小麦地方品种“开县罗汉麦”在远缘杂交中的遗传评价

普通小麦(Triticum aestivum L.)是由A, B, D染色体组组成的六倍体物种。虽然这3个染色体组间存在部分同源关系,但是减数分裂中期的染色体配对只发生在同源染色体之间。这是由于普通小麦存在Ph(即Pairing homoeologous)配对调控系统。这个配对控制系统也同样抑制普通小麦与其外源属种的部分同源染色体间的配对,这也就阻碍了     

四倍体小麦与六倍体小麦杂种的染色体遗传特性

四倍体栽培小麦(Triticum turgidum L., AABB)和普通小麦(Triticum aestivum L., AABBDD)是两种目前主要的小麦栽培种。通过远缘杂交转移利用四倍体小麦(或六倍体小麦)基因是六倍体小麦(或四倍体小麦)遗传改良的重要方法。然而,两者杂种F1为基因组组成不平衡的五倍体,其中A和B基因组染色体均为两套,而D基因组染色体仅一套。亲本间的遗传差异,包括核基因组和细胞质基因组,可能影响五倍体杂种的染色体传递效率。本研究以多个不同遗传背景的四倍体小麦和六倍体小麦为亲本,配置正反交五倍体杂种F1,采用多色荧光原位杂交技术分析自交F2代植株的染色体组成规律。结果表明,杂交亲本的遗传背景对杂种F1自交结实率影响显著;不论是以四倍体小麦还是六倍体小麦做母本, AB基因组染色体在F1自交过程中相对稳定, F2后代的数目均接近28条(27.9 vs. 28.0);以四倍体小麦为母本F2平均保留的D基因组染色体数显著多于以六倍体小麦为母本的后代(7.0 vs. 2.9)。因此,以四倍体小麦为最终目标后代时,应优先以六倍体小麦为母本进行杂交组合的配置;以六倍体小麦为最终目标后代时,应优先以四倍体小麦为母本开始最初的杂交组合配置。     

对人工合成小麦的微卫星变异分析

比较分析了同一四倍体小麦Langdon与5个不同粗山羊草在合成六倍体小麦前后A、B、D染色体组不同染色体上的微卫星变异, 旨在通过分析异源多倍化引起的微卫星位点和序列变异以期探讨异源多倍体的进化机制。在所检测的位于A、B染色体组上各125个特异微卫星(G-SSR)标记中,分别有5个(4.0%)和6个(4.8%)位点发生变异;而在76个A/B染色体组上的表达序列标签微卫星(EST-SSR)标记中,只有2个(2.6%)发生了变异,比A、B染色体组G-SSR变异频率小,说明功能基因区的变异小于重复序列非编码区。在D染色体组上的103个G-SSR标记中,3个位点(2.9%)发生了序列变化。对表现差异的微卫星位点序列分析发现,人工合成小麦中多倍化引起的微卫星序列变异主要表现为简单序列重复单元次数的增加或减少;发生消除的微卫星序列比普通的微卫星序列更易发生不同类型的序列改变。微卫星序列在异源多倍化过程中对新物种基因组的形成可能起到重要的调节作用。     

基于5S rDNA-FISH定位的缅甸割手密倍性鉴定

割手密抗逆性强、染色体数目变化范围广、倍性水平丰富,是甘蔗改良育种中重要的亲本材料。为探究缅甸割手密的倍性关系,本研究选取5个不同染色体数目类型的缅甸割手密材料进行荧光原位杂交5S r DNA定位。研究结果表明材料2015-95(2n=48)有6个杂交位点,材料2015-61(2n=56)有7个杂交位点,材料2015-25(2n=64)有8个杂交位点,材料2015-68(2n=80)有10个杂交位点,材料2015-31(2n=96)有12个杂交位点。说明缅甸割手密的染色体基数是x=8,5份材料分别是六倍体(6x)、七倍体(7x)、八倍体(8x)、十倍体(10x)和十二倍体(12x)。研究结果对缅甸割手密的采集、保存及利用具有一定参考价值。     

小麦属各个种简介(四)

普通小麦(T.aestivum L.) 普通小麦是小麦属最大的一个种,具有A、B、D三个染色体组,2n=42,为六倍体裸粒栽培种。普通小麦起源于小亚细亚,分布世界各产麦区,栽培历史约八千年以上。普通小麦种植面积,约占小麦总面积的90%,以苏联、     

人工合成六倍体小麦后代衍生群体遗传多样性检测

通过四倍体二粒小麦和节节麦杂交而获得的人工合成六倍体小麦,含有丰富的普通小麦品种改良有益基因,作为拓宽普通栽培小麦性状和新品种改良的新的种质资源已广泛应用于普通小麦的遗传改良实践中.利用分布于小麦A、B、D基因组21条染色体、28个不同染色体臂上的37对微卫星引物,对人工合成六倍体小麦与四川成都平原普通栽培小麦主栽品种杂交、回交经多代选择而形成的117份人工合成六倍体小麦衍生后代高代群体系(其中川麦38、川麦42、川麦43和川麦47为审定品种)进行了DNA分子水平上的分析,共检测到256个等位变异,平均每个SSR标记位点检测到6.92个等位变异,变幅在1到14之间.A、B、D基因组中,D基因组表现出的多态性信息含量最低,为0.4276,B基因组次之,为0.5346,A基因组最高,达到0.6145(A＞B＞D).辛普森指数比较的结果也反映出相同的变化趋势,A基因组最高,为1.1874,B基因组次之,为1.0810,D基因组最小,为0.8046(A＞B＞D).综合多态性信息含量和辛普森指数的估值,表明这一批人工合成六倍体小麦衍生后代群体接受的遗传基因既来自人工合成六倍体小麦,又来自普通栽培小麦,显示杂合度类型丰富,具有较高的遗传差异.根据SSR位点获得的等位基因变异片断的分布情况进行UPGMA聚类,发现A、B、D基因组基凶型间的遗传相似系数较低,A、B、D三个基因组所得平均遗传相似系数为0.4721,其中A基因组平均遗传相似系数为0.3797,B基因组平均遗传相似系数为0.4627,D基因组上平均遗传相似系数为0.5815,反映人工合成六倍体小麦后代衍生材料的遗传多样性处于较高水平.研究结果证明利用人工合成六倍体小麦所具有的普通小麦野生近缘种中的基因库改良现代小麦,丰富其遗传基础,减少其生物和非生物胁迫的脆弱性,是一条行之有效的途径.     

人工六倍体小麦后代衍生群体遗传多样性研究(英文)

通过四倍体二粒小麦和节节麦杂交而获得的人工合成六倍体小麦,含有丰富的普通小麦品种改良有益基因,作为拓宽普通栽培小麦性状和新品种改良的新的种质资源已广泛应用于普通小麦的遗传改良实践中.利用分布于小麦A、B、D基因组21条染色体、28个不同染色体臂上的37对微卫星引物,对人工合成六倍体小麦与四川成都平原普通栽培小麦主栽品种杂交、回交经多代选择而形成的117份人工合成六倍体小麦衍生后代高代群体系(其中川麦38、川麦42、川麦43和川麦47为审定品种)进行了DNA分子水平上的分析,共检测到256个等位基因变异,平均每个SSR标记位点检测到6.92个等位变异基因.每个SSR位点等位基因变异数在1～14个,变异幅度较大,表明SSR分子标记在人工合成六倍体小麦中表现出高水平的遗传变异.A,B,D基因组中,D基因组表现出的多态性信息含量最低,为0.427 6,B基因组次之,为0.534 6,A基因组最高,达到 0.614 5(A>B>D).辛普森指数比较的结果也反映出相同的变化趋势,A基因组最高,为1.187 4,B基因组次之,为1.081,D基因组最小,为0.804 6(A>B>D).综合多态性信息含量和辛普森指数的估值,表明这一批人工合成六倍体小麦后代衍生高代群体接受的遗传基因既来自人工合成六倍体小麦,又来自普通栽培小麦,显示杂合度类型丰富,具有较高的遗传差异.根据获得的等位基因变异片断的分布情况进行UPGMA聚类,发现A,B,D基因组基因型间的遗传相似系数较低, A,B,D三基因组37个SSR标记位点所得平均遗传相似系数为0.472 1,A基因组平均遗传相似系数为0.379 7,B基因组平均遗传相似系数为0.462 7,D基因组上平均遗传相似系数为0.581 5,反映出人工合成六倍体小麦后代衍生群体材料的遗传多样性处于较高水平.本研究结果证明利用人工合成六倍体小麦所具有的普通小麦野生近缘种中的基因库改良现代小麦,丰富其遗传基础,减少其生物和非生物胁迫的脆弱性,是一条行之有效的途径.     

Presto×晋农190杂种F_2-3及双亲的核型分析

为创制六倍体小黑麦(TriticosecaleWittmack)-普通小麦(Triticum aestivumL.)异染色体体系,将六倍体小黑麦的优良基因导入到普通小麦中,以六倍体小黑麦品种Presto为母本、普通小麦品种晋农190为父本,配置杂交组合,对双亲及其杂种F2种子根尖细胞进行有丝分裂观察,确定其染色体数目并进行核型分析。结果发现,双亲的染色体数目均为42,父本晋农190的核型公式为2n=42=36m(2SAT)+6sm,核型类型为1A;母本Presto的核型公式为2n=42=26m(4SAT)+4M+12sm,核型类型为2A。杂种F2中F2-3为双单体附加系,其核型公式为2n=44=36m(3SAT)+4sm+1m+1m,核型类型为1A。通过对染色体的形态、短臂和长臂的长度、臂比及相对长度系数进行分析,可初步推断杂种F-3附加的可能是母本的7号和21号染色体。     

人工合成六倍体小麦与其亲本间淀粉酶活性的比较

研究小麦多倍化初期幼苗中α-淀粉酶和β-淀粉酶的活性变化,以模拟普通小麦的人工合成异源六倍体小麦为材料,采用3,5-二硝基水杨酸（DNS）法分别测定发芽96.5h的人工合成六倍体小麦（第五代）及其亲本中这两种淀粉酶的活性。结果表明,人工合成六倍体小麦中淀粉酶的活性显著低于其亲本中该酶的活性。     

普通小麦rDNA的ITS区及其基因组起源

采用特异引物对普通小麦(Triticum aestivum L.) rDNA的ITS区片段进行PCR扩增并测序,通过邻接法聚类分析, 得到3种类型的扩增产物。结果表明,ITS区序列长度是602 bp,其中ITS1和ITS2分别有8个和20个变异位点,ITS区揭示的遗传分化距离变化范围为0~0.038,平均值为0.021。通过从GenBank搜索并下载普通小麦野生近缘种ITS序列与本研究获得的普通小麦ITS序列进行比对,并用MEGA、PAUP、PHYLIP软件分析,按Kimura-2参考模型计算分化距离,以旱雀麦(Bromus tectorum)为外类群邻接法构建聚类树。根据杂交后代具有亲本的ITS序列遗传特点,认为小麦形成较晚,尚未同步进化完全,从分子水平上为普通小麦是异源六倍体提供了证据。通过与其A、B、D基因组可能供体的ITS区序列进行比对分析发现各自有不同程度的变异,认为普通小麦在多倍体形成过程中发生了序列消除现象,结合我们提出的“同步进化”对于不同的基因或者说不同类型的DNA序列是不同步的假说,解释了无法找到真正供体的原因。综上所述,我们认为A、B、D基因组的原初供体可能分别是乌拉尔图小麦(T. urartu)、山羊草(T. speltoides)和节节麦(T. tauschii)。     

组织培养中大葱染色体倍性变异的研究

采用大葱茎尖分生组织直接成苗及分化丛生苗、茎盘诱导愈伤组织培养再生植株,通过染色体压片,对大葱愈伤组织及幼苗染色体数目变化进行了研究。结果表明,茎尖分生组织培养的幼苗及丛生苗遗传稳定,其染色体未发生倍性变异,均为2n=16;愈伤组织及其再生苗遗传稳定性较差,愈伤组织染色体数变异率为43.4%,其中单倍体占6.7%、三倍体占2.5%、四倍体占10%、五倍体占4.2%、六倍体占3.3%、七倍体占4.2%、八倍体占3.3%、非整倍体占9.2%;愈伤组织分化苗染色体变异率为11.7%,其中单倍体占6.7%,三倍体占1.7%,四倍体占3.3%。     

普通小麦—顶芒山羊草异源附加系的创建和鉴定——Ⅰ. 小麦花药培养对创建普通小麦—顶芒山羊草异源附加系的作用

通过顶芒山羊草(Aegilops comosa 2n=2x=14,MM)与波斯小麦(Triticumpersicum 2n=4x=28,AABB)杂交,人工合成遗传上相对稳定的双二倍体(2n=6x=42,AABBMM),以此为桥梁,与普通小麦(Triticum aestivum)品种“欧柔”进行正反杂(回)交,借助花药培养过程中能产生非整倍单倍体和非整倍双倍体的特点,在改良C_(17)固体培养基上接种花药,诱导愈伤组织,获得145株绿色花粉植株,从中选择6株2n=44的双倍体和9株n=22的单倍体,用0.1％秋水仙素加倍处理n=22的单倍体,于花粉母细胞减数分裂时期进一步检查染色体构型,选择出6份21对染色体并附加有1对落后染色体的材料。     

麦类作物含R基因组3个物种核型及进化关系分析

对含R基因组的3种麦类作物进行了核型进化关系比较,采用根尖压片法和显微摄影技术获得染色体有丝分裂图像。结果表明,二倍体黑麦染色体相对长度范围为10.36%～16.92%,核型属于1 A型,核型公式为2 n=2 x=14=10 m+4 sm(2 SAT),核型不对称系数为58.08%,属于较为对称类型;六倍体小黑麦染色体相对长度范围为3.50%～6.02%,核型属于2 A型,核型公式为2 n=6 x=42=2 M+34 m+6 sm,核型不对称系数为57.91%,属较为对称类型;八倍体小黑麦染色体相对长度范围为2.45%～4.62%,核型属于2 A型,核型公式为2 n=8 x=56=6 M+44 m+6 sm,核型不对称系数为56.44%,属于较为对称类型。同时,依据Stebbins的核型进化理论和分支系统学的编序、赋值方法,对核型的4个重要性状进行分析,进化指数结果表明,在这3个物种中二倍体黑麦进化程度较低,六倍体小黑麦和八倍体小黑麦进化程度相对较高。     

基于寡核苷酸探针套painting的小麦“中国春”非整倍体高清核型及应用

基于寡核苷酸探针套painting的染色体鉴定技术简单、经济和高效,可以促进小麦品种及亲缘物种染色体识别和变异体鉴定,提高染色体工程效率。我们前期开发了寡核苷酸探针套,包含p As1-1、p As1-3、AFA-4、(GAA)10和p Sc119.2-1共5个探针。本研究通过一次荧光原位杂交(FISH),对源于17个非整倍体的18份材料分析发现,其中14个染色体组成正确,可以清晰识别相应的缺体、四体和端体。还构建了基于寡核苷酸探针套涂染的、能准确识别3个基因组和7个部分同源群染色体的高清核型,发现4个非整倍体发生变异,其中从N5BT5D中鉴定出一个可能的小片段相互易位系T6AS·6AL-6DL和T6DS·6DL-6AL。进一步对7个地方品种、10个栽培品种(系)和1个人工合成小麦分析,发现15条染色体存在多态性,涉及6条B组(除4B)、5条A组(除1A和3A)和4条D组(1D、2D、4D和7D)染色体,可以清晰识别我国小麦生产上广泛应用的3种易位类型(T1RS·1BL、T6VS·6AL及相互易位T1RS·7DL和T7DS·1BL),省去了基因组原位杂交(GISH)程序。另外,对5个亲缘物种分析发现,该探针套可以识别栽培一粒小麦、硬粒小麦Langdon、荆州黑麦、长穗偃麦草(2n=2x=14)全部和中间偃麦草30条染色体,并构建了这5个物种的核型。本研究结果证实该寡核苷酸探针套可以有效用于小麦及亲缘物种染色体鉴定,高清晰的中国春非整倍体核型为小麦染色体工程提供了参考标准。     

2Ai-2染色体在小麦部分同源染色体代换背景中的遗传

用中间偃麦草2Ai-2染色体特异的EST-PCR标记检测5个小麦-中间偃麦草二体异代换系(包括端体代换系)与普通小麦中国春(CS)杂交后代群体,研究外源染色体2Ai-2通过杂种向后代的传递率及其结构变异,并用基因组原位杂交进行验证。结果表明,第二部分同源群不同染色体代换背景对外源染色体传递的影响不同,在2B代换系的杂种中外源染色体或片段显示优先传递,而在2D代换系的杂种中其传递力则较低,2B代换背景更有利于2Ai-2染色体或片段的传递;外源染色体在杂种后代传递过程中会发生变异,在多数组合中,变异出现在着丝粒处;与短臂相比,外源染色体长臂更容易在世代中丢失;端体代换系中的外源染色体端体在杂种后代传递过程中容易丢失,且也会发生结构变异。基因组原位杂交结果证明了分子标记跟踪外源染色体的可靠性。     

麦田杂草节节麦染色体核型分析研究

对麦田杂草二倍体节节麦（Triticum tauschii L．）的植株形态特征及根尖细胞染色体核型作了分析，并和六倍体普通小麦（Triticum aestivum L．）中国春核型作比较。结果表明，节节麦的核型公式为2n=2X=14=10M＋4SM（2SAT），在第4号染色体上有一对随体。节节麦染色体组和普通小麦中国春D组全套染色体类型相同，表明这两组染色体具有较强的同源性；但二者在染色体相对长度和臂比值上表现出一定的差异，表明该地区节节麦未参与普通小麦的起源。     

小麦Glu-D3和Glu-B3位点LMW-GS基因特异引物设计与PCR扩增

用CTAB法提取小麦基因组DNA，根据GenBank中公布的已知LMW-GS基因序列，设计并合成染色体位点特异PCR引物1～7；利用特殊小麦材料——六倍体普通小麦阿勃二体、1A、1B和1D缺体，四倍体小麦及二倍体的一粒小麦和节节麦的基因组DNA为模版，在优化的PCR体系下进行特异性扩增和引物验证。结果表明：引物3和引物4为小麦谷蛋白Glu-D     

陆地棉与雷蒙德氏棉种间杂种后代的形态学及细胞学

本文研究了陆地棉(Gossypium hirsutum L.2n=4x=52,品种为岱字棉15号)×雷蒙德氏棉(G.raimondii Ulbr.,2n=2x=26)种间杂种三倍体 F_1(2n=3x=39)、六倍体 F_1(2n=6x=78)、四倍体F_2(2n=4x=52)和六倍体 F_2(2n=6x=78),一些形态和经济性状的遗传变异及花粉母细胞减数分裂的染色体行为。结果表明,杂种后代表现双亲性状,并进一步证     

小麦(T.aestivum L.)D基因组的研究进展

普通小麦是一个异源六倍体物种,具有ABD三个染色体组,D染色体组在来源和进化过程中都与A、B染色体组不同,D染色体组来自于粗山羊草,含有丰富的抗病、抗虫、抗寒、优质等有益基因,因此D染色体组的研究对小麦的产量、品质改良具有重要意义。但是由于长期的定向遗传改良,我国普通小麦的遗传差异较小,遗传基础狭窄,特别是在D染色体组上尤为突出。一些对作物产量和品质有益的基因未被挖掘利用。本文对小麦D基因组的起源、遗传多样性和拓宽遗传基础的方法及基因定位等进行了综述,并结合本实验室的研究工作对其研究前景进行展望。     

甘蓝型油菜脯氨酸合成相关同源基因的进化和差异表达分析

以异源四倍体甘蓝型油菜(Brassica napus)及其二倍体祖先白菜(B.rapa)和甘蓝(B.oleracea)为对象,研究了脯氨酸合成途径关键酶基因P5CS和OAT的进化命运以及各自不同祖先来源的同源基因的差异表达情况。序列比对和进化分析表明,甘蓝型油菜中P5CS基因和OAT基因和其二倍体祖先的相对应基因高度同源;进化上,和二倍体亲本相比甘蓝型油菜P5CS2基因发生了1个拷贝的丢失,而OAT基因没有基因丢失现象;半定量RT-PCR结果表明,甘蓝型油菜中来自二倍体亲本白菜和甘蓝的P5CS2和OAT同源基因在所有检测器官中均表达,没有发生基因沉默;但是它们可能发生了亚功能化,不同祖先来源的2个P5CS2同源基因存在较弱的偏向性表达,不同器官的同源基因表达模式稍有不同;而OAT基因明显偏向于表达来自于甘蓝祖先的同源基因,OAT的2个同源基因的不同器官表达模式基本一致;盐胁迫处理后,来自于甘蓝的BnaC.P5CS1.d表达量显著高于来自于白菜的Bna A.P5CS1.a,表明盐处理条件下甘蓝型油菜偏向性表达BnaC.P5CS1.d。甘蓝型油菜的脯氨酸合成基因Bna A.P5CS1.a、BnaC.P5CS1.d及Bna A.P5CS2.a、BnaC.P5CS2.c的盐诱导表达模式均基本保持了亲本来源基因的特征。以上结果表明,与二倍体祖先相比,甘蓝型油菜中脯氨酸合成基因序列和表达模式均存在高度保守性,这可能说明了脯氨酸积累在进化上对植物的有利性。