华山新麦草易位系9020-17-25-6抗条锈病遗传分析及细胞学鉴定

【目的】通过对华山新麦草与7182远缘杂交获得的抗条锈病新种质系9020-17-25-6进行抗条锈病鉴定和遗传分析,明确9020-17-25-6含有的抗病基因以及细胞学特性。【方法】在温室内以9020-17-25-6、感病对照铭贤169及其杂交后代F1、F2、F3和BC1群体为材料,采用我国目前流行的条锈菌生理小种CYR29、CYR30、CYR31、CYR32和CYR33对供试群体进行苗期抗条锈性鉴定,分析抗病基因的遗传规律,并利用基因组原位杂交(GISH)技术对9020-17-25-6含有的外源染色体片段进行鉴定。【结果】9020-17-25-6在苗期对5个条锈菌生理小种均表现免疫或近免疫,其抗性可能来源于华山新麦草。9020-17-25-6对CYR32和CYR33的抗病性都是由1对显性基因控制。GISH分析表明,9020-17-25-6含有来自华山新麦草的染色体或大的染色体片段,是一个普通小麦-华山新麦草易位系。【结论】华山新麦草易位系9020-17-25-6对我国目前流行的小麦条锈菌生理小种具有良好的抗病性,可以作为抗源在我国小麦抗锈育种中应用。     

抗条锈病小麦中间偃麦草二体异附加系的选育和鉴定

利用普通小麦-中间偃麦草杂交,然后回交自交,从其BC2F5中选育出一份小麦新种质AF-2。从形态上AF-2表现出硬颖、蜡质、秆细等稳定的与中间偃麦草类似的农艺特征;田间调查与接种都发现AF-2表现出对现今流行的条锈病和白粉病免疫。细胞学检测该品系根尖细胞染色体数目为44条,花粉母细胞减数分裂中期Ⅰ均为二价体,染色体配型为2n=22Ⅱ,细胞学上已十分稳定;GISH结果显示该抗条锈病品系AF-2附加了两条来自中间偃麦草E染色体组的染色体,结合其表现出的农艺性状特征表明AF-2附加的可能是中间偃麦草2E染色体;遗传研究表明抗病基因可能位于附加的E染色体上,随后在供试的160对SSR中,其中引物Xgwm382能在中间偃麦草和AF-2中稳定地扩增出一条大约90 bp的特异条带,而小麦亲本中不能扩增出该条带,因此Xg-wm382可作为兼抗小麦条锈病和白粉病新种质AF-2所附加的染色体的特异分子标记。     

普通小麦-华山新麦草二体附加植株减数分裂中期染色体行为及形态学分析

为了进一步建立一套完整的普通小麦-华山新麦草异附加系,对普通小麦-华山新麦草衍生后代中,染色体数目2n=44的39个附加2条华山新麦草染色体植株的花粉母细胞减数分裂中期Ⅰ(PMC MⅠ)染色体行为进行了GISH检测,获得了2条华山新麦草染色体能够配对的18个小麦-华山新麦草二体附加植株;并对这18个二体附加植株进行形态学比较,将其划分为7类。说明这7类二体附加植株所附加的华山新麦草染色体是不同的,初步推测在这7类二体附加植株附加的华山新麦草染色体应是华山新麦草7个同源群的不同染色体。     

普通小麦-奥地利黑麦抗条锈病衍生系NR1121的鉴定

【目的】检测从普通小麦(Triticum aestivumL.)与奥地利黑麦杂交后代选育出的、形态学稳定的抗条锈病衍生系NR1121的黑麦遗传物质。【方法】在室内条锈病抗性鉴定的基础上,采用细胞学方法、基因组原位杂交、SCAR(Sequence characterized amplified region)标记以及SSR(Simple sequence repeat)标记、A-PAGE等方法,对普通小麦-奥地利黑麦衍生系NR1121进行分子细胞遗传学鉴定。【结果】NR1121和奥地利黑麦对条中32号生理小种(CY32)免疫,陕麦611和携带Yr9基因的洛夫林10、洛夫林13、秦麦9号、丰抗8号、陕229和偃师9号均高感,表明NR1121携带的抗条锈病基因来源于奥地利黑麦。NR1121细胞学稳定,根尖细胞染色体数2n=42,花粉母细胞减数分裂期2n=21Ⅱ;以奥地利黑麦总基因组DNA为探针的原位杂交结果显示,NR1121含有2条奥地利黑麦染色体。SCAR和SSR标记(Xgwm 131-1B)检测结果表明,NR1121携带黑麦1R染色体的遗传物质。A-PAGE结果显示,NR1121在ω区的Gli-B1位点具有黑麦特征带,说明NR1121含有黑麦1R染色体短臂上的遗传物质。【结论】NR1121为农艺性状优良的小麦-黑麦1R异代换系,对CY32免疫,其抗病基因来源于奥地利黑麦,可能是一个不同于Yr9基因的新抗条锈病基因。该种质可作为条锈病抗源用于小麦抗病育种。     

小偃麦种质系SN0606的形态学和细胞学分析

对从中间偃麦草与小麦品种烟农15杂种后代中选育的小麦种质系SN0606进行主要农艺性状调查和细胞学鉴定,结果表明:SN0606平均株高87.0 cm,平均穗长10.5 cm,小穗数23个,穗粒数56;其根尖细胞染色体数目为2n=42,花粉母细胞减数分裂中期Ⅰ(PMCMⅠ)染色体构型为2n=21Ⅱ;与普通小麦的杂种F1PMC MⅠ染色体构型为2n=0.78Ⅰ+20.61Ⅱ,SN0606可能是一个小麦—中间偃麦草的二体异代换系。     

早熟型小麦种质系山农0057的细胞学鉴定

中间偃麦草含有丰富的优良基因,在小麦的遗传改良中具有重要利用价值。对从中间偃麦草与小麦品种烟农15杂种后代(BC3F6)中选育的小麦种质系山农0057进行主要农艺性状调查和细胞学鉴定,结果表明:山农0057平均株高61cm,平均穗长6.7cm,挑旗期、抽穗期分别比亲本烟农15早4d,是一个具有早熟特点的种质系;其根尖细胞染色体数目为2n=42,花粉母细胞减数分裂中期Ⅰ(PMCMⅠ)染色体构型为2n=21Ⅱ;与普通小麦的杂种F1PMCMⅠ染色体构型为2n=20Ⅱ+2Ⅰ。山农0057可能是一个具有早熟特点的小麦-中间偃麦草的二体异代换系。     

一个新的小麦-中间偃麦草的部分双二倍体及其白粉病与条锈病的抗性鉴定研究

【目的】对一个新合成的小麦-中间偃麦草的部分双二倍体12-1179的染色体组成进行鉴定,并评价其对条锈及白粉病的抗病能力。【方法】采用GISH和FISH等细胞学技术鉴定12-1179的染色体结构,通过田间接种试验考察其抗病性。【结果】染色体计数表明品系12-1179的染色体数目为54到57,其中绝大多数植株包含56条染色体(78.57%)。在少量染色体数目为54或55的非整倍体12-1179植株中观察到一或两条端着丝粒染色体,包含56条染色体的12-1179植株中54.05%的花粉母细胞在减数分裂中期I能够形成28个二价体。统计分析发现,在2n=56的植株中,每个花粉母细胞平均形成27.26个二价体、1.33个单价体、0.01个三价体以及0.03个四价体。使用拟鹅观草DNA作为探针的GISH分析发现品系12-1179只包含12条中间偃麦草染色体,分别是3对St、2对Js和1对St-Js易位染色体。此外,使用寡核苷酸探针Oligo-p Sc119.2-1和Oligo-p Ta535-1的FISH分析表明12-1179的中间偃麦草第五同源群染色体被一对小麦5D替换。与此同时,在非整倍体12-1179中观察到的端着丝粒染色体都是小麦5DL。通过抗病性研究表明品系12-1179具有高度的抗条锈病与白粉病的特征。【结论】品系12-1179的外源复合染色体组成不仅包括不同的中间偃麦草染色体,而且还包括小麦染色体,不同于已有文献报道的小麦-中间偃麦草部分双二倍体,该品系是一个新的部分双二倍体。该品系在细胞遗传学水平上基本稳定,其抗病基因能够转移到小麦并在小麦育种中应用。     

普通小麦-长穗偃麦草杂种衍生后代SNTE0923形态学、细胞学和白粉病抗性鉴定

对长穗偃麦草(Thinopurum ponticum,2n=70)与普通小麦品种烟农15的杂种衍生后代SNTE0923进行形态学、细胞学和白粉病抗性鉴定,初步筛选出抗白粉病普通小麦-长穗偃麦草育种新材料,为抗白粉病基因遗传学研究和小麦抗白粉病品种改良提供新的种质资源。对杂种衍生后代材料SNTE0923进行考种,形态学观察,花粉母细胞减数分裂中期Ⅰ和根尖染色体有丝分裂中期观察并进行白粉病抗性鉴定,结果表明:杂种后代材料SNTE0923的株高介于亲本长穗偃麦草和普通小麦之间,穗较长,有芒,群体整齐度较好;体细胞染色体数目鉴定为2n=42,花粉母细胞减数分裂中期Ⅰ染色体配对情况表明,大部分单株染色体构型为21Ⅱ,极个别在后期Ⅰ发现一定数量的染色体桥和落后染色体;白粉病抗性鉴定表明SNTE0923对白粉病有较高的抗性。杂种衍生后代材料SNTE0923绝大部分单株在遗传上趋于稳定,并且高抗白粉病,通过选育,可以做为抗小麦白粉病育种新的种质资源。     

八倍体小偃麦种质系的细胞学初步鉴定

八倍体小偃麦是由偃麦草与普通小麦杂交选育的新物种,它保留了偃麦草的许多优良性状,是小麦远缘杂交育种和染色体工程研究的基础材料.综合运用抗性接种鉴定、细胞学分析和GISH技术对八倍体小偃麦山农19,山农20和山农122进行了分析.白粉病抗性鉴定结果显示,山农20和山农122表现免疫,而山农19表现高感.花粉母细胞减数分裂中期I染色体构型分析表明,山农20和山农122附加了相同的长穗偃麦草染色体基组,且与小偃68为同一类型;山农19附加的染色体基组不同于前二者,也不同于小偃693和68.因此,将山农19地染色体基组表示为ABDX,山农20和山农122的染色体基组记为ABDE2.它们的外源染色体基组归属将进一步利用GISH进行鉴定.     

1个抗条锈病小麦新种质的遗传学研究

对来自杂交组合中5/"S 265的1个抗条锈病小麦新材料011077进行了分子细胞遗传学分析.根尖细胞有丝分裂观察表明,011077具44条染色体,6条随体,为二体附加系.花粉母细胞减数分裂分析表明,011077二价体总数是21.48,虽附加1对外源染色体,但染色体配对相对较好.C-带分析表明其22对染色体中有1对染色体具中间偃麦草强端带特征.基因组原位杂交(GISH)结果显示,011077为二体附加系,所附加的1对染色体是源于中间偃麦草的St染色体,这对St染色体已与普通小麦染色体发生了遗传重组.011077高抗条锈病,且遗传稳定,可以作为优质抗病种质加以利用.     

提莫菲维小麦与光稃野燕麦易位系TGF314的顺序C-分带-基因组原位杂交鉴定

采用顺序C-带-基因组原位杂交（GISH）技术对提莫菲维小麦与光稃野燕麦远缘杂交后代中的外源遗传物质进行鉴定。GISH分析结果表明，在根尖细胞有丝分裂中期染色体具有2对清楚的杂交信号，说明该后代中可能含有稳定的外源遗传物质，且以易位的染色体片段形式存在。对该后代进行顺序C-带-GISH分析将杂交信号分别定位于提莫菲维小麦的7A和6G染色体短臂上，提莫菲维小麦的7A和6G染色体中含有光稃野燕麦的遗传物质。     

小麦-十倍体长穗偃麦草广谱抗锈易位系的鉴定及分析

【目的】从普通小麦与十倍体长穗偃麦草的杂交、回交后代中,获得对小麦条锈病流行混合小种具有广谱抗性的新种质。【方法】对普通小麦与十倍体长穗偃麦草的杂交、回交后代材料进行条锈病鉴定、农艺性状调查、分子细胞学和品质相关性状分析。【结果】这批材料在苗期普遍表现为轻度感病,但成株后则完全高抗或免疫,对8份材料进行了连续三年的人工接种鉴定,抗性表现十分稳定。对多种致病小种具有很好的抗性,根尖细胞染色体条数均稳定在42条,农艺性状良好。原位杂交分析显示这些材料中含有同一个易位片段,即在4DS末端有一来自长穗偃麦草St基因组的小片段易位,其中一个品系（GDR3）还携带一个未能准确定位的小片段易位,该材料对混合小种的抗性优于其它材料。推测这2个小片段易位上均含有新的抗条锈病基因。高分子量麦谷蛋白分析表明,这批材料均含有优质亚基14+15。【结论】与小麦相比,其野生近缘物种中可能含有更多的广谱抗性基因,是其在恶劣自然环境下生存的遗传基础,也为小麦抗病育种提供了新抗源。     

小麦-中间偃麦草二体异代换系山农0095的选育及其鉴定

 利用小麦品种烟农15与中间偃麦草直接杂交，以烟农15为回交亲本对其杂种F1回交2次，再经自交3次，从BC2F4中选出种质系山农0095。利用形态学、细胞学、种子醇溶蛋白酸性聚丙烯酰胺凝胶电泳（A-PAGE）、RAPD和GISH等方法对其进行鉴定。结果表明，山农0095平均株高78 cm，穗长17.3 cm，穗粒数74个，旗叶长36.3 cm，旗叶宽3.03 cm，茎秆粗壮，多花多实，繁茂性好；其根尖细胞染色体数目为2n＝42，花粉母细胞减数分裂中期Ⅰ(PMC MⅠ)染色体构型为2ｎ=21Ⅱ；它与烟农15的杂种Ｆ1 在减数分裂中期Ⅰ的大多数花粉母细胞能观察到2个单价体，平均染色体构型为2ｎ=20.08Ⅱ＋1.84Ⅰ。A－PAGE鉴定结果表明，山农0095在β区出现一条中间偃麦草的特异带；从180个RAPD引物中筛选出一个特异引物S186（5?－GAT ACC TCGG－3?），能够在山农0095中扩增出一条约900 bp中间偃麦草的特异带，标记为S186900；以中间偃麦草基因组DNA为标记探针、中国春基因组DNA为封阻的原位杂交结果进一步表明，山农0095的42条染色体中含有2条完整的中间偃麦草染色体，是小麦－中间偃麦草的二体异代换系。     

小麦-中间偃麦草代换系CH188分子细胞学鉴定

中间偃麦草在小麦遗传改良中具有重要的作用。通过对小麦-中间偃麦草代换系CH188进行农艺性状、细胞学和分子标记技术鉴定,以确定其优良农艺性状及导入小麦基因组中的外源染色体。结果表明,CH188平均穗长14.60 cm,株高70.60 cm,小穗数、千粒质量等优于主栽品种;根尖细胞的有丝分裂中期染色体数目为2n=42;基于中间偃麦草第6同源群Contig序列开发了160个STS标记,其中,8个可作为识别小麦-中间偃麦草代换系CH188中6St染色体特异标记,可以推测小麦-中间偃麦草代换系CH188是小麦的一对染色体被中间偃麦草6St染色体替代;其优良的农艺性状可能来源于中间偃麦草6St染色体。CH188具有优良的农艺性状,可能是一个小麦-中间偃麦草代换系。     

用花粉母细胞分带和端体研究小麦与偃麦草的亲缘关系

 对普通小麦与中间偃麦草杂种F#-1PMC MI（花粉母细胞中期I）染色体显带表明，1B～7B、4A染色体能根据带纹特征加以辨认，可以直接判断这些染色体的配对情况。对于A组和D组染色体，则采用端体作为配对标记，并结合PMC MI染色体显带技术，对其在杂种F#-1中的配对情况进行研究。结果表明：普通小麦与中间偃麦草杂种F#-1中，小麦的A组、B组、D组染色体的平均配对频率分别为24.59%、18.68%、28.67%，每个花粉母细胞平均有5.03条小麦染色体参加了配对,其中A组、B组、D组分别占1.72条、1.31条和2.0条。在杂种中至少有10个中间偃麦草染色体同亲配对形成5个二价体。这一结果表明：中间偃麦草中无A、B、D中任何一染色体组，但存在小麦染色体与中间偃麦草染色体配对。中间偃麦草自身可能有两组部分同源。采用花粉母细胞分带研究普通小麦中国春与长穗偃麦草的杂种F#-1代配对表明，小麦染色体1B～7B和4A在花粉母细胞中的配对频率平均为21.5%,1B～7B和4A 8条染色体平均有1.7条染色体参加配对。在小麦与中间偃麦草杂种F#-1代中有一种不配对的减数分裂类型，在减数分裂中期I两条染色单体可辨别清楚，从这种减数分裂中可获得不减数配子。     

再生小麦—麦草9号的形态学与细胞遗传学研究

对普通小麦与中间偃麦草远缘杂交后代中选育的八倍体小偃麦—麦草9号进行了形态学和细胞学鉴定。结果表明:麦草9号植株高大,结实性较好,籽粒饱满,生长旺盛;根尖细胞染色体数目为2n=56,对其进行花粉母细胞减数分裂观察,中期Ⅰ具有一定数量的单价体、环状二价体、棒状二价体;后期Ⅰ、后期Ⅱ与四分体时期都出现不同数量的落后染色体、染色体桥、微核等现象。这些现象表明中间偃麦草的E组染色体进入了普通小麦的基因组,影响ABD组染色体配对。     

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。     

1个抗条锈病小麦新种质的遗传学研究

对来自杂交组合中5/“S”265的1个抗条锈病小麦新材料011077进行了分子细胞遗传学分析。根尖细胞有丝分裂观察表明,011077具44条染色体,6条随体,为二体附加系。花粉母细胞减数分裂分析表明,011077二价体总数是21.48,虽附加1对外源染色体,但染色体配对相对较好。C-带分析表明其22对染色体中有1对染色体具中间偃麦草强端带特征。基因组原位杂交(G ISH)结果显示,011077为二体附加系,所附加的1对染色体是源于中间偃麦草的St染色体,这对St染色体已与普通小麦染色体发生了遗传重组。011077高抗条锈病,且遗传稳定,可以作为优质抗病种质加以利用。     

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。     

普通小麦大赖草易位系T3AS·3AL-7Lr#1S的分子细胞遗传学鉴定

大赖草对赤霉病具有较好的抗性,将大赖草赤霉病抗性基因转入普通小麦,对拓宽小麦赤霉病抗性基础有重要意义。本研究在获得抗赤霉病普通小麦-大赖草异附加系基础上,采用1 200 R ⁶⁰Co-γ射线处理小麦-大赖草二体附加系DA7Lr花粉,授予已去雄的普通小麦中国春,对其后代(M₁)种子根尖细胞有丝分裂中期染色体进行GISH分析,获得了1株具有1条普通小麦-大赖草易位染色体的植株,让其自交,对自交后代中具有2条易位染色体植株的花粉母细胞减数分裂中期Ⅰ进行观察,发现2条易位染色体形成了稳定的环状二价体,表明该植株为纯合体。利用顺序GISH-双色FISH分析,结合C-分带、小麦D基因组专化探针Oligo-pAs1-2和B基因组专化探针Oligo-pSc119.2-2,进一步鉴定出该普通小麦-大赖草易位系为T3AS·3AL-7Lr#1S,且筛选出了可追踪该易位系的3个EST-STS分子标记BE591127、BQ168298和BE591737。该易位系的育成为小麦赤霉病遗传改良提供了新种质。