小麦-中间偃麦草二体异代换系山农0095的选育及其鉴定

 利用小麦品种烟农15与中间偃麦草直接杂交，以烟农15为回交亲本对其杂种F1回交2次，再经自交3次，从BC2F4中选出种质系山农0095。利用形态学、细胞学、种子醇溶蛋白酸性聚丙烯酰胺凝胶电泳（A-PAGE）、RAPD和GISH等方法对其进行鉴定。结果表明，山农0095平均株高78 cm，穗长17.3 cm，穗粒数74个，旗叶长36.3 cm，旗叶宽3.03 cm，茎秆粗壮，多花多实，繁茂性好；其根尖细胞染色体数目为2n＝42，花粉母细胞减数分裂中期Ⅰ(PMC MⅠ)染色体构型为2ｎ=21Ⅱ；它与烟农15的杂种Ｆ1 在减数分裂中期Ⅰ的大多数花粉母细胞能观察到2个单价体，平均染色体构型为2ｎ=20.08Ⅱ＋1.84Ⅰ。A－PAGE鉴定结果表明，山农0095在β区出现一条中间偃麦草的特异带；从180个RAPD引物中筛选出一个特异引物S186（5?－GAT ACC TCGG－3?），能够在山农0095中扩增出一条约900 bp中间偃麦草的特异带，标记为S186900；以中间偃麦草基因组DNA为标记探针、中国春基因组DNA为封阻的原位杂交结果进一步表明，山农0095的42条染色体中含有2条完整的中间偃麦草染色体，是小麦－中间偃麦草的二体异代换系。     

小偃麦种质系SN0606的形态学和细胞学分析

对从中间偃麦草与小麦品种烟农15杂种后代中选育的小麦种质系SN0606进行主要农艺性状调查和细胞学鉴定,结果表明:SN0606平均株高87.0 cm,平均穗长10.5 cm,小穗数23个,穗粒数56;其根尖细胞染色体数目为2n=42,花粉母细胞减数分裂中期Ⅰ(PMCMⅠ)染色体构型为2n=21Ⅱ;与普通小麦的杂种F1PMC MⅠ染色体构型为2n=0.78Ⅰ+20.61Ⅱ,SN0606可能是一个小麦—中间偃麦草的二体异代换系。     

抗大麦黄矮病（BYDV）种质——无芒中4的同工酶电泳图谱研究

抗大麦黄矮病的小麦--中间偃麦草部分双二倍体无芒中4（2n=56,染色体组A、B、D、E、）胚乳的乙醇脱氢酶（ADH）、β-淀粉酶（β-amy）,酯酶（EST）和叶片过氧化物酶（Per）电泳图谱表明：无芒中4的ADH酶谱中除具有双亲的酶带外,还有一条由普通小麦4B、4D和中间偃麦草4E染色体上结构基因共同编码产生的杂种带ADH-4。在酯酶电泳图谱的EST1活性区,无芒中4缺少普通小麦部分同源染色体组3上的结构基因控制产生的酶带EST1-5、6;具有中间偃麦草3E染色体上结构基因编码产生的酶带EST1-7。在EST2活性区,它还有由中间偃麦草6E染色体上结构基因控制产生的3条酶带。无芒中4有 2条色深且宽的β-amy酶带,有3条等电点pH=4.32,5.35和6.12的Per酶带,它们都源于中间偃麦草。无芒中4的这些特异带在无芒中4/普通小麦F#-1代,除EST1-5、6、7外,都呈显性效应,可作为鉴别真假杂种的生化标志。     

再生小麦—麦草9号的形态学与细胞遗传学研究

对普通小麦与中间偃麦草远缘杂交后代中选育的八倍体小偃麦—麦草9号进行了形态学和细胞学鉴定。结果表明:麦草9号植株高大,结实性较好,籽粒饱满,生长旺盛;根尖细胞染色体数目为2n=56,对其进行花粉母细胞减数分裂观察,中期Ⅰ具有一定数量的单价体、环状二价体、棒状二价体;后期Ⅰ、后期Ⅱ与四分体时期都出现不同数量的落后染色体、染色体桥、微核等现象。这些现象表明中间偃麦草的E组染色体进入了普通小麦的基因组,影响ABD组染色体配对。     

中间偃麦草染色体臂7Ai-1L端体的细胞遗传学鉴定及显微分离与克隆

 利用细胞遗传学的方法 ,在确认测试材料根尖体细胞有丝分裂中期染色体数及花粉母细胞 (pollenmothercell,PMC)减数分裂期染色体行为的基础上 ,通过对测试材料与普通小麦的杂种F1PMC染色体配对构型的观察 ,并结合目标染色体所应具有的黄矮病抗性及芽鞘颜色的鉴定 ,证实了测试材料中的端体为目标染色体臂7Ai 1L。在此基础上显微分离、扩增了该染色体臂 ,对扩增产物进行了连接、转化、克隆 ,初步构建了 7Ai 1L的DNA文库。对文库中部分阳性克隆进行Southern杂交分析 ,获得 6个中间偃麦草特异的序列。     

普通小麦-长穗偃麦草杂种衍生后代SNTE0923形态学、细胞学和白粉病抗性鉴定

对长穗偃麦草(Thinopurum ponticum,2n=70)与普通小麦品种烟农15的杂种衍生后代SNTE0923进行形态学、细胞学和白粉病抗性鉴定,初步筛选出抗白粉病普通小麦-长穗偃麦草育种新材料,为抗白粉病基因遗传学研究和小麦抗白粉病品种改良提供新的种质资源。对杂种衍生后代材料SNTE0923进行考种,形态学观察,花粉母细胞减数分裂中期Ⅰ和根尖染色体有丝分裂中期观察并进行白粉病抗性鉴定,结果表明:杂种后代材料SNTE0923的株高介于亲本长穗偃麦草和普通小麦之间,穗较长,有芒,群体整齐度较好;体细胞染色体数目鉴定为2n=42,花粉母细胞减数分裂中期Ⅰ染色体配对情况表明,大部分单株染色体构型为21Ⅱ,极个别在后期Ⅰ发现一定数量的染色体桥和落后染色体;白粉病抗性鉴定表明SNTE0923对白粉病有较高的抗性。杂种衍生后代材料SNTE0923绝大部分单株在遗传上趋于稳定,并且高抗白粉病,通过选育,可以做为抗小麦白粉病育种新的种质资源。     

小麦—滨麦—偃麦草三属杂交后代的细胞遗传学和形态学研究

对小麦—滨麦—偃麦草三属杂交后代进行了形态学、育性和细胞遗传学研究。结果表明 :三属杂种杂交结实率较低 ,平均为 2 1 .8%。F1 自交结实率很低 (平均 2 .6% ) ,形态介于双亲之间 ,生长旺盛 ,熟期晚 ,具有较强的杂种优势。 F2 、F3出现严重分离。 F1 根尖体细胞染色体数为 2 n=5 6,花粉母细胞减数分裂中期 平均构型为 1 2 .2 3 2 1 .0 6 0 .2 3 0 .1 3 0 .0 3 0 .0 2 ,同时出现大量多价体。说明普通小麦近缘种属染色体组 J和 E、St的部分染色体之间能形成不紧密的配对。PMC后期 ,有落后染色体排列在赤道板上 ;末期 、末期 分别出现大量的二分孢子带微核和四分孢子带微核现象。这是 F1 育性极低的原因     

早熟型小麦种质系山农0057的细胞学鉴定

中间偃麦草含有丰富的优良基因,在小麦的遗传改良中具有重要利用价值。对从中间偃麦草与小麦品种烟农15杂种后代(BC3F6)中选育的小麦种质系山农0057进行主要农艺性状调查和细胞学鉴定,结果表明:山农0057平均株高61cm,平均穗长6.7cm,挑旗期、抽穗期分别比亲本烟农15早4d,是一个具有早熟特点的种质系;其根尖细胞染色体数目为2n=42,花粉母细胞减数分裂中期Ⅰ(PMCMⅠ)染色体构型为2n=21Ⅱ;与普通小麦的杂种F1PMCMⅠ染色体构型为2n=20Ⅱ+2Ⅰ。山农0057可能是一个具有早熟特点的小麦-中间偃麦草的二体异代换系。     

抗条锈病小偃麦异附加系及其染色体稳定性的研究

以异源八倍体小偃麦中4作为抗条锈病染色体的供体亲本,以普通小麦品种铭贤169作为受体亲本,通过杂交、回交、自交、抗病性鉴定和花粉母细胞减数分裂染色体显微镜检查,选择出了含抗条锈病中间偃麦草染色体的二体附加系;对附加系花粉母细胞减数分裂观察发现,终变期有5.2%的细胞中出现了单价体,后期Ⅰ中有7.4%的细胞中存在停留于赤道板上不分离的染色体,表明附加的染色体在一定程度上是不稳定的;所得到的3个附加系中的1个,其组织病理学特征与另外两个明显不同,推测这3个附加系所附加的中间偃麦草染色体并非是同一个。     

小麦-滨麦-偃麦草三属杂种的创制及其遗传分析

利用八倍体小滨麦和八倍体小偃麦杂交,创制出小麦-滨麦-偃麦草三属杂种,对杂种F_1进行了形态学、育性和细胞学分析。结果表明:以小滨麦作母本较易创制出三属杂种,其杂交结实率平均为20．8%。杂种F_1形态特征介于双亲之间,具有较强的杂种优势,生长旺盛,熟期晚,自交结实率较低。F_1花粉母细胞减数分裂中期Ⅰ平均染色体构型为18．58Ⅰ 18．59Ⅱ 0．085Ⅲ 0．028Ⅳ,PMC后期Ⅰ观察到部分落后染色体排列在赤道板上;二分体、四分体和小孢子时期,细胞内普遍观察到微核,且出现大量异形细胞。三属杂种F_1的花粉育性较低。     

1个抗条锈病小麦新种质的遗传学研究

对来自杂交组合中5/"S 265的1个抗条锈病小麦新材料011077进行了分子细胞遗传学分析.根尖细胞有丝分裂观察表明,011077具44条染色体,6条随体,为二体附加系.花粉母细胞减数分裂分析表明,011077二价体总数是21.48,虽附加1对外源染色体,但染色体配对相对较好.C-带分析表明其22对染色体中有1对染色体具中间偃麦草强端带特征.基因组原位杂交(GISH)结果显示,011077为二体附加系,所附加的1对染色体是源于中间偃麦草的St染色体,这对St染色体已与普通小麦染色体发生了遗传重组.011077高抗条锈病,且遗传稳定,可以作为优质抗病种质加以利用.     

1个抗条锈病小麦新种质的遗传学研究

对来自杂交组合中5/“S”265的1个抗条锈病小麦新材料011077进行了分子细胞遗传学分析。根尖细胞有丝分裂观察表明,011077具44条染色体,6条随体,为二体附加系。花粉母细胞减数分裂分析表明,011077二价体总数是21.48,虽附加1对外源染色体,但染色体配对相对较好。C-带分析表明其22对染色体中有1对染色体具中间偃麦草强端带特征。基因组原位杂交(G ISH)结果显示,011077为二体附加系,所附加的1对染色体是源于中间偃麦草的St染色体,这对St染色体已与普通小麦染色体发生了遗传重组。011077高抗条锈病,且遗传稳定,可以作为优质抗病种质加以利用。     

抗条锈病小偃麦异附加系及其染色体稳定性的研究

以异源八倍体小偃麦中４作为抗条锈病染色体的供体亲本，以普通小麦品种铭贤１６９作为受体亲本，通过杂交、回交、自交、抗病性鉴定和花粉母细胞减数分裂染色体显微镜检查，选择出了含抗条锈病中间偃麦草染色体的二体附加系；对附加系花粉母细胞减数分裂观察发现，终变期有５．２％的细胞中出现了单价体，后期Ｉ中有７．４％的细胞中存在停留于赤道板上不分离的染色体，表明附加的染色体在一定程度上是不稳定的；所得到的３个附加系     

抗条锈病小麦中间偃麦草二体异附加系的选育和鉴定

利用普通小麦-中间偃麦草杂交,然后回交自交,从其BC2F5中选育出一份小麦新种质AF-2。从形态上AF-2表现出硬颖、蜡质、秆细等稳定的与中间偃麦草类似的农艺特征;田间调查与接种都发现AF-2表现出对现今流行的条锈病和白粉病免疫。细胞学检测该品系根尖细胞染色体数目为44条,花粉母细胞减数分裂中期Ⅰ均为二价体,染色体配型为2n=22Ⅱ,细胞学上已十分稳定;GISH结果显示该抗条锈病品系AF-2附加了两条来自中间偃麦草E染色体组的染色体,结合其表现出的农艺性状特征表明AF-2附加的可能是中间偃麦草2E染色体;遗传研究表明抗病基因可能位于附加的E染色体上,随后在供试的160对SSR中,其中引物Xgwm382能在中间偃麦草和AF-2中稳定地扩增出一条大约90 bp的特异条带,而小麦亲本中不能扩增出该条带,因此Xg-wm382可作为兼抗小麦条锈病和白粉病新种质AF-2所附加的染色体的特异分子标记。     

3个抗条锈病小偃麦附加系中偃麦草染色体同源性鉴定

已经建立了3个抗条锈病小偃麦二体附加系,分别编号为 A1,A2和 A3。它们衍生于铭贤169与中4的杂交后代。铭贤169是一个普通小麦品种,它对我国现有全部条锈菌小种均高度感染。中4是人工合成的异源八倍体新种,含有全套小麦染色体和7对中间偃麦草染色体,对目前我国所有条锈菌小种均免疫或高抗。将铭贤169与中4杂交、用铭贤169回交、回交后代自交及抗病性鉴定得到了 A1,A2和 A3。为了搞清这3个附加系所附加染色的异同,将A1,A2和A3两两杂交,检查其 F_1植株减数分裂过程中染色体配对情况。在 A1×A2和 A2×A3的 F_1小孢子母细胞中出现了两个单价体染色体,在 A1×A3的 F_1中未发现单价体。这表明,A1与 A3所附加的是同一对中间偃麦草染色体,A2所附加的则是另一对。结论是,已经从中4鉴定出两种抗条锈病的中间偃麦草染色体,这两对染色体之间不具有同源性。     

小麦与八倍体小偃麦杂种结合辐射诱导后代的细胞学分析

为了转移偃麦草属的有利基因,利用西南推广的小麦品种川麦107为母本,来源于中间偃麦草和长穗偃麦的两个八倍体小偃麦杂交所得的F1为父本。对其杂种F2代种子进行辐射处理,然后开放授粉自交多代,大群体混合选择。在F2M6世代,随机选择148个单株进行花粉母细胞减数分裂观察和分析。结果表明:在该世代染色体数目变化为41～46条,有相当一部分材料在细胞学上基本稳定,它们的减数分裂细胞中期Ⅰ中绝大多数细胞的染色体以二价体形式存在,减数分裂正常。但也有一些材料在减数分裂中期Ⅰ出现较高频率的三价体,四价体,甚至多价体,并伴随有较多的单价体,某些细胞中存在减数分裂异常现象,如染色体桥,易位环,落后染色体等,表明极有可能从这些材料中筛选出易位系。另外还分离出十多个可能的小麦-偃麦草附加系。     

小麦-中间偃麦草异附加系Z4的外源染色质的分子标记

以中间偃麦草基因组DNA为探针对小麦中间偃麦草异附加系Z4进行基因组原位杂交分析，表明异附加系Z4附加的一对中间偃麦草染色体与普通小麦的一对染色体发生了相互易位。对中间偃麦草、Z4和普通小麦品种宛7107进行RAPD分析，在100条随机引物中，有两个引物S1053和S1068在Z4中能扩出中间偃麦草的特异带。在利用Z4进行小麦抗锈病育种时，可使用这两个标记进行辅助选择。     

应用基因组原位杂交技术鉴定抗黄矮病小麦新种质

利用生物素（biotin-16-dUTP）标记的中间偃麦草（Thinopyrum intermedium）基因组DNA作探针,以未标记的普通小麦中国春基因组DNA作封阻DNA（blocking DNA）,对3个抗黄矮病小麦新种质的体细胞染色体进行分子原位杂交。结果表明：抗性源于L1的抗黄矮病小麦新种质Yw642为小片段易位系,含40条小麦染色体和2条小麦-中间偃麦草易位染色体,易位的中间偃麦草染色体片段位于小麦染色体的端部;染色体配对和抗性分析表明该种质为纯合易位系。抗性源于无芒中4的小麦新种质Hw240和Yw060遗传构成不同：Yw060为易位系,含40条小麦染色体和2条小麦-中间偃麦草易位染色体;Hw240为代换易位系,含38条小麦染色体、2条中间偃麦草染色体和2条小麦-中间偃麦草易位染色体。在这2个种质中,易位的中间偃麦草染色体片段均位于小麦染色体端部。     

小偃麦异附加系的细胞学及分子标记鉴定

利用形态学、细胞学、A—PAGE和RAPD方法，对5个小麦-中间偃麦草(Thinopyrum intermedium)双体异附加系Line5、Line6、Line11、Line12和Line13进行了鉴定。细胞学鉴定结果表明，它们根尖细胞染色体数目为2n=44，花粉母细胞减数分裂中期I(PMC MⅠ)染色体构型为2n=22Ⅱ，具有高度的细胞学稳定性；形态学鉴定和A—PAGE电泳分析证明，Line12和Line13可能附加了中间偃麦草第2部分同源群的染色体，Line5和Line6可能附加了中间偃麦草第1部分同源群的染色体；RAPD分析表明，在供试的80个随机引物中，有2个引物S20和S21能够在亲本中间偃麦草和双体异附加系中稳定扩增出特异带型，并可作为异附加系所附加染色体的特异RAPD标记。     

偃麦草E染色体组特异RAPD和SCAR标记的建立

用100条10碱基随机引物，以普通小麦中国春，中间偃麦草为材料进行RAPD分析，筛选到一个偃麦草染色体组特异引物OPF03，并从中间偃麦草中克隆了该引物的特异DNA片段OPF031291。将该片断与比萨偃麦草中的OPF031296（GenBank序号U43516）比较，同源性为88％。根据OPF031291的序列，设计了2对SCAR引物，利用OPF03和引物P3，P4对普通小麦，普通小麦－中间偃麦草的部分双二倍体，长穗偃麦草，中间偃麦草，小麦－二倍体长穗偃麦草代换系，附加系共6类材料进行了RAPD和SCAR分析，发现RAP标记OPR031291没有出现在含E^e染色体组的材料中，而标记SCAR982则出现于所有含E染色体组的材料中。说明，根据E^b染色体组特异RAPD标记转化的SCAR标记，可以同时检测小麦背景下的E^e染色体。