小麦基因组研究进展

本文从小麦遗 传连锁图、小麦物理 图谱和细胞遗 传学阶梯 图的构建 以及小麦 基因组标 图和比较标图的策略等方面系统地阐述了有关 小麦基因组的研究进展。目前,小麦 ７ 个部分同源群 染色体的全部 Ｒ Ｆ Ｌ Ｐ 图谱、普 通小麦完整的 ２１ 条 染色体的遗传图谱 以及圆锥 小麦、粗山 羊草的部 分染色体 的遗传连 锁图均已构建;小麦 １ Ｂ 染色体和第二、第三、第四、第五、第六、第 七群染色 体的物理 图谱均已 建立;小麦基 因组标图和小麦 族内以及小麦与 黑麦、大麦、燕 麦、水稻、玉米 等作物间 的比较标 图研究也 已取得了突破性进展。     

细菌人工染色体(BAC)文库及其在小麦中的应用

细菌人工染色体（BAC）具有容量大、遗传稳定、易于操作等优点，在基因组研究和基因功能分析等方面得到了广泛应用。对BAC文库克隆载体的类型、小麦BAC文库的构建及其应用进行了综述，并对其前景进行了展望。细菌人工染色体载体是由大肠杆菌的F-因子发展而来，第一代BAC克隆载体pBAC1081能容纳300kb的片段，但它只具有转化选择标记．没有重组选择标记。第二代载体是将LacZ基因插入到多克隆位点中形成具有重组选择标记类型的载体如pBeloBACll，在该载体的基础上经过改造和改进又发展了一些特殊用途的载体，如富集基因类型和遗传转化类型的载体。近年来利用这些载体构建了小麦二倍体、四倍体、六倍体基因组BAC文库以及小麦特定染色体BAC文库，井以单克隆或混合池的形式保存。这些小麦BAC文库对于小麦基因克隆、基因组及基因区物理图谱的构建以及比较基因组学等方面的研究具有重要的意义。     

利用多种SSR引物构建小麦遗传连锁图谱及其多态性分析

为完善小麦遗传图谱并对小麦主要品质性状进行QTL定位,以小麦京771和Pm97034及其173个后代重组自交系(RIL)为作图群体,利用906对SSR引物筛选出RIL群体双亲表现多态性的引物270对,多态性频率为29.8%.利用这270对引物对RIL群体进行分析,共检测到184个多态性标记位点,利用其中的129个标记构建小麦分子的遗传连锁图谱.用Mapmaker 3.0和Mapdraw V2.1软件将129个SSR位点绘在小麦遗传连锁图上,该图谱覆盖小麦基因组全长2 106.2 cM,标记间的平均遗传距离为16.32 cM.     

将黑麦基因导入小麦的途径

在小麦产量、品质和适应性改良方面,黑麦具有许多可供利用的优良性状基因.虽然黑麦与小麦染色体组之间有部分同源关系,但由于它们的染色体难以配对,使得利用黑麦与小麦杂交直接将黑麦基因导入小麦有一定的困难.有些染色体操作方法可将黑麦基因导入小麦,例如部分同源染色体配对抑制基因(Ph)的利用.试验证明,六倍体小黑麦与普通小麦杂交是将黑麦基因或染色质片段导入小麦的一种很有潜力的方法.通过这条途径已经把黑麦的抗腥黑穗病、条锈及叶锈病,抗旱、长粒和致密腊质层基因或载有这些基因的小染色质片段导入了小麦,有些带有黑麦性状的品系还表现出高产潜力.     

石麦15细菌人工染色体文库构建与鉴定

为给小麦功能基因研究提供参考信息,以冬小麦栽培品种石麦15(Triticum aestivum L.)为试材,从暗培养7~10d的黄化幼苗地上部提取高分子量基因组DNA,使用载体pCC1BAC的HindⅢ位点构建了六倍体小麦细菌人工染色体文库。该文库由1 000 000个以上克隆组成,保存在1 020个混合池中,克隆插入片段平均大小为85kb,空载率为2.5%;覆盖小麦基因组5倍以上;挑取7个克隆培养5d后,经HindⅢ完全酶切检测,其指纹图谱稳定一致。石麦15细菌人工染色体文库的构建为小麦基因克隆、调控序列克隆以及比较基因组学研究奠定了基础。     

普通小麦基因符号补遗

在英国剑桥举行的第七届国际小麦遗传会议论文集中发表了小麦基因符号一览表,现将今年新发现的小麦基因符号和所控制的性状列于表1:     

小麦抗白粉病基因及其分子标记研究进展

小麦白粉病是小麦生产的主要病害之一、应用抗病品种是防治该病的十分经济、有效的措施。近年来分子标记技术的发展为小麦抗白粉病基因的研究提供了极大的方便。目前为止,小麦基因组中已定名抗白粉病基因31个．其中对20个基因位点的25个抗白粉病基因进行了标记和作图。本文对小麦抗白粉病基因染色体定位、来源、评价利用及其分子标记研究现状进行了综述,并对分子标记在小麦抗病遗传育种中的应用进行了探讨。     

小麦BAC shotgun测序文库的构建

为给小麦基因组中某一基因区域的测序与分析奠定基础,以小麦7B和7D染色体上的10个BAC克隆为材料,运用Large-Construct Kit和TOPO TA cloning kit两个商品化的试剂盒及HydroShearDNA剪切仪建立了BAC shotgun文库构建的技术体系,即利用该体系可以获得高纯度的BAC 20-50μg以及DNA 3-5 kb的目标小片段,5-20 min即可完成连接,一次转化可获得2000个重组克隆。利用这一方法,现已构建了10个小麦BAC shotgun文库,这些文库可为小麦基因组特定区段的研究奠定基础。     

普通小麦D染色体组上psy基因位点的分子证据

为检测普通小麦D染色体组是否存在psy基因,以扩增普通小麦(2X=AABBDD=42)psy基因的相同引物psy02和psy06在节节麦(2X=DD=14)中进行PCR反应。结果表明,引物psy02在节节麦基因组DNA中的扩增产物长206 bp,与普通小麦中扩增的196 bp序列同源率为93.0%,对应的第2外显子区域内仅有1 SNP;引物psy06在节节麦基因组DNA中的PCR产物长305 bp,与普通小麦中扩增的302 bp序列同源率达95.77%,对应的第6外显子区域内无SNP,说明在小麦D染色体组中存在psy基因,且psy基因部分外显子序列在D染色体组的进化过程中相对保守。     

小麦染色体介导的基因转移

小麦近缘野生种及某些野生草本植物具有的有益性状可导入普通小麦。通过小麦与近缘野生种的广泛杂交，以及对远缘杂种的细胞遗传操作，在小麦的遗传改良中己取得了显著的成效。以对配对控制机理的调控和诱导易位为基础的染色体工程方法己应用于从一年生或多年生小麦族野生种转移特异性病虫害抗性基因。利用DNA标记有助于更精确地鉴定期望的基因型，从而促进了向小麦的基因转移。这类标记也特别有助于监测外源基因在小麦基因组中的渐渗。     

抗条锈病小麦-滨麦衍生后代的分子细胞遗传学鉴定

为了有效挖掘滨麦优异的基因资源,利用形态学、细胞学、荧光原位杂交(FISH)、基因组原位杂交(GISH)和分子标记等技术,对小麦-滨麦衍生后代M13063-3-3进行了鉴定。结果表明,M13063-3-3的染色体构型为2n=44=22Ⅱ。以滨麦基因组DNA为探针的原位杂交结果显示,二条染色体有杂交信号,且能配对,表明两条外源染色体是滨麦的一对同源染色体。SSR、EST和PLUG标记分析表明,M13063-3-3附加的滨麦染色体归属于第6部分同源群染色体。A-PAGE电泳分析表明,M13063-3-3在α区具有滨麦染色体特征带,进一步验证了附加的滨麦染色体与小麦第6部分同源群染色体有部分同源关系。田间条锈病调查结果表明,M13063-3-3对条锈菌生理小种条中31号、条中32号和条中33号混合菌种表现高抗。因此,M13063-3-3是一个附加了一对滨麦第6部分同源群染色体的抗条锈病的普通小麦材料,为小麦抗病育种提供了新的种质资源。     

普通小麦染色体缺失系统的育成

Ａｅ．ｃｙｌｉｎｄｒｉｃａ染色体在普通小麦品种中国春中高频率地发生染色体结构异常．利用这种染色体正在中国春中进行培育新非整倍体缺失系统的研究．目前，已鉴定、分离出约４００个缺失染色体，约３／４的染色体为纯合体．部分缺失系统不仅单纯缺失，还有其它染色体结构异常的问题，但大部分缺失系统可用于绘制染色体图谱．它们已被用于若干性状基因的定位及多数ＤＮＡ标记染色体图谱的绘制．今后，随着缺失系统数量的增加，普通小麦染色体图谱的绘制将有迅速的进展．另外，配子致死染色体也使附加于普通小麦的异种染色体发生断裂。利用这一方法，也可诱导黑麦及大麦的染色体产生缺失，绘制黑麦及大麦的物理染色体图谱。     

反映不同小麦种的特征的旗叶酶活性

现时,小麦属(Triticum)的分类是建立在植物的形态解剖学特征、起源、染色体组的结构以及E基因的差异等基础上的.然而,与此同时,物种形成总是间接地表现着有机体内在的生物化学的变化.由于决定小麦基因型和确定     

玉米磷素相关根系性状Meta-QTL及候选基因发掘

以玉米高密度遗传连锁图谱IBM2 2008 Neighbors为参考图谱,收集来自不同实验中的175个玉米磷素相关根系数量性状位点(QTL)信息,利用Biomercator 2.1软件,构建玉米磷相关根系QTL整合图谱。采用元分析技术,在10条染色体上发掘出26个与磷相关根系性状"一致性"QTL(MQTL),图距范围在0.8~14.3 c M之间,除第2、5、8号染色体外,其余染色体上均检测到2~4个MQTL。根据MQTL区间两端标记在玉米物理图谱Ref Gen_v2上的位置,将MQTL进行物理图谱定位,单个MQTL所在物理图谱上的图距范围在0.1~9.1 Mb。在MQTL 1、2、4、8、11、12、15、18、20、22中检测到15个与磷素吸收利用以及根系性状的候选基因。     

小麦新品种川农12号中外源染色质的分子细胞遗传学检测

为深入了解利用染色体工程新方法选育的小麦新品种川农12号的遗传基础,对其进行Giemsa C-带分析,结果显示川农12号有两条染色体的短臂具有黑麦IRS的端带特征,其长臂与小麦染色体1B的长臂（IBL）带型一致,表明这对染色体可能是IRS／IBL易位染色体;再利用黑麦总基因组DNA作探针,小麦基因组总DNA作封阻对川农12号根尖细胞中期分裂相染色体进行荧光原位杂交,结果证实川农12号确为含IRS／IBL易位染色体的新品种。同时对易位系的选育、IRS／IBL易位的多样性进行了讨论。     

普通小麦遗传图谱

第7届国际小麦遗传会议将染色体4A和4B互换,4A变更为4B,4B变更为4A.着丝点在染色体图上的位置以"0"表示,基因的遗传图距以相对于着丝点的距离标出.一些基因以它们可能的相对位置标出.尚未进行图距分析的基因列在染色体图谱之后."*"表示来自异源种的基因,通常包括较大的染色体片段.染色体臂被命名为S(短臂)和L(长臂),如图1-图8和表1、表2所示.     

小麦基因转化研究进展

为了给小麦遗传转化研究提供参考,总结和分析了小麦基因转化的最新研究进展,并针对存在的主要问题提出了今后的研究方向.目前在小麦表达载体构建中普遍采用Ubi和在35S基础上改造而来的启动子序列,使用的报告基因主要有gus、uidA、gfp和Cl/LC等,选择基因主要有bar、nptⅡ、manA(pmi)、Cah、gst27、mopat、popat、CP4和GOX,筛选剂一般选用Bialaphos、Glufosinate、G418和Glyphosate等.小麦基因转化的主要受体为幼胚及其愈伤组织,转化方法主要有花粉管通道法、基因枪法和农杆菌介导法.受体类型、表达载体序列组成和基因转化方法是影响小麦基因转化效率的主要因素.     

利用基因芯片分析西南麦区主栽小麦品种川麦104的遗传构成

川麦104是西南麦区近年来选育的主栽小麦品种,为研究其高产、抗病遗传特性,利用3种小麦基因芯片(660K SNP、50K SNP和35K SNP)对川麦104及其双亲川麦42、川农16进行分析,探究川麦104的遗传构成.结果表明,在能定位于小麦不同染色体的SNP中,川麦104中与双亲相同的共有等位变异位点数目远多于其他...     

小麦熟期相关性状的QTL定位分析

抽穗期、始花期和开花期是衡量小麦成熟期的重要指标,对其进行QTL定位并分析其遗传效应,对小麦品种改良至关重要。为了给小麦分子标记辅助选择育种提供参考,本研究以波兰小麦和普通小麦品系中13杂交后代的F8重组自交系为作图群体,构建由A染色体组和B染色体组共14个连锁群构成的遗传连锁图谱,包含115个SSR标记位点,图谱全长822.9cM,标记间的平均遗传距离为7.16cM;利用复合区间作图法在两年的环境中检测到分别位于1A、5A、6A、7A、2B、4B、5B和6B染色体上的8个抽穗期QTL,5个始花期QTL和6个开花期QTL。表型变异解释率分别为10.12%～31.51%、11.98%～19.75%和9.64%～20.27%。无论是抽穗期、始花期或开花期,都在4B染色体上检测出了与其相关的QTL,说明4B染色体与小麦成熟期关系密切。另外,在1A染色体上检测出2个控制抽穗期的QTL,对表型变异的贡献率分别达到28.13%和31.48%,说明1A染色体控制小麦抽穗期的作用较大。本研究检测出多个成熟期相关的QTL与连锁标记间的遗传距离仅0.01cM,近乎共分离,可在育种中直接用于成熟期的分子辅助选择。     

用籼/籼交重组自交系群体构建的分子遗传图谱及其与籼/粳交群体的分子图谱的比较

为了最终实现对籼稻数量性状基因位点 (QTLs)精确定位 ,用一个包含 1 31个系的籼 /籼交重组自交系群体 (F6∶7)构建了分子遗传连锁图谱。该图谱含由 1 1 3个水稻探针、2 8个小麦探针揭示的 1 6 0个RFLP标记和由 5个PstⅠ /MseⅠ引物组合揭示的 78个AFLP标记。群体的杂合性比率接近期望值 ,表明该群体具有正常的遗传结构。在 6个染色体区域观察到标记的偏分离 ,表明即使在亚种内群体中也可能发生标记的偏分离。本图谱的总长度为 1 4 35 8cM ,相邻标记间的平均距离为 6 38cM。由于采用了一套日本水稻基因组计划 (RGP)的RFLP标记 ,使本图谱能与RGP图谱进行比较。结果表明 ,两个图谱上的共同标记所覆盖图谱总长度几乎相同 ;在水稻 1 2条染色体中的 9条表现完全的连锁保守性。此外 ,水稻的第 1号染色体与小麦的第 3组染色体具有很强共线性。但是 ,两个图谱间也存在明显的差异 ,在 1S、1L、4L和 8L 4个染色体臂上发现 4个小倒位 ;除第 5号和第 6号染色体外的其他染色体上共检测到 1 9个新的位点。籼稻亲本间在染色体臂 2S、7S、1 0L和 1 1S 4个区域的RFLP多态性很低或没有 ,从而导致籼稻图谱在这些区域呈现空白。在这个籼稻图谱中 ,未检测到第 1 1号和 1 2号染色体间的重复性。还就稻属在基因组进化中的染