以色列野生二粒小麦的核型分析

本试验对以色列野生二粒小麦染色体核型进行分析.结果表明:该物种的染色体数目为2n=28,其中包括9对中着丝粒染色体(m)和5对近中着丝粒染色体(sm),染色体长度比为1.626,其中在第1、第2号染色体上发了2对随体,核型公式为2n =4x =28=18 m(2 SAT)+ 10 sm(2 SAT),核型类型为“1A”.     

硬粒小麦与野生二粒小麦籽粒铁、锌、硒元素质量分数的相关性分析

为鉴定、发掘二粒小麦中高微量元素的优异种质,利用火焰原子吸收分光光度法(FAAS)对20份野生二粒小麦和30份硬粒小麦籽粒中铁(Fe)、锌(Zn)和硒(Se)3种微量元素的质量分数进行测定和分析。结果显示:硬粒小麦籽粒中Fe、Zn和Se的平均质量分数分别为44.46mg/kg、32.23mg/kg和104.94μg/kg,而野生二粒小麦籽粒中Fe、Zn和Se的平均质量分数分别为59.20mg/kg、55.34mg/kg和85.40μg/kg,其中硬粒小麦Fe、Zn、Se质量分数最高的材料分别为‘Joppa’‘Candeal’‘Akathiotiko’,而野生二粒小麦材料‘Mt Gilboa 2’3种微量元素的质量分数则均是所有材料中最高的。与硬粒小麦相比,野生二粒小麦Fe和Zn质量分数显著增高,而Se质量分数两者无显著差异。野生二粒小麦中所测微量元素的变异系数较大,暗示野生二粒小麦具有更为丰富的遗传变异。相关性分析表明四倍体小麦籽粒中Fe和Zn、Se的质量分数显著相关。方差贡献率结果表明,第一和第二主成分的贡献值分别达到63.82%、28.92%,且Fe、Zn质量分数差异是第一主成分的主要贡献,Se质量分数差异是第二主成分的主要贡献。     

野生二粒小麦与我国栽培小麦品质性状比较研究

为发掘野生二粒小麦丰富的种质资源,对来自以色列Mt.Hermon地区的119份野生二粒小麦和我国不同地区36份栽培小麦的品质性状进行了测定分析。结果表明:以色列野生二粒小麦与我国栽培小麦在个体和整体水平的面筋、蛋白质、沉降值等性状指标单因素方差分析都达到了显著差异水平。以上指标间的斯皮尔曼秩相关检定显示,各质量性状间存在不同程度的相关性。进一步分析表明:野生二粒小麦的品质性状存在丰富的多样性,并且与我国现代栽培小麦存在着明显的差异,对这些差异进行研究为我国栽培小麦品种的品质改良提供了遗传基础。     

野生二粒小麦抗白粉病基因向普通小麦转移的研究

野生二粒小麦(资源代号:AS846)叶鞘被有茸毛,穗轴脆易断;对小麦白粉病、条锈病免疫.普通小麦与其杂交和回交,F₁回交结实率是杂交结实率的3～4倍;野生二粒小麦性状在F₁呈显性,BC₁开始分离;F₃形态指示性状出现中间类型,一直到高代还保留这种类型.形态指示性状与抗白粉性连锁不紧密,不能作为抗白粉性的选择标志.在普通小麦和野生二粒小麦的单交组合里,通过定向选择,选育出了农艺性状好,抗白粉性基本稳定的株系N9134-2-11-1.     

野生二粒小麦抗病基因同源序列分析

根据已知植物抗病基因编码的蛋白质NBS-LRR保守结构设计了6对特异简并引物,对20份抗小麦白粉病野生二粒小麦的基因组DNA进行抗病基因同源序列克隆,共获得22条抗病基因同源序列(Resistance gene ana-logs,RGAs)。同源性比较发现,这22条RGAs均属于NBS-LRR类抗病基因类似序列,与已知R基因相应区段的氨基酸序列一致性为6.1%~99.6%。同时,利用MEGA 3.1将这22条序列划分为9类。本研究在野生二粒小麦中获得的RGAs既可进一步用于筛选野生二粒小麦的抗病候选基因,同时也可以作为分子标记,用于二粒系小麦遗传图谱的构建。该研究表明R基因同源克隆技术有望成为野生二粒小麦R基因克隆和基因组研究的重要手段。     

野生二粒小麦低分子量谷蛋白基因序列分析

根据低分子量谷蛋白亚基(LMW-GS)基因编码区保守序列设计引物,用PCR方法从蛋白质含量低至13.17%的D81和高达27.20%的D42 2份野生二粒小麦(Triticumdicoccoides)中克隆得到2个LMW-GS基因序列LMW-D81和LMW-D42(GenBank上的序列号分别为FJ461691和FJ461690)。它们具有小麦低分子量谷蛋白基因的典型结构特征,其长度分别为1053bp和1011bp,并分别编码350和336个氨基酸残基的成熟蛋白。LMW-D42和LMW-D81的氨基酸序列估算分子量分别为38kDa和39kDa,说明二者均为C型亚基编码基因。LMW-D42和LMW-D81的N-末端序列都为METSHIP-,表明这2个C型亚基编码基因归属LMW-m型。同源性比对和聚类分析揭示,LMW-D81和LMW-D42均属于Glu-B3位点编码基因。LMW-D42和LMW-D81的核苷酸序列和推导的氨基酸序列一致性分别为93.94%和92.57%。与LMW-D81相比,LMW-D42除发生了22处间断性的碱基替换外,还存在一段42个碱基的缺失。对推导氨基酸序列进行的二级结构预测显示,LMW-D81和LMW-D42的蛋白质二级结构高度一致。其α-螺旋主要位于信号肽和C-末端,少量的α-螺旋和不规则卷曲构成了N-末端。大多数不规则卷曲位于重复区,仅有的一段β-折叠则出现在C-末端。同时,它们的编码区均具有分布一致的8个半胱氨酸残基,且第一和第七个半胱氨酸残基均位于无规则卷曲中。这些结构特点对小麦加工品质改良具有一定意义。     

野生二粒小麦优异基因向普通小麦转移的研究

粮食作物小麦在世界上栽培面积较广、总产量较高,在我国的重要性仅次于水稻。因此,小麦在我们国家的粮食安全中占有举足轻重的地位,由此,小麦的品质也就显得尤其重要了。而且小麦的品质是否优良是一个非常复杂的问题,它受到很多因素的影响,根据由于小麦的用途不同,判断其品质是否优良也就有了不同的标准。但无论哪种标准,都是建立在两种性质的鉴定,也就是具备哪些营养成分的营养性和在其加工过程中所表现出来的加工性。     

野生二粒小麦α-淀粉酶抑制因子编码基因序列分析

对3份野生二粒小麦(Triticum dicoccoides)材料的抗虫24 kDaα-淀粉酶抑制因子编码基因进行分离克隆,得到72个24 kDaα-淀粉酶抑制因子基因,并进行序列分析。结果发现,α-淀粉酶抑制因子在野生二粒小麦中以多拷贝形式存在,经卡方检验初步推断野生二粒小麦中的α-淀粉酶抑制因子成熟蛋白编码基因序列变异类型在供试材料间无显著差异。序列分析表明,24 kDaα-淀粉酶抑制因子成熟蛋白编码基因序列无论在野生二粒小麦种内还是与小麦属的其他物种之间,都具有很高的一致性,说明该基因在进化过程中十分保守。     

野生二粒小麦与栽培小麦农艺性状及籽粒营养组分比较研究

为丰富小麦的遗传背景、提升小麦的品质,以来自于以色列Hermon地区的110个野生二粒小麦和2份国外栽培小麦为供试材料,并测定其农艺性状和籽粒多组分营养成分,以发掘新的基因资源。结果发现,野生二粒小麦与栽培小麦籽粒蛋白质、植酸、氨基酸、总酚和农艺性状指标达到显著差异水平。网络相关性分析显示,野生二粒小麦与栽培小麦在籽粒营养性状间都呈现出较多的正相关,但是野生二粒小麦籽粒营养性状与农艺性状多呈现负相关。对两年环境中野生二粒小麦群体籽粒可溶性蛋白质和多组分营养含量的筛选中,发现基因型HP1籽粒氮素营养表现出极低值。同时,基因型HP143籽粒可溶性蛋白质的含量表现出较高值。通过对两个环境下小麦群体籽粒可溶性蛋白质和多组分营养物质含量的主成分分析发现,基因型HP143存在明显的分离,且HP143籽粒多组分营养性状的含量都较高。筛选到的小麦籽粒各组分含量极端的基因型个体,将为今后小麦遗传与育种研究提供有效的基因材料。对这些差异进行研究为改良小麦品种提供了遗传基础。     

小麦新品系(种)所含源于野生二粒小麦的抗白粉病基因分析

采用常规遗传分析方法,将4个小麦新品系(种)和感病品种辽春10号配制5×5半双列杂交组合。用小麦白粉病菌15号生理小种的单孢菌系对各杂交组合的亲本、F1代、F2代群体和BF1代进行苗期抗病性鉴定。结果表明:沈免96、沈免20135、OB21和OB151这4个小麦新品系(种)对小麦白粉病菌15号生理小种的抗性各自都是由1个独立遗传的显性抗病基因控制;沈免96和沈免20135含有1个相同的抗白粉病基因,OB21和OB151各自含有1个不同抗白粉病基因,分别暂定名为WE9和WE1,WE1和WE9均不同于沈免96和沈免20135所含的相同抗白粉病基因。     

应用SSR检测导入普通小麦的野生二粒小麦遗传物质

以抗白粉病和条锈病的野生二粒小麦AS846为父本,与阿勃非整倍体植株进行杂交,在杂交后代中选育出抗白粉病的N9134a,N9134b和N9134c3个品系。采用66个SSR引物对AS846、阿勃和3个N9134姊妹系进行分析,结果发现,46个引物对(69.7%)在AS846和阿勃之间有多态性,其中34个引物对在AS846中扩增出特异性产物,13个引物对在N91343个系中扩增出AS846的特异性产物。表明野生二粒小麦AS846的遗传物质已经导入到普通小麦中。根据微卫星标记在小麦染色体的位置及SSR分析结果推断,N9134的5B染色体上含有野生二粒小麦AS846的遗传物质。     

大麦CIPK基因家族鉴定及表达分析

钙调神经磷酸酶B样相互作用蛋白激酶(CIPK)蛋白家族是由Ca2+介导的植物信号通路中的关键蛋白家族,在植物抗逆和生长发育中起关键作用。本研究将生物信息学方法和转录组数据分析相结合,挖掘出大麦31个HvCIPK基因家族成员并将其分为5个亚家族。HvCIPKs基因家族成员具有CIPKs典型的N端激酶结构域和C端NAF调节结构域;蛋白质分子量在40302.27~89926.43KDa之间,为亲水性蛋白;启动子总共包含11种与非生物胁迫、激素调控以及生长发育相关的顺式作用元件;蛋白互作网络预测结果显示,HvCIPKs与Na+、K+转运体、ABA信号通路关键蛋白(SOS1、AKT1和ABL2)存在相互作用关系;转录组数据分析发现HvCIPK1、HvCIPK2、HvCIPK6、HvCIPK9、HvCIPK11受盐碱胁迫的诱导表达。该研究为进一步探索大麦HvCIPKs基因家族功能及调控机制提供理论依据。     

将野生二粒小麦的大粒和籽粒高蛋白质含量性状向普通小麦转移

将引自以色列的4份野生二粒小麦与普通小麦杂交、回交。从F5、BC1F4、BC2F3代中选出的128个外部形态性状已基本稳定的株系中，选出千粒重高于对应普遍小麦亲本（扬麦5号和扬麦158）5g以上的株系17个，籽粒蛋白质含量比普通小麦亲本高4％以上的株系12个，其中有5个株系的千粒重和籽粒蛋白质含量均显著高于普通小麦。表明野生二粒小麦可用于提高普通小麦栽培品种千粒重和籽粒蛋白质含量，且可以实现两者的同步改良。     

野生二粒小麦分子生物学研究现状及其在育种中的应用

野生二粒小麦是四倍体和六倍体小麦的祖先种,是普通小麦育种的优异基因源.介绍了野生二粒小麦与普通小麦的亲缘关系和作为优质基因源的优点,总结了分子生物学在野生二粒小麦上的研究现状,并讨论了野生二粒小麦在育种中的应用前景.     

野生二粒小麦HMW-GS特异性及其对小麦的可利用性研究

对来自以色列的133份野生二粒小麦进行SDS-PAGE检测发现,其高分子谷蛋白亚基具有较高的遗传多样性。在Glu-A1和Glu-B1两个位点共有18种可确定的亚基变异类型,其中,A位点上的亚基1、2和B位点上的亚基7+8与17+18品质评分为3分(出现频率分别为59.4%和12.78%)。同时,出现了在普通小麦中不表达的1Ay亚基和许多普通小麦所稀有或缺乏的特异亚基类型,如1、7+9、17+18、7+8、7+8、7+9、7+8等,而且在22份材料中出现了9种未命名的新亚基类型。比较研究表明,高分子谷蛋白亚基的表达与材料的来源地有关。用具有1Ay亚基的材料与栽培小麦“川农16”杂交,在分离世代F2中检测到了1Ay亚基的存在。据此认为,可望将野生二粒小麦中诸如1Ay的特异高分子量谷蛋白亚基导入栽培小麦,这对拓宽小麦品质遗传基础,改良小麦加工品质具有重要意义。     

硬粒小麦与野生二粒小麦重组自交系群体穗部性状的QTL定位

野生二粒小麦是现代栽培小麦的祖先种,含有极为丰富的遗传多样性。本研究利用来自以色列Gitit的野生二粒小麦G18-16与来自欧洲的硬粒小麦栽培品种Langdon杂交构建的重组自交系F6代152个家系,进行了抽穗期、单株有效穗数、穗粒数、穗长、芒长等数量性状基因位点(QTL)分析,发现全部家系在5个性状上表现出宽广的遗传差异。14个穗部性状加性QTL被定位,LOD值为1.9~13.4,贡献率为7.3%~54.2%。控制抽穗期的QTL共3个,定位在3A(2个)和7B上;在2A(2个)和5A上共找到3个控制穗粒数的QTL;在5B上找到2个控制单株有效穗数的QTL;控制穗长的3个QTL分布在5A(2个)和7A上;在4B,5A和7A上共找到3个控制芒长的QTL。获得的QTL可用于今后分子标记辅助育种改良现代栽培小麦。     

野生二粒小麦及其在普通小麦改良中的应用研究进展

野生二粒小麦具有籽粒大、蛋白质含量高等优良品质性状,又对白粉病、条锈病、叶锈病有良好的抗性,科研工作者在其抗旱、耐盐、抗虫性等方面进行了许多研究,并利用野生二粒小麦的优良性状进行小麦育种改良。本文对野生二粒小麦的研究及其在小麦改良中的应用进展进行了综述,以期为加快普通小麦遗传与品质改良、新品种选育等方面提供依据。     

以色列野生二粒小麦在黔西北的物候期及农艺性状研究

在黔西北地区生态气候下,对来源于以色列的18个野生二粒小麦群体200个基因型的物候期及主要农艺性状特征进行了研究。结果表明：在黔西北地区,18个野生二粒小麦群体能够正常生长并表现出较高的适应性。统计分析表明,野生二粒小麦群体和基因型间的物候特征及农艺性状均存在显著差异性;物候期及各农艺性状特征相互间存在显著相关性。野生二粒小麦良好的性状和差异特征,为黔西北地区栽培小麦改良提供极其丰富的基因资源。