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     

利用55K芯片进行小麦生育期相关性状的QTL定位及效应分析

生育期是决定小麦品种适应性的重要农艺性状,探索其遗传机制及效应对于小麦品种的选育和推广具有重要意义。本研究以扬麦158和密穗小麦杂交构建的240个重组自交家系(recombinant inbred line, RIL)为材料,于2～4个环境下对该群体主要生育期性状进行鉴定。利用已构建的高密度遗传图谱,共检测到52个生育期相关QTL,分布在2A、2D、3D、4B、4D、5A、5B、5D、6A、6B、7A、7B和7D染色体上。QJS/BS/HS/FS/MS.nau-5D.2、QJS/BS/HS/FS/MS.nau-2D.1和QJS/BS/HS/FS/MS.nau-7B.1均在多年被重复检测到,分别解释4.56%～46.86%、1.32%～33.40%和2.37%～13.27%的表型变异。QBS/HS.nau-2A.3、QHS/FS.nau-5B.2、QFS.nau-2A.5、QBS.nau-6A.2、QJS.nau-4D.2、 QJS.nau-6A.3、 QBS.nau-2A.2、 QBS/HS.nau-6A.1、 QFS.nau-7A.2、 QMS.nau-3D、 QMS.nau-4D....     

干旱胁迫对小麦染色体代换系旗叶相对含水量和离体失水速率的影响

以中国春-Synthetic 6x小麦染色体代换系及其亲本为材料,对其旗叶相对含水量(RWC)、离体叶片失水速率(RWL)进行测定。结果表明,在干旱胁迫下,1A,2D和3D代换系叶片的相对含水量及其干旱/对照值显著或极显著高于中国春,3A,3B,4B,5B,6B,1D,2D和4D代换系叶片离体失水速率及其干旱/对照值显著或极显著低于中国春。由此表明,Synthetic 6x的1A,2D和3D染色体上可能存在干旱胁迫下调控相对含水量的基因,Synthetic 6x的3A,3B,4B,5B,6B,1D,2D和4D染色体上可能存在干旱胁迫下调控离体失水速率的基因。     

小麦粒重基因定位研究

本文以低粒重的多小穗品种"10阿"为被测材料,"中国春" 和"阿勃"两套单体系列为测验系,对粒重性状进行了基因定位研究.结果表明,被测材料"10阿"粒重低受5A、1B、2B、2D和7D等染色体上的隐性基因所控制。从其减小效应的程度来看,1B和2B染色体上的基因表现为强效。5A、6B、2D和7D染色体上的基因表现为弱效。     

盐胁迫对小麦代换系幼苗叶片保护酶活性影响及染色体效应

为研究盐胁迫对小麦代换系酶活性的影响,以中国春-Synthetic 6x 染色体代换系及其亲本为材料,通过测定在盐处理条件下幼苗抗氧化酶SOD、POD活性和丙二醛（ MDA）含量变化,并对其相关耐盐特性的基因进行染色体定位。采用霍格兰营养液水培法,设置对照（0 mmol/L NaCl）和盐处理（150 mmol/L NaCl）,在幼苗两叶一心时进行处理,四叶一心时取样,分别测定对照和盐处理条件下幼苗的SOD和POD活性以及MDA含量。在盐胁迫条件下,小麦代换系幼苗SOD和POD活性显著升高,丙二醛含量降低。其中,1A、5A、6A、1B、5B、6B、7B和5D代换系的SOD活性显著或极显著高于母本中国春,2A、1B、2B、3B、5B、6B、5D和6D代换系的相对SOD 活性显著或极显著高于母本中国春;3A、4A、5A、6A、7A、6B和7D代换系的POD 活性显著或极显著高于中国春,4A、5A、6B、1D和7D 代换系的相对POD活性显著或极显著高于中国春。由于保护酶的作用,在盐胁迫条件下,多数代换系MDA含量明显减少,2A、3A、4A、6A、1B、3B、4B、5B、6B、7B、1D、5D和7D代换系的MDA含量显著或极显著低于母本中国春,2A、6A、6B、1D和2D代换系的相对MDA含量显著或极显著低于母本中国春。 Synthetic 6x 的1B、5B、6B 和5D 染色体上可能存在诱导幼苗SOD活性增强的基因,4A、5A、6B和7D染色体上可能存在诱导幼苗POD 活性增强的基因,抑制幼苗MDA含量增高的基因可能存在于2A、6A、6B和1D染色体上。     

一种小麦小染色体的产生及遗传分析

染色体观察结果表明,小偃5号和小偃6号4E(4D)蓝粒单体代换系自交后代分离的二体、单体和白粒4D缺体中均不存在小染色体;这种白粒4D缺体进一步自交获得的自花结实4D缺体(HN5和HN6)中均产生了一对小染色体。HN5和HN6中的这两种小染色体在细胞减数分裂中期能发生配对的频率为77.4%,HN6中的小染色体与小麦4D染色体配对的频率为55.4%,HN5和HN6中的两种小染色体均不能与长穗偃麦草中的4E染色体发生配对。     

不同生态环境条件下小麦籽粒灌浆速率及千粒重QTL分析

以142个和尚麦/豫8679的F7:8重组自交系及其亲本为试验材料, 分析了籽粒平均灌浆速率、最高灌浆速率及千粒重在北京(2006, 2007)、安徽合肥(2007)和四川成都(2007)4个生态环境下的性状表现, 并利用已构建的含有170个SSR标记和2个EST标记的遗传图谱, 对这3个性状进行了QTL定位分析。共检测到54个QTLs, 涉及小麦1A、1B、2A、2D、3A、3B、3D、4A、4D、5A、5B、6D 和7D染色体。其中, 17个与平均灌浆速率相关, 可解释表型变异的7.17%~20.83%; 16个与最高灌浆速率相关, 可解释表型变异的6.31%~15.95%; 21个与千粒重相关, 可解释表型变异的4.36%~16.80%。另外, 在1A、1B、2A、3B、4D、6D和7D染色体上发现10个涉及“一因多效”或紧密连锁位点的基因组区段, 有助于了解籽粒灌浆和籽粒产量相关性状的遗传基础。     

燕大1817/北农6号重组自交系群体穗部性状的QTL定位

小麦穗部性状与单株产量密切相关。本研究以小麦骨干亲本燕大1817与优良品系北农6号衍生的269个重组自交系为材料,通过在北京和河北石家庄的2年田间试验数据,利用本实验室已构建的高密度SNP和SSR遗传连锁图谱进行穗长、穗粒数和穗粒重QTL定位。采用完备复合区间作图法共检测到29个穗部性状加性效应QTL,其中10个穗长QTL分布于1B、2D、3A、3B、4A、5A、5B、6A和7D染色体上,解释的表型变异率为2.96%~9.63%,QSl.cau-4A.2在所有5个环境中均能被检测到,解释的表型变异为5.89%~9.62%,另有7个QTL能在2个或2个以上环境中被检测到;8个穗粒数相关QTL分布于1A、3A、3D、4A和5B染色体上,解释的表型变异为4.06%~11.17%,为单个环境QTL。11个与穗粒重相关QTL分布于1A、1B、2A、2D、3A、4D、5A、5B和6B染色体上,解释的表型变异为2.79%~16.12%,其中QGws.cau-1B、QGws.cau-3A和QGws.cau-6B.2在2个或者2个以上环境中能被检测到。另外,鉴定出6个分布于1A、2D、3A、4A和5B染色体上的QTL富集区段。     

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。     

干旱胁迫对小麦叶片细胞膜透性效应的染色体定位研究

通过测定干旱胁迫下小麦中国春-Synthetic 6x染色体代换系及其亲本品种中国春(受体)和Synthetic 6x(供体)叶片的相对电导率和K 相对渗出率,对调控干旱胁迫下功能叶片细胞膜稳定性的染色体进行了定位研究。结果表明,1D,2D,2B,3A,3D,4A,4B,6A,6B,7D和7A等染色体代换系的相对电导率和K 相对渗出率均显著或极显著低于中国春,而其他代换系差异均不显著。表明Synthetic 6x的1D,2B,2D,3A,3D,4A,4B,6A,6B,7D和7A染色体上具有耐旱性基因,而其他染色体与Synthetic 6x的耐旱性无关。研究结果可为小麦抗旱遗传育种研究提供参考依据。     

基于寡核苷酸探针套painting的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pAs1-1、pAs1-3、AFA-4、(GAA)₁₀和pSc119.2-1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。     

调控小麦重要农艺性状基因的染色体定位

为了研究调控小麦重要农艺性状基因的染色体分布,进一步解析控制小麦重要农艺性状基因的遗传基础,本研究以一套“中国春-人工合成小麦”染色体代换系为材料,在大田条件下,对不同株系小麦的株高、穗长和穗数等重要农艺性状进行调查。通过同一性状不同株系间的差异显著性分析,对调控株高、穗长和穗数的基因进行了染色体定位。研究结果表明:1 B、2 B、 3 A、4 A、6 A、6 D和7 D染色体上可能携带有调控小麦株高的位点;1 B、1 D、2 B、2 D、5 A、6 A、6 D和7 D染色体上可能携带有调控小麦穗长的基因位点;3 A和6 D染色体上可能携带有调控小麦成穗数的位点。本研究有利于进一步理解调控小麦农艺性状的遗传基础,并对小麦分子育种实践具有一定的指导意义。     

“阿勃”小麦单体系统的培育

本研究于1979年开始,以“中国春”单体通过回交法,连续回交6次基本育成。其性状基本纯合,单体分离出的二体跟对照中的“阿勃”整倍体基本没有差别。每一单体核型均为2n-1=20″+1′=41,且1B 和6B 单体染色体均具有随体,与“中国春”1B 和6B 单体染色体形态一致。为了确保单体系统的可靠性,在第4次回交后按预定的常规程序,用“     

应用SSR分子标记分析小麦品种(系)的遗传重组

为了解小麦品种形成中亲本基因组的遗传重组和遗传保留区段的分布特点,对周麦18和百农AK58及其衍生品系共23个材料进行了全基因组SSR扫描分析。遗传重组分析表明,单交组合的平均重组数(12.3)低于回交组合(13.9);染色体4A、5A、7A、1B、3B、4B、7B、1D、2D、3D、5D、6D和7D重组发生较多,其余染色体重组相对较少,染色体的中间区段与远端区段重组数相当,分别为6.1和6.0。子代间基因组比较发现,一些染色体区段成为重组的多发区,如5D的gwm358–wmc357、6D的cfd49–barc196、7A的wmc158–barc23和7B的gwm274–gwm146区段,分别有35、19、15和14次重组。分析亲本传递给子代的染色体区段,发现子代继承亲本的遗传区段在14~29个,每个区段涉及2~8个多态性位点,大的遗传区段主要分布于4A、5A、5B、5D和7D染色体。以上基因组区域的关联性状是进一步研究的重点。     

小麦种子根结构及胚芽鞘长度的QTL分析

为探讨小麦种子根结构及胚芽鞘长度的遗传基础,以小麦DH群体(旱选10号×鲁麦14)的150个株系为材料,利用凝胶室培养幼苗,测定种子根的数目和最大根长、胚芽鞘长度、根苗干重比等性状,并通过扫描仪测定幼苗种子根的总长度、根直径及角度。利用已经构建的DH群体遗传连锁图谱,采用基于混合线性模型的复合区间作图法分析上述性状的QTL。在1A、1B、2B、2D、3B、4A、4D、5A、5B、6A、7A和7B共12条染色体上检测到12个加性效应QTL和7对加性×加性互作效应QTL。QTL的加性效应值在0.02~8.45之间,对表型变异的贡献率为5.64%~12.37%。7对加性×加性互作效应QTL分布在1A–2B(2)、1A–6A、1B–2D、5B–6A、6A–7A和6A–7B等6对染色体之间,其互作效应值为0.20~7.45,对表型变异的贡献率为8.70%~15.90%。在染色体3B和7A上各检测到1个种子根结构相关性状的QTL簇。     

柴达木盆地小麦产量相关性状QTL定位

柴达木盆地特殊的气候条件创造了世界春小麦高产记录,但该地区关于小麦产量相关性状的QTL定位分析未有报道。本研究测定了114个W7984/Opata重组自交系(RIL)在柴达木盆地生态环境下6个年份7个产量相关性状(株高,穗长,穗粒数,小穗数,穗密度,千粒重和产量)的表现型,利用QTL作图软件Ici Mapping 4.1进行了QTL定位。结果表明,在2011-2016年里共鉴定49个与产量相关性状的QTL,其中5个为株高QTL,6个为穗长QTL,2个为小穗数QTL,8个为穗粒数QTL,7个为穗密度QTL,16个为千粒重QTL,5个为产量QTL,分布在染色体1A、1B、1D、2A、2B、2D、3A、3D、4A、4B、5A、5B、5D、6A、6B、6D、7A、7B和7D上。单个QTL可解释表型变异的5.82%~31.53%,特别是位于染色体6A上的千粒重QTL可在多年份(2011年/2013年/2014年)中检测到。这些QTL位点的鉴定为柴达木地区小麦产量相关性状QTL精细定位和分子标记辅助选择育种提供理论基础。     

小麦EST-SSR标记的开发和染色体定位及其在追踪黑麦染色体中的应用

根据小麦盐胁迫诱导和茎秆组织相关EST序列开发了81对EST-SSR引物, 其中67、46、18和61对分别在小麦、黑麦、簇毛麦和大麦基因组中稳定扩增, 在不同小麦和大麦品种间具有多态性的引物分别有22和23对。利用小麦缺体-四体系共定位了43对引物的81个位点, 其中A、B和D染色体组上分别有29、30和22个位点, 涉及除4B、3D和6D外的18条染色体。此外30对引物在黑麦基因组中具有特异扩增, 其中8对分别在黑麦1R、4R、5R和R7染色体上具有特异扩增, 7对在多条黑麦染色体具有相同扩增。这些新标记可有效用于小麦及其近缘物种的遗传作图与比较遗传研究。     

多小穗小麦品系88F2185抽穗期的染色体效应

采用中国春单体系列对多小穗小麦品系“88F2185”的抽穗期进行了遗传分析。 “88F2185”的早抽穗性状是其3B、 5B和7D染色体的效应。 其中, 7D染色体的效应最强, 5B染色体具早抽穗的新基因。 3B、 5B和7D F2群体中单体株与二体株比较的结果表明, 早抽穗基因是半合、 有效的。     

巨穗小麦种质株高的基因定位

巨穗小麦新种质材料是一具有茎杆粗壮、叶片短宽直立、大穗、大粒、高结实率等特点的种质资源。本研究应用单体分析和双端体分析方法对“241”材料进行了遗传学研究。结果表明,小麦新种质材料“241”的1A、3A、5A和4B染色体上具有控制株高的隐性基因,6B染色体上具有控制株高的显性基因,其中3A、5A和6B染色体上的基因表现为强效,1A和4B染色体上的基因表现为弱效。通过双端体分析进一步将控制株高的基因定位到1AS、3AS、5AL和4BL上。     

冬小麦低温处理叶片细胞膜透性的QTL定位

为探索冬小麦抗寒性的分子机制,以168个花培3号×豫麦57的双单倍体株系为作图群体,利用已构建含有324个SSR标记的遗传图谱,对电导法测定低温(−18℃)处理后的叶片膜透性进行QTL定位。利用完全区间作图法,在3种环境下共检测到21个与叶片膜透性相关的加性QTLs,分布于1B、2A、3A、3B、5B、6A、6B、6D、7B和7D染色体上,其中4个位点(qCMP-1B-1、qCMP-3B-2、qCMP-5B-1和qCMP-5B-4)遗传贡献率大于10%,属主效基因,其余QTL的遗传贡献率较小,属微效基因。3种环境条件下在5B染色体的Xgwm213–Xswes861.2区间检测到共同位点,与Xswes861.2的遗传距离为0 cM,其中qCMP-5B-1 (环境1)和qCMP-5B-4 (环境3)的贡献率高达17.5%和14.0%。研究结果对于小麦抗寒标记选择和抗寒育种具有应用价值。