普通小麦-十倍体长穗偃麦草衍生新品种抗赤霉病基因的分子鉴别

【目的】赤霉病(Fusarium head blight,FHB)是世界范围内严重危害小麦生产的病害之一。十倍体长穗偃麦草(Thinopyrum ponticum)具有优良的赤霉病抗性,普通小麦-十倍体长穗偃麦草衍生新品种西农509、西农511和西农529在田间展现出较强的赤霉病抗性。本文旨在对这3个品种的赤霉病抗性基因进行分子鉴别,为它们在小麦赤霉病抗性遗传改良中的应用提供理论依据。【方法】通过赤霉病菌(Fusarium graminearum)人工接种鉴定,明确3个小麦新品种对赤霉病的抗性水平。利用偃麦草E组染色体(臂)第1—7同源群的特异引物对3个普通小麦-十倍体长穗偃麦草衍生新品种及其主要亲本小偃693、小偃597和十倍体长穗偃麦草进行分子鉴定,确定其长穗偃麦草的遗传区段。利用与长穗偃麦草7EL染色体上抗赤霉病基因Fhb7紧密连锁的标记对实验材料进行分析,明确该抗性基因与Fhb7的关系。【结果】鉴定结果表明,西农509、西农529和西农511的赤霉病抗性与中抗对照品种扬麦158的抗性水平相当,表现为中抗。105个长穗偃麦草E基因组特异标记中有7个在3个新品种中均能扩增出长穗偃麦草的特异条带,其中5个标记定位于7EL染色体臂上,2个标记定位于7ES染色体臂上。利用97个定位于7E染色体的特异标记进一步对小偃693、小偃597和3个新品种的遗传片段进行鉴别,结果表明20个标记能在5个长穗偃麦草衍生品种(系)扩增出稳定的十倍体长穗偃麦草的特异条带,其中包括与Fhb7紧密连锁的Xsdau K8、Xsdau K144、Xsdau K27、Xsdau K99、Xcfa2040和Xsdau K116等6个标记(7EL 149.00—7EL 153.77),即表明该区段源自于十倍体长穗偃麦草,跨距约89 c M。然而,已报道的7EL染色体臂末端与Fhb7两侧紧密连锁的分子标记Xsdau K60(7EL 153.77)、Xmag1932(7EL 154.70)、Xcfa2240(7EL 156.27)、Xsdau K66(7EL 158.02)、Xsdau K71(7EL 158.97)和Xsews19(7EL 160.00)等在3个新品种及小偃597中均没检出长穗偃麦草的特异条带。【结论】普通小麦-十倍体长穗偃麦草衍生新品种西农509、西农511和西农529具有较好的赤霉病抗性,携带来自于十倍体长穗偃麦草7E染色体的遗传区段,然而该抗赤霉病基因不同于Fhb7。     

小麦抗叶锈基因Lr38的一个新标记

【目的】建立小麦抗叶锈近等基因系材料TcLr38特异的PCR标记。【方法】以Thatcher为对照,以TcLr38和TcLr38×Thatcher F2代单株构建的分离群体为材料,利用TcLr38远缘亲本中间偃麦草特异的SCAR标记引物进行PCR扩增获得单一条带,并以50个小麦抗叶锈近等基因系材料对该标记特异性进行检测,Mapmaker 3.0软件计算该标记与Lr38的遗传连锁距离。【结果】中间偃麦草特异的SCAR标记引物在TcLr38中获得单一扩增片段大小为982 bp,50个小麦抗叶锈近等基因系检测表明为TcLr38的特有条带,F2代分离群体验证表明为与Lr38共分离的分子标记,命名为Y38SCAR982。【结论】Y38SCAR982可以作为Lr38的分子标记,并证实该基因由中间偃麦草向普通小麦转移的事实。     

基于RNA-seq的百萨偃麦草染色体特异分子标记开发与应用

【目的】百萨偃麦草（Thinopyrum bessarabicum Löve, 2n = 2x = 14, JJ或E^bE^b）是小麦改良的重要亲缘物种,开发染色体特异分子标记对于加快其有利基因向小麦中的转移和应用有重要意义。【方法】利用百萨偃麦草分蘖期叶片RNA-seq获得的EST序列与节节麦D基因组序列进行比对,鉴定出4 957条没有相似性的序列作为筛选百萨偃麦草特异序列的基础序列。从这些基础序列中随机选择部分序列设计EST-PCR引物507对,通过在普通小麦中国春、百萨偃麦草和中国春-百萨偃麦草双二倍体中的扩增分析,筛选出百萨偃麦草基因组特异标记,然后在已经选育出的8个小麦-百萨偃麦草异染色体系中进行染色体定位,并探讨这些标记在小麦染色体工程中的应用潜力;根据谷类作物的共线性,以百萨偃麦草EST序列设计共线性引物100对,并比较这些引物的扩增和定位结果。【结果】在开发的507对引物中,204对（40.2%）在百萨偃麦草和中国春-百萨偃麦草双二倍体中具有特异扩增,多态率远高于利用小麦（12%）和百萨偃麦草（14%）EST设计的234对共线性引物产生的多态率,建立了高效开发小麦亲缘物种特异标记的新方法;利用8个中国春-百萨偃麦草异染色体系,共定位了198个百萨偃麦草特异标记,分别位于染色体1J（31）、2JS（15）、2JL（26）、3JS（20）、4JS（12）、4JL（12）、5J（27）、6JS（13）、6JL（22）和7JS（20）,其中189个是根据百萨偃麦草转录组序列设计;利用定位于1J和6J的特异标记确定了4个易位系的染色体身份,其中1个涉及1J的大片段易位,2个涉及6JS的不同区段易位,1个为小片段中间插入易位;利用这些易位系,将30个1J和12个6J特异标记分别定位于2个物理区段。【结论】通过RNA-seq结合与小麦基因组序列比对可以获得小麦亲缘物种相对特异的EST序列并据此开发引物,建立了开发外源染色体特异标记的新方法,开发的标记可应用于小麦异易位系鉴定和缺失物理图谱的绘制。     

利用SLAF-seq技术开发十倍体长穗偃麦草专化分子标记

为开发长穗偃麦草(Thinopyrum ponticum)分子标记,以小偃68(西农)为试验材料,利用SLAF-seq技术获得9 667个小偃68外源染色体特异标签,筛选出823个长穗偃麦草专化分子标记。选取其中100个标记扩增20份小偃麦易位系,发现染色体构成相似的易位系具有相同的扩增结果,并得到小偃麦易位系的特异分子标记。应用这些标记可以快速检测长穗偃麦草遗传物质。     

偃麦草基因组特异重复序列的分离与应用

【目的】偃麦草(Thinopyrum)是小麦(Triticum aestivum L.)的多年生野生近缘植物,具有许多可用于小麦品种改良的优异基因。利用基因组特异重复序列可以研究物种的进化关系、绘制染色体指纹图谱及检测外源染色质。克隆十倍体长穗偃麦草(Th.ponticum(Host)Liu and Wang)基因组特异重复序列,可用于鉴定和追踪导入到小麦背景中的偃麦草遗传物质。【方法】通过构建十倍体长穗偃麦草小片段质粒文库,并对文库进行高密度点杂交(Dot-blot hybridization)筛选,结合荧光原位杂交(fluorescence in situ hybridization,FISH)技术,获得偃麦草基因组特异的重复序列,分析其在不同基因组及染色体上的分布特点。利用Repeat Masker在小麦族重复序列数据库(Triticeae repeat sequence database,TREP)及NCBI Gen Bank对特异重复序列进行比对分析,并设计偃麦草基因组特异重复序列的PCR引物。通过FISH分析和特异PCR引物扩增,对小麦-偃麦草衍生后代进行鉴定和选择。【结果】获得7条偃麦草基因组特异的重复序列。FISH分析表明,其在十倍体长穗偃麦草和六倍体中间偃麦草所有染色体两臂上均呈弥散型分布,且在不加小麦封阻DNA的情况下,能明确区分八倍体小偃麦中的偃麦草和小麦染色体。将其应用到小麦-偃麦草代换系和易位系的分子细胞学检测中,特异重复序列同样可以在不加封阻的情况下分辨出偃麦草染色体及染色体片段,而且信号相比基因组原位杂交(genomic in situ hybridization,GISH)更加特异和清晰。基于偃麦草基因组特异重复序列开发了90对引物,通过在中国春、十倍体长穗偃麦草和八倍体小偃麦中的扩增产物比较分析,筛选出36对(40%)偃麦草基因组特异PCR标记;利用这些特异引物对109份小麦-偃麦草衍生材料进行扫描,发现10对扩增效果较好的特异引物,其检测效率为73.3%—95%。【结论】获得偃麦草基因组特异的重复序列,开发了特异PCR扩增引物,可应用于小麦背景下偃麦草遗传物质的高效检测和跟踪。     

小麦外源抗黄矮病基因的RFLP标记分析

 以小麦-中间偃麦草异附加系L1作抗源选育而成的抗黄矮病小麦新品系Yw642、Yw443、Yw243、Y980704,其抗性来自中间偃麦草染色体7X。利用Yw642×中8601的F#-2分离群体,对由易位系Yw642筛选出的RFLP标记进行连锁分析,确定了RFLP标记psr687和wg380分别与7XL上的BYDV抗性基因共分离。利用上述2个RFLP标记,对具有不同遗传背景的抗病易位系Yw443、Yw243、Y980704等进行了Southern分析。结果表明,这些抗病系均具有7XL的抗病特异带,缺失小麦7DL特征带,说明这些抗病系是小麦-中间偃麦草7DS·7DL-7XL易位系,psr687和wg380可应用于分子标记辅助育种。     

小麦-野生亲缘种属添加系白粉病新抗源筛选及特异分子标记鉴定

为从小麦亲缘种属发掘新的白粉病抗性基因,利用河南省小麦白粉病混合流行菌株对100份小麦-野生亲缘种属添加系进行苗期抗性鉴定,从中筛选出6份抗白粉病材料,并将抗病基因分别定位在沙融山羊草4S~(sh)#8,高大山羊草3S~l#3、4S~l#3、6S~l#3,尾状山羊草E#1,两芒山羊草2M~(bi)#1染色体上。除3S~l#3外,其余5条外源染色体所携带的抗白粉病基因均为新基因。此外,利用小麦表达序列标签(EST)和全长cDNA序列开发了106个STS和FlcDNA分子标记,从中筛选出12个携带抗白粉病基因外源染色体特异的分子标记,其中STS标记2个,FlcDNA标记10个。这些特异分子标记可用于进一步筛选小麦-野生亲缘种属外源染色体易位系,及向小麦转移抗白粉病新基因。     

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。     

小麦-长穗偃麦草7E抗赤霉病易位系培育

【目的】将二倍体长穗偃麦草7E染色体导入主栽小麦背景,培育小麦-长穗偃麦草7E染色体抗赤霉病易位系,为小麦抗赤霉病遗传改良利用外源优良基因提供新种质。【方法】利用中国春-长穗偃麦草7E代换系DS7E(7B)与扬麦16杂交的F_2种子进行~(60)Co辐射(30 000 rad)和种植,表现型选择收获存活M_1植株的种子,从M_2连续通过表型农艺性状选择、单花滴注法进行赤霉病抗性鉴定和长穗偃麦草7E染色体或染色体臂特异分子标记PCR扩增筛选,最后在M_4代对中选材料以长穗偃麦草基因组DNA为探针进行基因组原位杂交(genomic in situ hybridization,GISH)证实。【结果】M_1选择了赤霉病发病率不同的13个单株进行繁殖。利用前期开发的长穗偃麦草7E染色体和7EL、7ES特异标记检测13株的后代M_2单株,获得含有长穗偃麦草7EL片段7株和7ES片段14株;对21株M_2衍生的222个M_3植株进行特异标记检测,共选择含有长穗偃麦草7EL片段13株和7ES片段3株;利用来自12株M_3的后代(M_4)进行GISH,共9株M_3的后代具有小麦-长穗偃麦草易位染色体,体细胞染色体2n=42。2株M_3的后代显示附加2条长穗偃麦草染色体短臂,体细胞染色体2n=44。连续多年多途径的筛选,获得4份材料,3份材料均为长穗偃麦草7E染色体长臂易位系,命名为TW-7EL1、TW-7EL2和TW-7EL3。1份为7E染色体短臂附加系,命名为W-DA7ES,最后所获得的材料是源自M_1代2个单株。连续3年赤霉病抗性鉴定结果表明长穗偃麦草7EL易位系抗性高,发病率明显低于中国春和扬麦16,与苏麦3号相当,而7ES附加系的赤霉病抗性明显较低,发病率明显高于7EL易位系。【结论】通过赤霉病抗性鉴定、染色体特异分子标记筛选和GISH证实相结合培育了小麦-长穗偃麦草7EL抗赤霉病易位系,长穗偃麦草易位片段鉴定快速和准确。二倍体长穗偃麦草7E染色体长臂中含有抗小麦赤霉病的基因。     

偃麦草属分子标记开发研究进展

偃麦草具有小麦育种中需要的优质、抗病、耐盐碱等诸多优良性状,为充分发掘偃麦草在提高小麦品质和抗性方面的应用潜力,列举了3种偃麦草特异分子标记开发情况,阐述了其在小麦育种中的应用现状,分析了开发偃麦草分子标记技术存在的问题,以期促进偃麦草分子标记更好地应用于小麦遗传育种。     

高大山羊草1S~1染色体特异分子标记的建立与应用

导入小麦的高大山羊草(Aegilops longissima)1S1染色体可以显著提高小麦加工品质及子粒Fe和Zn元素含量,因此,1Sl染色体特异分子标记的建立对子粒Fe和Zn元素含量高的高品质小麦的选育具有重要意义。试验建立了高大山羊草1S1染色体特异分子标记9个,其中染色体短臂标记2个,长臂标记6个,同时定位于长臂和短臂的标记1个。利用建立的分子标记对杂交群体进行检测,结果表明,建立的9个标记可以对分离群体进行有效筛选与鉴定。因此,获得的高大山羊草1Sl染色体特异分子标记可以应用于杂交群体的筛选、鉴定以及辅助选育子粒Fe和Zn元素含量高的高品质小麦。     

高大山羊草1S~1染色体特异分子标记的开发与应用(英文)

导入小麦的高大山羊草(Aegilops longissima)1S~1染色体可以显著提高小麦加工品质及子粒Fe和Zn元素含量。因此,1S~1染色体特异分子标记的建立对子粒Fe和Zn元素含量高的高品质小麦的选育具有重要意义。试验建立了高大山羊草1S~1染色体特异分子标记9个。其中染色体短臂标记2个,长臂标记6个,同时定位于长臂和短臂的标记1个。利用建立的分子标记对杂交群体进行检测。结果表明,建立的9个标记可以对分离群体进行有效筛选与鉴定。因此,获得的高大山羊草1S~1染色体特异分子标记可以应用于杂交群体的筛选、鉴定以及辅助选育子粒Fe和Zn元素含量高的高品质小麦。     

携带抗秆锈病基因Sr25、Sr26小麦新种质的分子标记辅助选育

源于长穗偃麦草的抗病基因Sr25、Sr26对秆锈病强毒力小种Ug99及其变种具有良好抗性,本实验室前期在长穗偃麦草与普通小麦杂交后代中选育出两个携带Sr25、Sr26基因的八倍体小偃麦。本研究选用济麦22、泰农18、山农637等小麦品种(系)分别与两个八倍体小偃麦杂交、回交,利用与Sr25、Sr26紧密连锁的分子标记进行辅助选择,定向培育出9个含有Sr25或(和)Sr26的小麦新种质。这些新种质综合农艺性状优良,可以作为抗病新种质用于小麦抗病育种,以应对Ug99威胁。     

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。     

小麦抗白粉病基因Pm13和Pm21特异标记的鉴定和应用

为给小麦生产提供抗谱更广、抗性较持久的育种材料,促进累加基因在小麦抗白粉病育种中的应用.利用与抗白粉病基因Pm13和Pm21相连锁的特异标记,对含有抗白粉病基因Pm13、Pm21的抗病亲本材料和它们杂交的F1代单株,以及在育种中使用的50个小麦品种(系)进行了分子检测.结果表明,与抗白粉病基因Pm13、Pm21连锁的特异标记可以在含有相应基因的材料中分别扩增出1条大小约564 bp和140bp的特异带,而在含有Pm13和Pm21抗白粉病基因的4个F1植株中也检测到这2条特异带;在50个小麦品种(系)中,有10个小麦品种(系)具有Pm21抗白粉病基因,而所有品种(系)均没有扩增出Pm13抗白粉病基因的标记带;结合田间抗白粉病性鉴定,所有具有抗病基因Pm13或Pm21连锁标记的小麦品种(系)都表现高抗小麦白粉病.说明,与抗白粉病基因Pm13和Pm21相连锁的特异标记可以有效应用于小麦抗白粉病育种中,分子标记是检测抗病基因累加体、辅助育种的有效手段.     

458份小麦品种(系)抗病性状功能基因的KASP标记检测

[目的]研究不同小麦品种(系)抗病性状功能基因的分布状态,分析小麦品种(系)的抗病功能基因,为小麦抗病育种提供理论依据.[方法]利用KASP技术通过1个抗白粉病分子标记(Pm21)、1个抗条锈病分子标记(Yr15)和2个抗叶锈病分子标记(Lr14、Lr68),检测458份小麦品种(系).[结果]筛选出携带Pm21标记材...     

高大山羊草1Sl染色体特异分子标记的开发与应用

导入小麦的高大山羊草（Aegilops longissima）1Sl染色体可以显著提高小麦加工品质及子粒Fe和 Zn元素含量。因此，1Sl染色体特异分子标记的建立对子粒 Fe和 Zn元素含量高的高品质小麦的选育具有重要意义。试验建立了高大山羊草1Sl染色体特异分子标记9个。其中染色体短臂标记2个，长臂标记6个，同时定位于长臂和短臂的标记1个。利用建立的分子标记对杂交群体进行检测。结果表明，建立的9个标记可以对分离群体进行有效筛选与鉴定。因此，获得的高大山羊草1Sl染色体特异分子标记可以应用于杂交群体的筛选、鉴定以及辅助选育子粒 Fe和 Zn元素含量高的高品质小麦。     

二倍体长穗偃麦草E组染色体研究进展

二倍体长穗偃麦草(Thinopyrum elongatum)E组染色体是组成偃麦草属(Thinopyrum)多倍体物种的基本染色体组,携带有对小麦遗传育种有益的基因,人们已从多方面解读了E组染色体与小麦及其他近缘种属的遗传进化关系。综述了二倍体长穗偃麦草E组染色体与比萨偃麦草和小麦的亲缘关系、生化标记、分子标记和高分子量谷蛋白研究的进展。     

普通小麦-华山新麦草人工合成双二倍体AFLP标记多态性分析

【目的】从分子水平上了解普通小麦-华山新麦草双二倍体(PHW-SA)合成过程中遗传变异情况。【方法】用195对引物对PHW-SA及其亲本普通小麦(J-11)和华山新麦草进行AFLP标记分析。【结果】J-11、华山新麦草和PHW-SA分别扩增出标记5 136、3 953和5 637条,分别占总标记(17 726条)的29.0%、22.3%和31.8%。81.8%的J-11标记和49.6%的华山新麦草标记存在于PHW-SA中。其中J-11与PHW-SA特有相同标记2 484条,分别占各自标记的48.4%和44.1%;华山新麦草与PHW-SA特有相同标记246条,分别占各自标记的6.2%和4.4%;PHW-SA特有标记232条,缺失双亲共有标记66条,分别占PHW-SA总标记的4.1%和1.2%;3种材料共有相同标记1 715条,分别占J-11、华山新麦草和PHW-SA总标记的33.4%、43.4%和30.4%。【结论】PHW-SA在合成过程中基因组发生了较大的遗传变异。此研究结果为PHW-SA在小麦遗传育种中的应用提供了基础理论依据。     

基于EST的普通小麦近缘物种第二部分同源群染色体特异分子标记

小麦近缘属物种中具有许多优良性状,为小麦遗传改良提供非常重要的基因资源.根据定位在普通小麦2B染色体长臂上的EST(expressed sequence tag,EST)序列开发了55个标记,在普通小麦品种中国春、二倍体山羊草(Aegilops longissima,genome S1S1;Aegilops geniculata,genome M8M8)、四倍体山羊草(Aegilops peregrina,genome SpSpUpUp)、黑麦(Secale cereal'BLANCO',genome RR)、大麦(Hordeum yulgare,'BETZES',genome HH)及这些物种在中国春背景下的二体异附加系中进行PCR扩增.结果表明:19个标记(占34.5%)至少能够在1个近缘种中有特异性扩增,筛选出2R、2H、2S1、2Mg、2Sp和2Up染色体的特异标记分别为11、8、5、2、8和3个.这些基于EST序列开发的特异分子标记可以有效地检测和追踪导入小麦背景中的外源第二部分同源群染色体(片段).