用STS标记检测矮秆基因Rht-B1b和Rht-D1b在中国小麦中的分布

【目的】明确矮秆基因在中国小麦中的分布，有助于改良小麦株高和提高产量潜力。【方法】选用中国主要麦区品种（系）239份，用STS标记检测矮秆基因Rht-B1b （Rht1）和Rht-D1b （Rht2）的分布规律，验证其PCR标记在分子标记辅助育种中的可用性。【结果】（1）Rht-B1b和Rht-D1b特异性STS标记可以准确检测小麦品种的Rht-B1b和Rht-D1b矮秆基因。（2）Rht-B1b基因在全国的平均分布频率为24.3%，新疆冬春麦区高达62.5%，长江中下游冬麦区为42.3%，黄淮冬麦区、北部冬麦区和西北春麦区分别为28%、25.8%和25%，北部春麦区和西南冬麦区分别为9.1%和 8.3%，东北春麦区供试材料未携带Rht-B1b基因。（3）Rht-D1b基因在全国的平均分布频率为46.9%，北部春麦区和黄淮冬麦区分别为72.7%和69%，西南冬麦区、西北春麦区和北部冬麦区分别为38.9%、37.5%和35.5%，长江中下游冬麦区和新疆冬春麦区分别为23.1%和12.5%，东北春麦区供试材料未携带Rht-D1b基因。【结论】分子检测结果和系谱分析表明，中国小麦品种（系）携带的Rht-B1b矮秆基因来自St2422/464和农林10，Rht-D1b矮秆基因来自农林10号、水源86、辉县红和蚰包麦。     

CIMMYT 273个小麦品种抗病基因Lr34/Yr18/Pm38的分子标记检测

【目的】明确CIMMYT观察圃273个小麦品种(系)在慢病基因Lr34/Yr18/Pm38位点的等位变异类型及其对条锈病、叶锈病和白粉病的抗性,进一步验证抗病基因功能标记的有效性。【方法】利用Lr34/Yr18/Pm38紧密连锁的STS标记csLV34和基于该基因第11外显子(exon11)等位变异开发的5对功能标记cssfr1-cssfr5检测新引进的273个CIMMYT小麦品种(系),同时在成都和北京分别对其进行田间条锈病和白粉病的抗性鉴定,并结合CIMMYT的田间条锈病和叶锈病抗性鉴定结果进行分析。【结果】STS标记csLV34与5对功能标记cssfr1-cssfr5检测结果的一致性为96.7%;在273份CIMMYT材料中有43份材料含有Lr34/Yr18/Pm38,在不同地点对条锈病、叶锈病和白粉病具有不同程度的抗病性。【结论】功能标记cssfr1-cssfr5可准确鉴定Lr34/Yr18/Pm38位点exon11中的等位变异,cssfr3、cssfr4、cssfr5可用于含有Lr34/Yr18/Pm38材料杂交后代的分子标记辅助选择。     

部分新疆小麦材料Lr34/Yr18及矮秆基因分布规律研究

【目的】明确新疆小麦材料中慢锈基因Lr34/Yr18、矮秆基因Rht-B1b、Rht-D1b及Rht8基因的等位变异组成和分布,以帮助小麦育种者进行慢病性品种选育和株高改良奠定基础。【方法】使用csLV34、NHBF.2与WR1.2、NH-BF.2与MR1、DF与MR2、Xgwm261标记,对新疆小麦材料中慢锈基因Lr34/Yr18和矮秆基因Rht-B1b、Rht-D1b和Rht8的分布情况进行分子标记鉴定。【结果】在鉴定335个品种(系)中,含Lr34/Yr18的材料占总数的9.25%,可见含Lr34/Yr18慢病基因在新疆小麦育种材料中比较匮乏;有129个材料携带Rht-B1b基因,占总数的38.51%。221份携带Rht-D1b基因,占总数的65.97%;检测Rht8基因,有61份材料扩增出192 bp片段,占总数的18.21%。对于矮杆基团,同时扩出Rht-B1b/Rht-D1b/Rht8基因的材料有11份,占3.28%,扩出Rht-B1b/Rht-D1b基因的有70份,占20.9%,扩出Rht-B1b/Rht8基因的材料有8份,占2.39%。扩出Rht-D1b/Rht8基因的材料有22份,占6.57%。新疆育种材料中以Rht-B1b/Rht-D1b基因占主导地位。【结论】csLV34、NH-BF.2与WR1.2、NH-BF.2与MR1、DF与MR2、Xgwm261标记可以方便、快速、准确地检测Lr34/Yr18、Rht-B1b、Rht-D1b与Rht8基因,能作为小麦材料慢锈基因与矮秆基因鉴定的有效工具,直接利用此标记进行标记辅助选择。     

分子标记检测矮秆基因Rht-B1b、Rht-D1b和Rht8在我国小麦中的分布

利用分子标记检测矮秆基因在我国主要麦区的分布,有助于提高小麦产量和改良株高。本研究利用小麦矮秆基因Rht-B1b、Rht-D1b的4对特异性分子标记,BF与MR1、BF与WR1、DF与MR2、DF2与WR2,以及微卫星Xgwm261标记对我国小麦主产区小麦主栽品种中矮秆基因Rht-B1b、Rht-D1b和Rht8的分布情况进行了分子标记鉴定。结果表明:1)在鉴定的129个品种中,58份含有Rht-B1b基因,占45.0%;24份含有Rht-D1b基因,占18.6%;73份含有Rht8基因,占56.6%;35份品种含有2个矮秆基因Rht-B1b和Rht8,占27.1%;16份品种含有Rht-D1b和Rht8基因,占12.4%。本研究未检测到同时含有Rht-B1b、Rht-D1b和Rht8这3个矮秆基因的品种,以及同时含有Rht-B1b和Rht-D1b的品种;2)3个矮秆基因Rht-B1b、Rht-D1b和Rht8在各个生态区育成品种中的分布频率也不同。矮秆基因Rht-B1b和Rht8在黄淮冬麦区的分布频率较高,分别为55.4%和71.1%;Rht-D1b基因在西南冬麦区的分布频率较高,为37.5%;矮秆基因Rht8在不同的麦区都有广泛的分布,在不同的生态区具有广泛的适应性。     

小麦品种（系）面筋强度、PPO活性、黄色素含量和相关基因的分子标记检测

为给小麦品质育种筛选亲本材料,并进一步验证相关标记的有效性和实用性,利用5个小麦品质性状基因的分子标记[包括高分子量麦谷蛋白亚基（HMW2GS）Dx5和By8标记、1B／1R易位系特异性SCAR标记、位于2AL染色体的PPO活性基因Ppo2A1的标记PP018、位于7AL染色体与黄色素含量相关的八氢番茄红素合成酶（Phytoenesynthase,PSY）基因Psy2A1的标记YP7A1对194份小麦品种和优良新品系进行了基因等位变异检测。结果表明：（1）在所检测的小麦品种（系）中,Dx5、By8、1B／1R易位系、PSY和籽粒PPO活性基因等位变异存在一定差异。其中,含Dx5的材料53份,占27．3％,含By8和1B／1R易位系的材料分别为71分和64份,占36．6％和33．0％：含低PPO活性等位变异Pp02A1b的等位变异材料99份,占51．0％;含低黄色素含量等位变异基因Psy2A1b的材料83份,占42．8％。（2）194份材料中品质性状基因皆符合要求的只有一个品种（郑麦991）,聚合多个优良性状的品质改良工作急需加强。（3）本试验使用的标记均为基因特异性标记,重复性好、准确率高,可有效地应用于小麦品质改良的分子标记辅助选择。     

348份小麦种质中抗条锈病基因Yr5、Yr10和Yr18的分子标记检测与分布

利用共分离或紧密连锁的分子标记S1320、SC_(200)和csLV34,对收集于全国多个育种单位的348份小麦种质进行检测。结果表明: Yr5连锁标记S1320阳性的种质有122份, Yr10连锁标记SC_(200)阳性的种质有80份, Yr18连锁标记csLV34阳性的种质有7份,检出率分别为35.06%、22.99%和2.01%。分子标记阳性的种质中抗病性表现并不一致,标记阳性且表现抗病的种质分别有27份、11份和3份,这些种质主要来自陕西、北京和江苏。抗病基因聚合种质抗病性鉴定结果表明, Yr5和 Yr18聚合时对条锈病表现高抗或免疫, Yr10与 Yr5或 Yr18聚合则不能有效提高种质的条锈病抗性。此外,有10份种质虽然未检出上述3个基因,但是对条锈病表现近免疫,是抗条锈病育种的重要资源。     

Rht-B1b,Rht-D1b,Rht-B1c小麦矮秆基因及其互作对小麦农艺性状的影响

利用2套近等基因系,在人工模拟气候室,研究了不同Rht近等基因系营养性状的遗传差异.结果证明:Rht-B1b和Rht-D1b矮秆基因系不但具有很好的降秆作用,而且可以在生长前期形成较多的干物质和较坚硬的秆子,为后期籽粒产量的形成奠定基础;Rht-D1b半矮秆基因根系长度明显长于其它基因系,可能较其它基因系具有较强的耐旱能力;Rht-B1c基因系的分蘖数量及次生根或总根发生量多于其它基因系,无论苗高或株高均显著低于其它基因系,可在单纯的提高单株分蘖或次生根生长量及降秆为目的的育种中发挥一定作用.     

三个抗锈基因Lr37、Sr38和Yr17分子标记的筛选与改良

含有偏凸山羊草2NS染色体的普通小麦易位系带有三个紧密连锁的抗锈基因Lr37、Sr38和Yr17.以内切酶EcoRI和分子探针Xmwg682为基础,发现来自偏凸山羊草2NS的易拉片断在1.8kb处有一条独特的RFLP标记.通过DNA克隆和测序,这条RFLP被成功地转换成为引物UI和LN1为基础的PCR标记.回交后代的鉴定结果表明,该PCR标记的灵敏度和专化性与RFLP标记基本相同.     

小麦抗条锈病基因Yr9分子标记检测

小麦条锈病是严重影响小麦生产的重要病害.为给新品系的抗性遗传基础鉴定及持久抗性新品种选育提供技术支撑,以22个抗性品种和4个感病品种为材料,采用 PCR方法研究了小麦条锈病的抗性基因分子标记Yr92在这些材料中的分布.结果表明:除14号材料外,均可以得到明显的100～200 bp的Yr92特异性扩增目标条带;在野生近缘材料黑麦中未能检测到Yr92,与试验预期结果不符,这暗示筛选分子标记Yr92时所用的来自黑麦含Yr9基因的DNA片段上的遗传群体与分子标记Yr9的引物结合区序列发生了变异.     

257份小麦品种资源中矮秆基因的分子检测

矮秆基因Rht-B1b、Rht-D1b和Rht8等的广泛利用,不仅增强了小麦的抗倒性,而且提高了产量。明确矮秆基因的分布,可以为小麦矮化育种提供分子信息。采用STS和SSR标记检测257份小麦品种资源中Rht-B1b、Rht-D1b和Rht8基因的分布情况。结果表明,257份材料中, Rht8基因分布频率最高（106个品种,41.2%）,Rht-D1b次之（88个品种,34.2%）,Rht-B1b最低（70个品种,27.2%）。此外,部分材料中含有不同类型的矮秆基因组合,且分布频率不同,其中Rht-D1b+Rht8(25个品种,9.7%)＞Rht-B1b+Rht8(24个品种,9.3%)＞Rht-B1b+Rht-D1b(9个品种,3.5%)＞Rht-B1b+Rht-D1b+Rht8(5个品种,1.9%)。上述结果为小麦抗倒伏育种以及矮化育种提供了重要的参考信息。     

中国冬小麦品种Waxy蛋白分析及分子标记研究

 利用SDS-PAGE分析了国内外306份小麦品种（系）Waxy蛋白的缺失类型，筛选出缺失Wx-B1蛋白亚基的材料46份；通过对济麦19×豫麦47的120个F2单株Waxy蛋白亚基分析，发现缺失Wx-B1的比例接近1/4，符合孟德尔分离规律。利用3个STS标记和1个SSR标记对不同Waxy蛋白缺失类型进行鉴定，验证其在分子标记辅助育种中的有效性。结果表明，Wx-7A位点的STS引物在野生型中扩增出1条1 172 bp的特异带，而缺失Wx-A1蛋白亚基的突变材料中没有扩增出该特异带；Wx-4A位点的STS引物在野生型中扩增出1条440 bp的特异带，缺失Wx-B1蛋白亚基的突变材料中没有该扩增片段；Wx-7D位点的STS引物在野生型中扩增出1条940 bp的特异带，而在缺失Wx-D1蛋白亚基的突变材料中则扩增出1条360 bp的特异带；Wx-7D位点的SSR引物在野生型中扩增出1条204 bp的特异带，在缺失Wx-D1蛋白亚基的突变材料中没有扩增出该特异带。这4个标记可以用于分子标记辅助育种。     

云南铁壳麦及其他小麦种质中慢锈基因Lr34/Yr18的分子检测

利用csLV34标记对云南铁壳麦和云南省其他小麦种质中慢锈性基因Lr34/Yr18进行了检测,旨在筛选出含有目标基因的优异小麦种质,为云南省持久抗锈性小麦新品种的选育提供材料和方法.结果表明,55份供试材料中云南铁壳麦种质A13、云南省育成品种云麦39、云南省地方品种保山老玉麦和云县小白麦等4份材料携带有慢锈基因Lr34/Yr18,供试材料中来源于CIMMYT的材料未检测到Lr34/Yr18基因.这些携带有慢锈性基因的材料可作为今后云南省抗锈病育种的抗源材料.     

Molecular Characterization of Atlas 66-Derived Wheat Near-lsogenic Lines Contrasting in Aluminum （Al） Tolerance

Aluminum （Al） toxicity is the major limiting factor for wheat growth in acidic soils. Genetic improvement of Al tolerance is one of the most cost-effective solutions to improve wheat productivity. The objective of this study was to characterize near isogenic lines （NILs） contrasting in Al tolerance derived from Atlas 66 in the backgrounds of Al-sensitive cultivars Chisholm and Century using amplified fragment length polymorphism （AFLP） and simple sequence repeat （SSR）. A total of 200 AFLP and 88 SSR primer pairs were screened and 12 markers （11 AFLPs and one SSR） were associated with Al-tolerance in NILs of at least one recurrent parental background. Among them, nine were linked to A1 tolerance in the Chisholm-derived NILs, seven were associated with Al-tolerance in the Century-derived NILs, and three AFLPs derived from the primer combinations of pAG/mGCAG, pCAG/mAGC and pGTG/mGCG, and one SSR, Xwmc331 on chromosome 4D, associated with A1 tolerance in NILs of both recurrent parental backgrounds. Those common markers across two backgrounds may be the major marker loci associated with Al-tolerance in Atlas 66 and could be useful for marker-assisted breeding to improve Al tolerance in wheat. In addition, evaluation of Al tolerance among different genotypes using hematoxylin stain and relative root growth revealed that Atlas 66 was more tolerant to Al stress than the NILs, therefore suggested that the Al-tolerant NILs might not carry all Al-tolerance loci from Arias 66 and inheritance of Al tolerance in Arias 66 is more likely multigenic.     

小麦黄色素含量、多酚氧化酶活性和1B/1R异位相关基因的分子标记检测

利用与黄色素含量、多酚氧化酶(PPO)活性和1B/1R异位系性状相关的分子标记对158份小麦(Triticum aestivum L.)材料进行分析,从而了解其色泽品质状况,并为高白度、低PPO活性小麦育种提供优异亲本资源。结果表明,低PPO活性相关等位基因Ppo-A1b和Ppo-D1a的分布频率分别为57.6%和67.7%,低黄色素含量相关等位变异Psy-A1b和Psy-B1b的频率分别为47.5%和60.1%,高黄色素含量相关等位基因Psy-B1c的出现频率为5.1%,1B/1R异位系的分布频率为21.5%。158份材料中同时携带低黄色素含量、低PPO活性等位变异组合,且为非1B/1R异位系的材料有16份,频率为10.1%,可用于高白度面粉小麦品种的选育。     

小麦2D染色体上多酚氧化酶（PPO）基因STS标记的开发与应用

 【目的】开发出小麦籽粒PPO活性的分子标记,并对新标记的应用进行研究,为面制食品外观品质的改良提供参考。【方法】根据一条由小麦2D染色体上PPO基因编码的mRNA序列（GenBank：AY515506）设计引物,对7个高PPO活性和7个低PPO活性小麦品种进行PCR扩增,筛选出有差异的引物,对130份小麦品种资源进行检测,验证不同带型与PPO活性的相关性,并利用一套中国春缺体、四体及双端体对STS标记进行染色体定位。在此基础上,结合一个位于小麦2A染色体上的PPO基因分子标记（PPO18）,对新开发的标记在小麦低PPO活性分子标记辅助选择中的作用进行评价。【结果】在AY515506的不同位置共设计了8对引物,其中一对引物（STS01）在高、低PPO活性材料中表现出多态性。该引物在7个低PPO活性的材料中能扩增出560 bp的目标片段,在7个高PPO活性的材料中没有扩增出目标片段,利用中国春缺体、四体及双端体最终将该标记定位在2D染色体长臂上。利用该标记检测130份小麦品种,结果表明有75个品种可以扩增出560 bp的目标片段,其PPO活性均值为221.08 A475/（min•g•103）;55个品种没有扩增出目标片段,PPO活性均值为309.98 A475/（min•g•103）,方差分析表明两者的差异达极显著水平（P＜0.01）。利用STS01和PPO18共同检测后发现,130份品种中,有37个品种的双标记扩增均表现出高活性带型（H1H2）,这些品种PPO活性的均值为337.82 A475/（min•g•103）,显著高于其它几种扩增带型品种的PPO活性均值（P＜0.01）。32个双标记扩增均表现为低活性带型（L1L2）的小麦品种PPO活性值普遍较低,可作为改良面制食品外观品质的候选亲本。【结论】STS01是一个位于小麦2D染色体长臂上PPO基因分子标记,可以在小麦PPO活性分子标记辅助选择中加以应用。     

小麦avenin-like的克隆、原核表达与品质效应研究

【目的】研究普通小麦不同品种的类燕麦贮藏蛋白（avenin-like）基因序列的多样性及其表达产物的加工品质效应。【方法】利用特异性引物对来源于不同地区的12个小麦品种（系）进行PCR扩增、克隆、测序及序列分析;构建JN542444原核表达载体后转入表达菌株Escherichia coli Rosetta gami B(DE3),IPTG诱导融合蛋白表达,并通过His-Trap HP柱纯化蛋白后进行微量掺粉试验。【结果】克隆获得22条avenin-like新基因序列（GenBank登录号JN542443-JN542464）,长度均为855 bp,且均具有可编码284个氨基酸残基的完整的开放阅读框,无内含子;半胱氨酸数目及位置相对保守,除JN542452含有17个Cys外,其余avenin-like所编码的蛋白质序列均含有18个Cys,且位置相同,预测可能形成7个分子内二硫键和4个分子间二硫键;发现3条罕见的avenin-like假基因（JN542448、JN542455和JN542456）,均因终止密码子的提前出现引起基因沉默;7份小麦品种共享一条avenin-like亚基,并与GenBank中来自普通小麦的HM027636完全一致,暂将该亚基命名为“Avenin-likeⅠ”;系统演化分析表明avenin-like编码蛋白与LMW-GS关系最近,与ω-gliadin的亲缘关系最远;SDS-PAGE检测融合蛋白成功表达,对纯化蛋白进行微量掺粉试验,发现Avenin-likeⅠ型蛋白亚基对小麦加工品质具有显著的正向效应。【结论】avenin-like在供试小麦品种中具有很低的多态性,且Avenin-likeⅠ型亚基能提高面粉加工品质。