一种小麦蓝粒标记单体代换系4E(6B)的创制

为探索利用长穗偃麦草4E染色体代换方法快速创制具有蓝粒标记性状的小麦单体系统,本试验以中国春6B单体和小麦－长穗偃麦草4E二体异附加系为材料,通过杂交、回交结合染色体鉴定等方法培育出具有蓝粒标记的小麦单体代换系4E(6B)。该蓝粒标记小麦单体代换系籽粒为浅蓝色,能够正常生长结实,其自交后代可分离出27.8％的深蓝籽粒小麦4E(6B)二体代换系、66.7％的浅蓝籽粒小麦4E(6B)单体代换系和5.5％的白粒小麦6B缺体,表明长穗偃麦草4E染色体对小麦6B染色体的缺失具有一定的补偿功能。     

普通小麦-长穗偃麦草抗白粉病异代换系的分子细胞学研究

禾本科布氏白粉菌引起的小麦白粉病是造成小麦显著减产的主要病害之一.小麦的野生近缘种植物十倍体长穗偃麦草(2n=10x=70)携带有抗白粉病基因.为了进一步研究长穗偃麦草携带的抗白粉病基因,本研究对普通小麦-长穗偃麦草异代换系A1-2-2-2进行形态学、白粉病抗性、细胞学、分子标记及原位杂交(GISH)鉴定分析.结果表明,A1-2-2-2在苗期和成株期均对白粉病表现为免疫;减数分裂中期染色体构型为2n=21Ⅱ;分子标记鉴定结果表明,A1-2-2-2可能缺失了1对普通小麦的6A染色体;原位杂交结果表明,A1-2-2-2可能携带1对来自十倍体长穗偃麦草的St染色体.综上所述,A1-2-2-2可能为小麦的6A染色体被长穗偃麦草的1对St染色体取代的异代换系.另外,A1-2-2-2表现为毛颖,而双亲均表现为光颖,推测光颖由6A染色体上的基因控制.     

基于TRAP的长穗偃麦草SCAR标记的开发及应用

为了开发长穗偃麦草的特异标记,依据TRAP技术,利用56对固定引物与随机引物的组合对中国春-长穗偃麦草附加系等材料进行PCR扩增,共筛选出160条分布于长穗偃麦草1E-7E染色体的特异扩增片段。通过对104个片段的序列进行同源比对,选择与小麦无同源序列的区段设计138对引物,分别对中国春、长穗偃麦草、中国春-长穗偃麦草附加系进行PCR扩增,最终获得30个长穗偃麦草特异SCAR标记,发展标记的效率为53.6%。利用这些特异SCAR标记对硬粒小麦(AABB)与异源六倍体小麦(AABBEE)杂交产生的F2中38个单株进行扩增鉴定,9个单株仅附加了1条相同的E染色体,其余为多条E染色体或者无E染色体附加。这些SCAR标记在不同材料和世代表现出优越的特异性和稳定性,可用于检测小麦背景中附加的相关长穗偃麦草染色体。     

小麦-长穗偃麦草T7BS·7EL易位系鉴定及7EL小片段易位诱导

为了有效利用含二倍体长穗偃麦草7E染色体的种质材料,利用荧光原位杂交和分子标记技术以及赤霉病抗性评价,对从中国春-二倍体长穗偃麦草7E代换系DS7E（7B）与扬麦16杂交的F₂种子辐射后代中选育的小麦-长穗偃麦草易位系TW-7EL2进行了鉴定。荧光原位杂交（FISH）结果表明,易位染色体的小麦染色体片段与小麦7B短臂的杂交信号相似;分子标记检测结果表明,在易位系中能够扩增出7EL特异条带,但缺失小麦7BL特异条带。综合上述结果,将该易位系命名为T7BS·7EL。且其赤霉病抗性显著高于中国春和扬麦16,与苏麦3号接近,是小麦赤霉病抗病育种的新种质。继续利用1 200 rad 60Co-γ射线辐射处理易位系T7BS·7EL的成熟花粉并授予扬麦158,从其纯合易位系的辐射后代M₁中检测到长穗偃麦草7EL染色体的小片段中间插入易位、顶端易位和7EL染色体缺失等结构变异的单株15株,诱变频率为15.62%,表明利用小麦-长穗偃麦草整臂易位系进行成熟花粉辐射,可以高效诱导产生小片段易位材料。     

中国春背景下长穗偃麦草抗赤霉病相关基因的染色体定位

长穗偃麦草具有良好的赤霉病抗性,是小麦赤霉病抗性改良的重要种质资源。为了深入研究长穗偃麦草的赤霉病抗性并对其抗性相关基因进行染色体定位,连续两年两地于开花期通过单花滴注法对中国春-长穗偃麦草二体附加系、置换系等31份材料进行穗部接种,21d后调查发病情况;同时调查了各材料的自然发病情况。结果表明,长穗偃麦草的赤霉病抗性主效基因定位于1E和7E染色体,其中7E染色体的短臂具有良好的赤霉病抗性,2E和4E染色体具有微效抗性基因,而3E、5E和6E可能存在易感基因。     

利用染色体工程学方法导入近缘野生种的有用基因

叶锈病是普通小麦的重要病害之一。小麦的许多近缘野生种具有抗叶锈病的基因。例如,长穗偃麦草(Agropyron elongatum)就是其中之一。1939年美国就开始研究利用属间     

黄淮麦区小麦抗赤霉病种质创制和避病品种选育

为选育黄淮麦区的抗赤霉病高产小麦新品种,对495份普通小麦和长穗偃麦草（十倍体）杂交后代进行赤霉病抗性鉴定,发现兰小偃麦6号、兰小偃麦15号2个与苏麦3号抗性相当的抗赤霉病材料及一批赤霉病抗性中抗以上的种质及新品系,表明利用普通小麦和多年生长穗偃麦草杂交可以选育抗赤霉病且适应黄淮麦区种植的中早熟小麦品种（系）,采用此法选育出天民363、天民369等对赤霉病中抗或中感品种（系）进入黄淮麦区国家或省级试验。分析了黄淮麦区近16年四月份的气象条件,结果发现可以通过选育早抽穗避病品种（系）的途径减轻甚至避免赤霉病的危害。培育出天民198早抽穗避病品种（系）,已累计推广约2.67×10⁶ hm²,其早熟避病、抗倒春寒、稳产高产已经得到充分验证,在黄淮麦区具有较好的应用推广前景。     

小麦-十倍体长穗偃麦草双重异代换系的分子细胞遗传学及抗条锈病鉴定

十倍体长穗偃麦草[Thinopyrum ponticum(Popd.) Barkworth and Dewey]具有抗寒、抗旱、耐盐碱、茎秆粗壮、穗长花多等优异性状,是小麦遗传改良的重要基因资源。本课题组从小麦与十倍体长穗偃麦草的杂交后代中筛选出一份抗条锈病的衍生系CH18067,本研究对其进行形态学、细胞学、原位杂交、分子标记、抗条锈病性等综合鉴定。细胞学观察结果显示,CH18067的体细胞染色体数目为42条,在减数分裂中期Ⅰ的染色体构型为2n=21Ⅱ,在减数分裂后期Ⅰ同源染色体可均等分离,表明其细胞学遗传稳定。利用寡核苷酸探针Oligo-pTa535(红色)和Oligo-pSc119.2(绿色)对CH18067进行FISH鉴定,结果显示,CH18067缺失小麦2D和4D染色体,同时含有2对具有特殊带型的染色体;通过对CH18067进行FISH-GISH、mc-GISH、液相芯片以及染色体核型分析,发现2对具有特殊带型的染色体中,在长臂和短臂末端均呈现Oligo-pTa535探针红色带型的染色体为十倍体长穗偃麦草的2J染色体,在着丝粒位置和长臂末端均呈现Oligo-pTa535探针红...     

基于RNA-seq技术开发中间偃麦草基因组特异分子标记

中间偃麦草(Thinopyrum intermedium,2n=6x=42,JJJSJSStSt或Ee Ee EbEbStSt)是小麦遗传改良的重要近缘植物,高抗锈病、白粉病等病害,耐逆性强。开发中间偃麦草基因组特异分子标记对于加快其优异基因向普通小麦中的转移和利用具有重要意义。为建立快速准确开发中间偃麦草基因组特异分子标记的新体系,首先利用RNA-seq技术对中间偃麦草及其基因组供体二倍体长穗偃麦草、百萨偃麦草、假鹅观草的苗期叶片进行转录组测序,然后根据测序结果设计EST-SSR引物,对普通小麦、中间偃麦草及其基因组供体材料进行DNA扩增分析,从中筛选鉴定中间偃麦草基因组特异标记。结果表明,在所合成的200对ESTSSR引物中,有75对引物(37.5%)在中间偃麦草、二倍体长穗偃麦草、百萨偃麦草和假鹅观草中具有特异扩增,引物多态率较高。说明利用RNA-seq技术开发EST-SSR引物可以高效地用于筛选中间偃麦草基因组特异分子标记,这一技术体系也可应用于其他作物及其近缘物种的特异分子标记开发。     

黄淮南部麦区小麦赤霉病抗性鉴定及基因型分析

为丰富抗赤霉病育种亲本材料,连续2年采用土表接种法对762个黄淮南部麦区小麦品种(系)的赤霉病抗性进行鉴定,发现15个小麦品种(系)表现为中抗赤霉病,133个小麦品种(系)表现为中感赤霉病。采用单小花滴注接种法对15个经土表接种鉴定为中抗小麦品种(系)以及2个多抗性基因聚合的种质材料和4个小麦-长穗偃麦草易位系的赤霉病抗性进行鉴定,发现10个小麦品种(系)表现为中抗赤霉病,10个小麦品种(系)表现为中感赤霉病。采用与抗赤霉病基因 Fhb1、 Fhb2、 Fhb4、 Fhb5和 Fhb7相关的分子标记对15个经土表接种法鉴定为中抗赤霉病的小麦品种(系)、部分(120个)中感赤霉病小麦品种(系)、2个多抗性基因聚合种质材料和4个小麦-长穗偃麦草易位系进行检测,发现135个经土表接种鉴定为中抗或中感赤霉病的小麦品种(系)中,有11个小麦品种(系)含有 Fhb1基因,但未检测到含有 Fhb2、 Fhb4、 Fhb5和 Fhb7基因的品种(系);2个多抗性基因聚合的种质材料分别含有 Fhb1、 Fhb2、 Fhb4基因和 Fhb1、 Fhb2、 Fhb5基因;4个小麦-长穗偃麦草易位系均含有 Fhb7基因,且其中2个易位系还含有 Fhb1基因。     

1RS／1BL易位对蓝粒小麦异代换染色体传递的影响

利用一个普通小麦与中间偃麦草形成的 4 E/ 4 D蓝粒二体代换系 ,同时也是一个 1RS/ 1BL 纯合易位系 ,与不同的普通小麦品种 (系 )杂交 ,以籽粒颜色作为标记性状 ,研究了 1RS/ 1BL 易位染色体对 4 E染色体在杂种中的传递行为的影响。结果发现 ,在杂种 F1 中 ,1RS/ 1BL易位极显著地降低了 4 E染色体通过雌雄配子传递的频率。但当1RS/ 1BL 易位染色体在杂种 F1 中以二体存在时 ,其对 4 E染色体传递的影响在雌雄配子中有所不同 ,可能会进一步降低 4 E染色体通过雌配子传递的频率 ,而在雄配子中 4 E染色体的传递频率则有所提高 ,导致 F2 籽粒颜色分离出现极显著变化。这一结果表明 ,4 E染色体在杂种中的传递强烈地受 1RS/ 1BL 易位染色体及其存在状态影响 ,也说明不同外源染色体位于同一小麦遗传背景中可能存在相互作用的制约     

小麦体细胞杂种渐渗系F6代的高分子量谷蛋白亚基组成与位点变异

为了发掘新的小麦高分子量谷蛋白亚基用于品质育种,测定了小麦/长穗偃麦草体细胞杂种F₆代共322个株系的高分子量谷蛋白亚基（HMWGS）组成,并进行了品质评分。结果表明,体细胞杂种株系在GluA1、GluB1和GluD1位点上的遗传变异率分别为0.52、0.58和0.46,一共出现27种不同的亚基组合形式,其中Null、7+9、2+12（同亲本小麦济南177）出现的频率最高,而2^*、7+8+9、2+5+12出现的频率最低;5+12出现的频率约为33.5%;在与优质可能相关的亚基组合当中,13+16出现的频率约为31.1%。由于5+12尚未有品质评分,因此部分株系无法给出分数。本研究表明,通过体细胞杂交可以产生大量的高分子量谷蛋白亚基/组合变异,这有助于今后小麦品质育种工作。     

小麦杂种优势群研究：Ⅳ．普通小麦与斯卑尔脱小麦的种间杂种优势

本研究利用6个普通小麦品系与14个从国外引进的斯卑尔脱小麦杂交，研究了种间杂种优势表现，并探讨了扩大杂交小麦育种亲本的遗传基础和构建种间杂种优势群的途径。连续两年的试验结果表明，普通小麦与斯卑尔脱小麦种间杂种存在较强的杂种优势。就平均优势而言，单株产量，单穗产量和千粒重优势最大，分别为111.39%,62.77%,45.72%，单株穗数，株高和主穗粒数优势次之，分别为24．13％，20．18％和12．76％，主穗小穗数和主穗长优势较小，分别为4．08％和0．67％。研究还发现，种间杂种抽穗斯比母本普通小麦晚0－6d，但较父本斯卑尔脱小麦提前20d左右，表明早熟性呈部分显性遗传；蛋白质含量，沉淀值和湿面筋含量的杂种优势比普通小麦分别提高了8．55％，12．13％和9．91％，一些组合沉淀表现超亲优势，说明利用普通小麦与斯卑尔脱尔脱小麦种田杂交既可以扩大小麦亲本间的遗传差异，又可以显著提高小麦的杂种优势潜力。     

小麦杂种优势群研究 Ⅴ.微卫星分子标记遗传距离与普通小麦和斯卑尔脱小麦种间杂种优势的关系

通过对普通小麦与斯卑尔脱小麦和普通小麦品种间两组亲本微卫星分子标记遗传距离及 30个普通小麦与斯卑尔脱小麦种间双列杂交杂种和 2 0个普通小麦品种间双列杂交杂种优势及亲本配合力的测定 ,研究了微卫星分子标记遗传距离与杂种优势、F1性状值及组合特殊配合力之间的关系。结果表明 ,普通小麦与斯卑尔脱小麦种间的杂种优势明显高于普通小麦品种间的杂种优势。普通小麦与斯卑尔脱小麦间的平均遗传距离为 0 .6 5 2 ,普通小麦品种间的遗传距离为 0 .4 0 4 ,普通小麦与斯卑尔脱小麦种间杂种单株产量平均优势为 111.39% ,普通小麦品种间杂种的产量优势平均为 11.14 %。研究发现 ,在所采用的两组亲本内 ,遗传距离与所考察的各性状杂种优势没有必然的联系 ,但当遗传差异从品种间扩大到种间时 ,遗传距离与各性状杂种优势呈显著正相关。说明利用种间杂交既可以明显扩大亲本间的遗传差异 ,又可以显著提高小麦的杂种优势潜力。     

不同氮效率小麦品种苗期相关指标的杂种优势

为探究不同氮效率小麦品种氮代谢相关指标的遗传差异,选用了5个不同氮效率的小麦品种及其组配的6个杂交F₁,设置低氮（LN,0.4 mmol·L^-1 ）和正常供氮（CK,4.0 mmol·L^-1）两个氮水平,研究不同氮处理下小麦苗期形态、抗氧化酶和氮代谢相关酶活性的差异,并对其杂种优势进行了分析。结果表明,5个品种的根鲜重在低氮水平下明显高于正常氮水平,6个F₁的杂种优势表现为超中亲或偏低亲优势;苗鲜重在低氮水平下低于正常供氮水平,其F₁杂种优势表现为中亲优势。两种氮水平下,氮高效品种的硝酸还原酶（NR）、谷氨酰胺合成酶（GS）、谷氨酸脱氢酶（GDH）、超氧化物歧化酶（SOD）、过氧化物酶（POD）和过氧化氢酶（CAT）活性均高于氮低效品种,6个杂交F₁的上述6种酶活性大多表现出正向杂种优势。正常氮水平下,小麦叶片MDA含量低于低氮水平;低氮水平下,6个F₁的MDA含量杂种优势表现为超中亲或偏低亲优势。两种氮水平下,6个F₁叶片可溶性蛋白含量表现为正向杂种优势,其中低氮水平下,表现为超亲优势。综上所述,低氮条件下,氮高效品种较氮低效品种表现出较好的生长潜力;利用氮高效品种作为亲本能提高杂交F₁的氮利用效率,可用于小麦氮高效育种。     

Erwinia resistance in backcross progenies ofSolanum tuberosum x S. tarijense andS. tuberosum (+) S. commersonii hybrids

Summary The resistance to tuber soft rot caused byErwinia carotovora ofSolanum tuberosum x S. tarijense andS. tuberosum (+) S. commersonii hybrids and their backcrosses is reported. A number of resistant diploid sexual hybrids and tetraploid/hexaploid somatic hybrids were selected. Backcross progenies were obtained through 2x×4x crosses involving a resistant diploid hybrid and tetraploidS. tuberosum, and through 4x×4x crosses between a resistant somatic hybrid andS. tuberosum. The hybrids showed high variability interms of resistance to tuber soft rot. The resistance of progeny from 2x×4x backcrosses was similar to that of the parental sexual hybrid. By contrast, the resistance of genotypes deriving from 4x×4x backcrosses was reduced compared with the resistant somatic hybrid. In general, tuber characteristics of the backcross hybrids improved considerably as compared with their parents, and tuber yield per plant was good.     

外源DNA导入小麦的分子育种实践

利用花粉管通道法将具有高光合效率的C4植物高粱的DNA导入普通小麦陇春13,成功选育出了高产、抗逆、耐盐碱小麦新品系89122,较原受体增产21.06%,在盐碱地比当地主栽品种V 26增产10.5%,比原受体增产22.5%,光合效率明显提高,通过RAPD鉴定表明,高粱基因组部分片断已经整合到了小麦染色体中。将高粱、玉米、谷子、小麦、长穗偃麦草、大麦、硬粒小麦等33份材料的基因组DNA通过花粉管通道法转入普通小麦,创造了大量具有利用价值的变异材料,同时选育出一系列的小麦新品系,并且应用于生产中。经过表型鉴定、生化分析和分子等水平的综合研究表明,利用花粉管通道法创造的新品系和中间变异材料绝大多数变异性状不以孟德尔规律遗传,而表现为母性遗传特征,这比以农杆菌为代表的单基因转基因技术更具有优越性,对数量形状控制的表型来说更具有意义。     

花药培养与麦谷蛋白亚基分子标记结合选育小麦新品种的研究

为快速获得携带麦谷蛋白优质亚基基因的小麦新品种,提高小麦的品质育种技术水平,利用引进的矮败材料与和尚头、甘春20号、临麦34号等10个不同品种(系)杂交,并对杂交后代进行了花药培养,获得了115份花培株系;利用PCR对花培后代株系及杂交亲本进行了优质贮藏蛋白亚基分子标记检测,3个HMW-GS为 Bx7、 Bx14、 Dx5,3个LMW-GS为 Glu-A3ac、 Glu-A3d、 Glu-B3b。结果表明,在115份花培材料中, Bx7的出现频率最高,为94.78%,其余依次为 Glu-A3ac、 Dx5、 Bx14、 Glu-A3d和 Glu-B3b;获得了44份聚合4个亚基以上的材料;结合农艺性状鉴定,筛选出了3份综合性状优异的小麦新品系AB158、AB167和AB332。本研究将花培育种技术、分子标记辅助选择技术及矮败小麦育种技术进行了有机结合,其结果可为提升小麦品质育种技术水平提供参考。     

RAPD分子标记与小麦杂种优势相关性研究

为了给杂种小麦亲本选配提供理论依据,利用RAPD标记技术对18个杂种小麦骨干亲本进行了遗传差异分析,并结合18个亲本所组配组合的杂种优势、超亲优势和特殊配合力测定,研究了RAPD遗传标记与杂种小麦亲本优势群划分和杂种优势预测之间的相关关系。结果表明,研究选用的RAPD标记在小麦中的多态性较低,筛选了80对引物,只有15对引物在18个亲本中多态性较高;基于这15对引物的扩增结果分析,所选用的RAPD标记能进行杂种小麦亲本优势群的划分,但RAPD遗传距离与杂种小麦产量构成因素之间存在不显著的正相关关系和负相关关系。在超亲优势水平,RAPD遗传距离与穗粒数呈极显著的负相关关系,RAPD遗传距离与亲本特殊配合力之间相关性不显著。笔者认为利用本文所选用的RAPD标记不能进行杂种小麦的杂种优势预测。     

八倍体小偃麦与普通小麦杂交后代中小麦染色体相互易位类型的鉴定

易位是一种常见的染色体变异类型,在小麦进化及育种进程中发挥了较大的作用。为给小麦育种改良提供新的材料,本研究采用非变性原位杂交（ND-FISH）技术,对八倍体小偃麦与普通小麦品种川麦107杂交产生的高代稳定品系进行分析鉴定。结果发现,4个小麦品系TC、19Y-145、19Y-185和19Y-200分别在7B与3D、2D与3B、7B与4D和3B与3D染色体之间发生了相互易位。在TC、19Y-145中,易位断裂点发生在着丝粒区域,分别形成3DS·7BS和3DL·7BL、2DS·3BS和2DL·3BL相互易位染色体。在19Y-185中,易位断裂点发生在7B染色体的长臂和4D染色体的短臂上,构成4DS-7BS·7BL和4DL·4DS-7BL相互易位染色体。在19Y-200中,易位断裂点发生在3B染色体和3D染色体的长臂上,形成3DL-3BS·3BL和3DS·3DL-3BL相互易位染色体。在这4种易位类型中,除3B与3D染色体易位有报道外,其余3种均为新的易位类型。推测这些染色体相互易位类型可能与四川独特的环境气候有关。本研究获得的小麦染色体有益相互易位类型,不仅能够拓宽小麦的遗传基础,也可为研究小麦的染色体变异和种质创新提供新的材料。