小麦-簇毛麦6VS/6AL易位染色体在不同小麦背景中的遗传稳定性及其在配子中的传递

为研究小麦-簇毛麦6VS/6AL易位染色体在不同小麦背景中的遗传稳定性及其在配子中的传递,利用高抗白粉病的普通小麦-簇毛麦6VS/ 6AL易位系92R137与不抗白粉病的栽培品种百农64、百农9310、邯5310、小偃54、淮麦20、徐麦856进行杂交,并用这些品种分别与杂种F1进行正反回交.对杂种F1花粉母细胞减数分裂中期Ⅰ的细胞学观察表明,在减数分裂中期Ⅰ易位染色体6VS/ 6AL通常以6AL与6A 染色体配对形成棒状二价体.各杂种F1高抗白粉病,位于6VS上的抗白粉病基因Pm21呈显性,在F2中有69.0%～74.0%的植株抗白粉病,接近1对显性基因遗传的理论值.由于6VS与6AS在通常情况下不发生配对交换,因此可通过白粉病抗性鉴定并结合利用6VS上的分子标记来跟踪6VS/ 6AL易位染色体的传递.测交结果表明,以F1作母本6VS/ 6AL易位染色体通过雌配子的传递率为49.2%(45.8%～54.9%);以F1作父本6VS/ 6AL易位染色体通过雄配子的传递率为44.7% (43.1%～46.8%),均接近50%的理论值.但在各组合中,6VS/ 6AL易位染色体通过雄配子的传递率均低于通过雌配子的传递率.     

小麦-簇毛麦T4DL·4VS易位染色体对小麦农艺性状的影响

为了进一步探究小麦-簇毛麦T4DL·4VS易位系的育种利用价值,选用以T4DL·4VS易位系为亲本组配的5个F2群体为试验材料,研究了T4DL·4VS易位染色体在不同遗传背景中对小麦农艺性状的影响。结果表明,在所有组合中,T4DL·4VS易位染色体对有效穗数、每穗小穗数和穗粒数无明显影响;在与郑麦9023、周9823和绵阳26配置的3个组合中,T4DL·4VS易位染色体对株高表现出一定的正向效应;在与周9823、石4185和扬麦15配置的3个组合中,T4DL·4VS易位染色体对千粒重表现出负向效应;在与郑麦9023、周9823和扬麦15配置的3个组合中,T4DL·4VS易位染色体对穗长表现出负向效应;在与扬麦15配置的组合中,T4DL·4VS易位染色体对叶面积表现出一定的负向效应。可见在不同背景中T4DL·4VS易位染色体对农艺性状的遗传效应有所不同。     

普通小麦-簇毛麦T6VS·6AL易位染色体对小麦品质的影响

为分析簇毛麦6VS导入小麦背景后对品质的影响,利用普通小麦-簇毛麦T6VS·6AL易位系和地方品种辉县红构建的一套小麦F8重组近交家系(RIL)群体,通过分子标记结合白粉病抗性鉴定,筛选出66个包含和94个不包含T6VS·6AL的纯合家系,并分别组成两个亚群体,于2005-2006年分别在江苏南京和河南郑州通过随机区组设计(各3个重复)进行14个品质性状差异比较.结果表明,3对高分子量麦谷蛋白基因在群体及其两个亚群体中均符合1∶1分离.方差分析发现,T6VS·6AL亚群体面粉平均吸水率、面团稳定时间、最大抗延阻力和50 mm处抗延阻力均显著高于非T6VS·6AL亚群体,揭示该易位系对这些性状表现正向效应;T6VS·6AL亚群体籽粒平均容重、面粉峰值黏度和面团弱化度显著低于非T6VS·6AL亚群体,揭示该易位系对这些性状具有负向效应,而T6VS·6AL亚群体面粉平均蛋白质含量、干面筋、湿面筋、出粉率、形成时间、拉伸面积和延伸度与非T6VS·6AL亚群体无显著差异,揭示该易位系对这些性状影响较小.     

一个成株抗白粉病小麦-簇毛麦T2DS·2V#6L易位系的选育

白粉病是威胁全球小麦生产的一种严重病害,从小麦野生近缘种发掘成株抗白粉病基因资源对培育持久抗性品种十分重要。本研究从硬粒小麦-簇毛麦01I139（V#6）双二倍体AABBVV-3与普通小麦NAU0686杂交、回交的后代中鉴定到一个小麦-簇毛麦2V#6（2D）异代换系11-2V-1,利用11-2V-1在染色体2V和2D之间产生重组,将11-2V-1与高感白粉病普通小麦NAU0686杂交,F₁自交。利用GISH/FISH和分子标记对F₂世代131个单株进行分子细胞学鉴定,获得了小麦-簇毛麦T2DS·2V#6L易位系11-2V-2、2V#6S端体系11-2V-3和2V#6L端体系11-2V-4新种质。白粉病抗性鉴定发现,所有F₂单株苗期均高感小麦白粉菌生理小种E09,但成株期含有2V#6和2V#6L染色体臂的所有单株均表现高抗（IT=1~2）,而仅含有2V#6S染色体臂或无外源染色体的单株均高感白粉病（IT=7~9）,表明簇毛麦01I139的2V#6L染色体臂上携带成株抗白粉病基因,该基因可能与小麦-簇毛麦T2BS·2V#5L易位系携带的Pm62是等位基因。遗传效应分析表明,T2DS·2V#6L易位染色体在小麦背景传递正常,对主要农艺性状没有显著的负向影响,对穗长、每穗粒数和单株粒重还表现出一定程度的正向效应。因此,本研究创制的成株抗白粉病T2DS·2V#6L易位系11-2V-2为小麦抗白粉病育种提供了新抗源,也为后续簇毛麦2VL上优异基因遗传定位和图位克隆奠定了基础。     

InDel分子标记WC656的开发及其在鉴别小麦-簇毛麦5VS纯合易位中的应用

簇毛麦是小麦品种改良重要的遗传资源,其5VS上含有硬度基因Dina/Dinb、抗白粉病基因Pm55和抗条锈病基因Yr5V,创制普通小麦-簇毛麦5VS易位系新种质,对于高效利用5VS上的有益基因进行小麦品种遗传改良具有重要意义。为了便于鉴别普通小麦-簇毛麦5VS纯合易位,本研究以mInDel软件分析普通小麦中国春基因组序列,开发了小麦第5同源群短臂的InDel特异分子标记WC656,对小麦品种以及普通小麦-簇毛麦5VS.5AL和5VS.5DL易位系及其衍生后代进行PCR扩增,根据扩增片段大小来区分5AS、5BS、5DS染色体臂以及5VS易位系。结果表明,在21个普通小麦品种、小麦-簇毛麦5VS回交F₂代中杂合易位单株,均扩增出379 bp（5AS）、471 bp（5BS）、422 bp（5DS）3条带。在T5VS.5AL高代品系、回交F₂代中纯合易位单株扩增出471 bp（5BS）、422 bp（5DS）2条带,379 bp（5AS）条带缺失。T5VS.5DL高代品系、回交F₂代中纯合易位单株扩增出379 bp（5AS）、471 bp（5BS）2条带,422 bp（5DS）条带缺失。WC656鉴别的5VS纯合易位结果与顺序FISH-GISH分析结果一致。T5VS.5AL、T5VS.5DL具有抗白粉病、籽粒硬度指数低等优良特性。因此,利用InDel分子标记WC656可以鉴别普通小麦-簇毛麦T5VS.5AL、T5VS.5DL衍生后代中的纯合易位,PCR扩增实验操作相对简便,可以为分子标记辅助选育携有5VS纯合易位的软质弱筋小麦提供帮助。     

普通小麦 簇毛麦T6VS·6AL易位染色体对小麦品质的影响

为分析簇毛麦6VS导入小麦背景后对品质的影响,利用普通小麦簇毛麦T6VS·6AL易位系和地方品种辉县红构建的一套小麦F8重组近交家系（RIL）群体,通过分子标记结合白粉病抗性鉴定,筛选出66个包含和94个不包含T6VS·6AL的纯合家系,并分别组成两个亚群体,于2005-2006年分别在江苏南京和河南郑州通过随机区组设计（各3个重复）进行14个品质性状差异比较。结果表明,3对高分子量麦谷蛋白基因在群体及其两个亚群体中均符合1∶1分离。方差分析发现,T6VS·6AL亚群体面粉平均吸水率、面团稳定时间、最大抗延阻力和50 mm处抗延阻力均显著高于非T6VS·6AL亚群体,揭示该易位系对这些性状表现正向效应;T6VS·6AL亚群体籽粒平均容重、面粉峰值黏度和面团弱化度显著低于非T6VS·6AL亚群体,揭示该易位系对这些性状具有负向效应,而T6VS·6AL亚群体面粉平均蛋白质含量、干面筋、湿面筋、出粉率、形成时间、拉伸面积和延伸度与非T6VS·6AL亚群体无显著差异,揭示该易位系对这些性状影响较小。     

绵麦37及其衍生小麦品种(系)的6VS/6AL易位染色体结构演变

绵麦37是四川小麦育种的骨干亲本,含6VS/6AL易位染色体,高抗白粉病。为了明确6VS/6AL在其衍生品种中的传递情况,本研究利用寡核苷酸探针和ND-FISH技术对内麦8号、绵麦37的衍生品种(系)和部分相关亲本共17份材料进行了分析。结果表明,内麦8号、绵麦37及其9个衍生品种(系)都含有1对6VS/6AL易位染色体,其中内麦8号、绵麦37、绵麦51、绵麦285、绵麦1416、绵麦1419和绵麦1618的6AL长臂上带有寡核苷酸探针Oligo-713的信号,而其余4个衍生品种(系)的6VS/6AL染色体无该探针信号,说明绵麦37衍生品种(系)中的6VS/6AL染色体出现了新型结构变异。根据系谱和其他亲本的ND-FISH分析结果可以推测,这种结构变异是由6VS/6AL易位染色体与小麦6A染色体在长臂上发生重组交换引起的。     

绵麦37及其衍生小麦品种（系）的6VS[KG-*3]/6AL易位染色体结构演变

绵麦37是四川小麦育种的骨干亲本,含6VS/6AL易位染色体,高抗白粉病。为了明确6VS/6AL在其衍生品种中的传递情况,本研究利用寡核苷酸探针和ND-FISH技术对内麦8号、绵麦37的衍生品种（系）和部分相关亲本共17份材料进行了分析。结果表明,内麦8号、绵麦37及其9个衍生品种（系）都含有1对6VS/6AL易位染色体,其中内麦8号、绵麦37、绵麦51、绵麦285、绵麦1416、绵麦1419和绵麦1618的6AL长臂上带有寡核苷酸探针Oligo-713的信号,而其余4个衍生品种（系）的6VS/6AL染色体无该探针信号,说明绵麦37衍生品种（系）中的6VS/6AL染色体出现了新型结构变异。根据系谱和其他亲本的 ND-FISH分析结果可以推测,这种结构变异是由6VS/6AL易位染色体与小麦6A染色体在长臂上发生重组交换引起的。     

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1BL/1RS和7DL·7Ag易位对小麦主要农艺性状的遗传效应

为了解染色体易位对小麦农艺性状的影响,以豫农982(1BL/1RS易位系)和wheatear(7DL.7Ag易位系)杂交后代的900个F2群体及其F2∶3家系为实验材料,对F2群体进行1BL/1RS易位和7DL.7Ag易位类型的分子检测,并对F2群体及F2∶3家系的主要农艺性状进行田间调查(F2群体的农艺性状仅作参考,重点分析F2∶3家系的农艺性状)。结果表明,(1)STS标记Lr19130与SSR引物Xgwm428联合使用可作为共显性标记鉴定纯合与杂合的7DL.7Ag易位,完善了7DL.7Ag易位的分子检测方法;(2)1BL/1RS易位可显著降低株高,提高穗粒数与小穗数;(3)7DL.7Ag易位在籽粒千粒重和饱满度上有显著的正向作用,但7DL.7Ag易位的穗粒数显著低于非7DL.7Ag易位,且有延迟小麦成熟和增加株高的趋势;(4)1BL/1RS和7DL.7Ag双重易位可同时提升小穗数和千粒重,但穗粒数减少。     

小麦穗部性状和株高的QTL定位及T6VS·6AL易位效应分析

为了发掘新的穗部性状和株高QTL,利用扬麦17与扬麦18杂交后代206个单株组成的F2群体,构建了一个由141个SSR标记组成的全长1005.1cM的遗传图谱。该图谱包括26个连锁群,覆盖15条染色体,标记间平均距离为7.03cM。结合F2和F2:3群体的表型数据,对穗部性状和株高进行QTL分析,利用复合区间作图法检测出15个QTL,分布在2B、2D、4B、5A、5B和7A染色体上,其中4个QTL能够同时在两个世代被检测到,表型变异解释率为1.93%~20.78%,穗长QTLQSl-YY-2D、QSl-YY-5A和株高QTLQPh-YY-4B的贡献率超过10%。根据6VS特异性标记鉴定和表型调查结果,推测扬麦18的6VS上携带有增加穗长和穗粒数的基因,且为部分显性。2B染色体上总小穗数和5B染色体上穗粒数、穗基部结实粒数的QTL增效等位基因及2D、4B染色体上降低株高的QTL增效等位基因均来自扬麦18,表明该品种可作为具有高产潜力的小麦育种材料加以利用。