体长穗偃麦草(Thinopyrum elongatum)E组染色体携带有对小麦遗传育种有益的基因。通过SDS-PAGE，分析了9份二倍体长穗偃麦草的高分子量谷蛋白亚基类型，初步发现有6种等位变异类型，显示了二倍体长穗偃麦草E组染色体携带有丰富的高分子量谷蛋白亚基(HMW-GS)等位基因类型，是普通小麦进行品质改良的重要基因资源。     

高分子量麦谷蛋白亚基HPCE高效分离及图谱鉴定

高分子量麦谷蛋白亚基(HMW-GS)是决定小麦加工品质的重要因素。高效毛细管电泳技术(HPCE)以其用样少、速度快、精确度高等特点被越来越多地应用到分离鉴定中来。目前小麦HMW-GS的HPCE研究尚处于起步阶段, 对标准鉴定图谱的研究甚少,且已有分离体系在连续多次试验中的分离速度及分辨率仍有提升空间。本研究通过SDS-PAGE结合分子标记的方法鉴定了不同小麦品种的HMW-GS, 以“中国春”小麦为标样确立了HPCE高效分离体系, 体系条件为75 mmol L^-1 IDA+0.05% HPMC+15% ACN, pH 2.5, 电泳参数为毛细管内径25 μm, PDA检测波长200 nm, 分离电压20 kV, 运行温度30°C。通过混合进样方式对不同类型亚基进行HPCE分析, 建立了18个亚基的标准图谱, 亚基迁移顺序为1Dy12→ 1Dy10→ 1By9→ 1By8→ 1By18→ 1By16→ 1By20→ 1Bx17→ 1Bx20→ 1Bx13→ 1Bx6→ 1Bx7→ 1Ax2*→ 1Ax1→ 1Dx5→ 1Dx4→ 1Dx3→ 1Dx2,标准出峰时间依次为9.39、9.69、10.30、11.70、11.89、12.09、12.22、12.36、12.62、12.83、13.08、13.18、13.50、13.73、14.04、14.24、14.46和14.73 min, RSD<0.2%。以1Bx17为分界线, 9.39 min到12.36 min为y型亚基区域, 12.36 min到14.76 min为x型亚基区域。结合亚基迁移顺序、标准出峰时间及图谱特点可对小麦相关HMW-GS进行HPCE快速鉴定。本研究获得的分离体系及鉴定图谱可用于小麦HMW-GS定性分析和种质资源筛选。     

低分子量谷蛋白亚基GlU-A3和GlU-B3位点对小麦面筋强度和烘焙特性影响

低分子量谷蛋白亚基是小麦谷蛋白亚基的重要组成部分,黄淮麦区小麦低分子量谷蛋白亚基组成对品质的效应尚缺乏系统的研究。本研究采用SDS-PAGE方法,鉴定了黄淮麦区42个小麦品种的Glu-A3位点和Glu-B3位点低分子量谷蛋白亚基组成,分析了低分子量谷蛋白亚基对小麦面筋强度和烘烤品质的影响。结果表明,在Glu-A3位点,对面筋强度和面包烘焙品质正向效应为:d,b>a,e;在Glu-B3位点,对面筋强度正效应为:h,d>f>g,b,j,对面包烘焙品质正向效应为:h>f,d>g,b,j。Glu-A3d/Glu-B3h亚基组合具有较好的面筋强度和烘焙品质。就低分子量谷蛋白亚基单个变异位点对品质综合效应而言,Glu-B3位点对品质作用比较大,与Glu-B1位点相近,同时,高低分子量谷蛋白亚基之间存在着互作效应,以Glu-B1/Glu-A3和Glu-D1/Glu-B3位点的互作效应比较显著。Glu-A3和Glu-B3位点及其所编码的不同亚基种类对品质的效应差异显著,并且与高分子量谷蛋白亚基位点存在互作,对不同位点优质亚基的聚合将有助于小麦品质的遗传改良。     

施氮量对小麦籽粒HMW-GS及GMP含量动态的影响

采用SDS-PAGE电泳和切胶比色进行亚基定量的方法,研究施氮量对2个小麦品种胚乳部分HMW-GS和GMP积累的影响。结果表明,高蛋白小麦品种徐州26在花后14 d HMW-GS就开始形成,低蛋白品种宁麦9号在花后21 d才开始形成。增施氮肥对小麦灌浆前期HMW-GS的形成作用不明显,而有利于徐州26 HMW-GS积累速度的提高和HMW-GS快速积累期的     

小麦高分子量谷蛋白亚基与小麦品质性状关系的研究

采用SDS-PAGE方法, 通过对4个优质亲本与3个农艺亲本间杂交获得的F2群体的每一单株及其亲本进行小麦高分子量谷蛋白亚基(HMW-GS)组成分析, 并对每一F2单株上F3籽粒群体的高分子量谷蛋白亚基组成与其籽粒蛋白质含量、 SDS-沉降值的关系进行研究,结果表明：小麦高分子量谷蛋白亚基组成不同的群体间籽粒蛋白质含量差异不显著     

Development of two multiplex PCR assays targeting improvement of bread-making and noodle qualities in common wheat

Wheat quality properties are genetically determined by the compositions of high and low molecular weight glutenin subunits, grain hardness, polyphenol oxidase (PPO) activity and starch viscosity. Two multiplex PCR assays were developed and validated using 70 cultivars and advanced lines from Chinese autumn‐sown wheat regions. Multiplex PCR I includes molecular markers for genes/loci ω‐secalin, Glu‐B1‐2a (By8), Glu‐D1‐1d (Dx5), Glu‐A3d, Glu‐B3 (for non‐1B·1R type) and Pinb‐D1b targeting improved gluten parameters and pan bread quality. Multiplex PCR II comprises markers for genes/loci Ppo‐A1, Ppo‐D1 and Wx‐B1b targeting improved noodle quality. The results were consistent with those achieved by SDS‐PAGE and RP‐HPLC, indicating that the two multiplex assays were highly effective, with good repeatability and low costs enabling their use in wheat breeding programmes. In total, nine alleles (subunits) at locus Glu‐B1, four at Glu‐D1 and five at Glu‐A3 locus were identified, and the alleles (subunits) Glu‐B1b (7 + 8), Glu‐B1c (7 + 9), Glu‐D1a (2 + 12), Glu‐D1d (5 + 10), Glu‐A3a, Glu‐A3c and Glu‐A3d were most frequently present in the cultivars and lines tested. The 1B·1R translocation was present in 28 (40.0%) lines, whereas the Wx‐B1 null allele for better noodle quality was present in only seven (10.0%) cultivars and advanced lines, and 37 (52.9%) lines had Pinb‐D1b associated with hard grains. The allele Ppo‐A1b on chromosome 2AL associated with lower PPO activity was present in 38 (54.3%) genotypes, whereas the less effective allele Ppo‐D1a on chromosome 2DL, also associated with low PPO activity was present in 45 (64.3%) of genotypes. These two multiplex PCR assays should be effective in marker assisted selection targeting improved pan bread‐making and noodle qualities.