大赖草和新麦草物种专化DNA重复序列研究：Ⅰ.分离和鉴定

从本研究建立的Ｌｅｙｍｕｓ ｒａｃｅｍｏｓｕｓ（Ｌａｍ．）Ｔｚｖｅｌｅｖ（大赖草）和Ｐｓａｔｈｙｒｏｓｔａｃｈｙｓ ｊｕｎｃｅａ（Ｆｉｓｃｈ）Ｎｅｖｓｋｉ（新麦草）的ＤＮＡ文库分别挑出５５０和３４８个重组克隆提取质粒ＤＮＡ,用普通小麦。Ｌ．ｒａｃｅｍｏｓｕｓ和Ｐｓａ．ｊｕｎｃｅａ等物种的总ＤＮＡ作探针,通过两轮点渍杂交,发现有１５个克隆稳定地与Ｌ．ｒａｃｅｍｏｓｕｓ或（或）Ｐｓａ．ｊｕｎｃｅａ有强     

大赖草和新麦草物种专化DNA重复序列研究Ⅱ在小麦族中分布的多态性

大赖草和新麦草中克隆的５个ＤＮＡ重复序列与小麦族不同物种ＤＮＡ进行Ｓｏｕｔｈｅｒｎ杂交。结果表明,这５个重复序列在Ｌｅｙｍｕｓ属（赖草属）和Ｐｓａｔｈｙｒｏｓｔａｃｈｙｓ属（新麦草属）中的丰度与小麦、大麦和黑麦相差悬殊,可以作为这２个属染色体的分子标记检测其导入小麦、大麦和黑麦后的踪迹,尤其是ｐＬｒ６４７对这２个属专化性更强,应优先选用。另外,结合本研究结果对小麦族有关种属染色体组的进化问题进行了讨论。     

条形柄锈菌赖草专化型和披碱草专化型

通过显微镜观察和人工接种方法,对我国西北地区普遍发生的赖草(Leymus secalinus)条锈病和麦(艹宾)草(Elymus tangutorum)条锈病的病菌进行了系统鉴定。结果发现,赖草条锈病菌和麦(艹宾)草条锈病菌均不能侵染所有小麦条锈菌鉴别寄主及感病品种,它们和小麦条锈菌各有不同的寄主范围和主要寄主,在孢子尺度、夏孢子芽孔数目、有无一室冬孢子等方面的一些差异尚不足以达到变种级别。因此,赖草条锈病菌和麦(艹宾)草条锈病菌应分别属于条形柄锈菌的两个新专化型,即赖草专化型(Puccinia striiformisWest.f.sp.leymi)和披碱草专化型(P.striiformis West.f.sp.elymi)。     

导入大赖草DNA小麦后代的变异性状分析

外源大赖草ＤＮＡ直接导入普通小科,诱导小麦籽粒蛋白质组成及过氧化物酶,酶酶、超氧化物歧化酶同工酶谱带发生了显著变化,蛋白质分别增加了４４,６７,８５ｋｕ新组分,蛋白质和氨基酸含量分别提高１６．８２％,１５．６２％,赖氨酸增长４２．９４,同工酶不同程度出现了差异谱带,酶带缺失酶活性增减的明显变化,导入ＤＮＡ的变异上麦的籽粒色泽、硬度,胚乳粉质等生物学性状都有一些改变,其变异现象在连续后代中依然表达。     

新疆大赖草DNA导入普通小麦获得大穗品系

用花粉管通道法将新疆的大赖草成都主普通小麦花培品系７６１从转化的Ｄ３和Ｄ４代变异中重申选出大穗（主穗长大于１４ｃｍ）,多穗（主穗粒数大于６０粒）品系５０个,并能稳定遗传和正常结实,各品系连续多年种植,在穗长、穗粒数和粒重上表现突出。经对供体、受体和转化后代进行酯酮同工酶和ＲＡＰＤ分析,证明供体ＤＮＡ片段已进入受体引起ＤＮＡ重组。     

新疆大赖草DNA导入普通小麦获得大穗品系

用花粉管通道法将新疆的大赖草 DNA导入普通小麦花培品系 761 ,从转化的 D3和 D4代变异中筛选出大穗(主穗长大于 1 4cm)、多穗 (主穗粒数大于 60粒 )品系 50个 ,并能稳定遗传和正常结实 ,各品系连续多年种植 ,在穗长、穗粒数和粒重上表现突出。经对供体、受体和转化后代进行酯酶同工酶和 RAPD分析 ,证明供体 DNA片段已进入受体引起 DNA重组     

利用小麦SSR标记追踪大赖草染色体Lr.2、Lr.7、Lr.14及其片段

定位于小麦7个部分同源群上的337对SSR引物中有113对SSR引物可检测到大赖草与普通小麦基因组间多态性，对小麦一大赖草Lr．2、Lr．7和Lr.14的异附加系和易位系的进一步分析表明，小麦7BL上的SSR引物gwm112在大赖草染色体Lr．2上具有特异扩增位点，可用来追踪Lr．2；5AS上的SSR引物gwm205、5AL的gwml56和5DL上的gwm212在Lr．7和Lr．14中均有特异扩增产物，可用于追踪Lr．7和Lr．14；而7AL上的SSR引物gwm63仅在大赖草染色体Lr．7上具有扩增位点。这不仅揭示了Lr．7可能存在第5和第7部分同源群染色体重排，而且也表明将引物gwm205、gwm156、gwm212与gwm63相结合可分别追踪大赖草Lr.7和Lr．14染色体及其片段。利用这些SSR引物可追踪同一植株中不同的大赖草染色体；与簇毛麦染色体6V上的SCAR标记相结合，能追踪同一植株中的大赖草和簇毛麦染色体片段。     

新疆大赖草DNA片段导入春小麦761转化后代的细胞核型分析

利用野生资源创造小麦新种质,对小麦育种工作具有重大意义.近年来,新疆农科院与中国科学院新疆分院协作攻关,利用花粉管通道技术,成功地将新疆大赖草[Leymus racemosrrs (Lam.)Tzvel] DNA导入小麦,获得广泛变异,其中超大穗类型已稳定遗传(平均穗长15 cm,最长达20 cm).本文仅报道体细胞核型分析初步探讨之结果.     

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。     

将大赖草种质转移给普通小麦的研究：V.三个普通小麦—大赖草…

利用形态特征的观察，根尖细胞有丝分裂中期染色体计数，花粉母细胞减数分裂中期Ｉ（ＰＭＣＭ１）染色体构型分析以及Ｃ－分带，从普通小麦与大赖草（ＬｅｙｍｕｓｒａｃｅｍｏｓｕｓＬａｍ）杂种回交后代中选育出３个二体异附加系，９５Ｇ０４，９５Ｇ１６和９５Ｇ２３，其ＰＭＣＭ１染色体配对构型分别为０．１６Ｉ＋２０．２５（Ⅱ）＋１．６７Ⅱ０．３５Ｉ＋１８．９５（Ⅱ）＋２．８７Ⅱ和０．１９Ｉ＋２０．０７（Ⅱ）＋１．８     

新麦草(Psathyrostachys juncea)两个高分子量谷蛋白亚基基因上游序列的克隆与分析

应用PCR技术对新麦草PI429801和PI406469的高分子量谷蛋白基因上游序列进行了克隆,得到长度分别为998和1000 bp的HMW-N1和HMW-N2序列。比较发现,HMW-N1与麦类HMW-GS基因上游序列一致性在85%以上,与滨麦(Leymus mollis)序列DQ073542一致性最高,达98%;HMW-N2与麦类HMW-GS基因上游序列一致性在81%以上,与二角山羊草(Aegilops bicornis)序列AY611726一致性最高,达98%。系统进化分析表明,HMW-N1与含Ns染色体组的赖草属物种的同源基因序列DQ073551、FJ600498和DQ073546亲缘关系最近,HMW-N2却与含D染色体组节节麦和普通小麦的同源基因序列FJ008134、AY248704和DQ537337以及含S染色体组的山羊草物种的同源基因序列AY611726、AY611721和AY611724的亲缘关系较近。同时,HMW-N1和HMW-N2也具有E-box、N-box、partial Enhancer、complete Enhancer、TATA-box和Start等高分子量谷蛋白基因启动子区域的典型特征。本研究结果可为新麦草高分子量谷蛋白基因的克隆提供帮助,对从新麦草属以及其他小麦近缘属物种中分离未知高分子量谷蛋白基因有参考价值和借鉴意义。     

氮肥对新麦草穗颈解剖性状的影响

研究氮肥对新麦草穗颈的解剖性状影响,结果表明:(1)增施氮肥能够增加新麦草穗颈维管束的面积、韧皮部的面积,并且随着施氮量增加而增大,但茎壁/横切面积、维管束总面积/茎壁面积与施氮量无关;施用氮肥能增加韧皮部在维管束的比例。(2)新麦草种子千粒重与穗颈维管束横切面积呈极显著正相(r=0.949 3**);小花/小穗因子与韧皮部面积、导管面积也呈极显著正相关,相关系数分别为0.9877**、0.9975**;种子数/小穗因子与韧皮部面积、导管面积呈显著相关,相关系数分别为0.8421*、0.8919*。     

猬草属与其近缘属物种的RAPD和ISSR分析

对猬草属及其近缘属(新麦草属、赖草属)物种11种1变种共13份材料进行了RAPD和ISSR分析。聚类分析结果表明:①新麦草属物种和赖草属物种各自聚类在一起;②猬草属模式种Hystrixpatula与其他猬草属物种间存在明显的遗传差异;③Hystrix coreana、H.duthiei ssp.duthiei和H.duthiei ssp.longearistata与含Ns基因组的新麦草属物种及具NsXm基因组的赖草属物种聚在一起。以上结果与细胞学结果类似,表明H.patula与其他猬草属物种存在较大的遗传变异,而H.coreana、H.duthiei ssp.duthiei和H.duthiei ssp.longearistata与新麦草属及赖草属物种具有较近的亲缘关系。两种标记得到的Jaccard遗传相似系数和遗传聚类图基本一致,但ISSR引物扩增的多态性高于RAPD标记,且PCR扩增反应优于RAPD反应。RAPD和ISSR标记可作为评价小麦族物种遗传多样性和亲缘关系的分子标记技术。     

大赖草总DNA转化小麦叶片mRNA差异显示技术中总RNA提取和反转录活性研究

[目的]研究大赖草总DNA转化小麦叶片mRNA差异显示技术中总RNA的质量及反转录活性。[方法]在大赖草总DNA转化小麦幼苗叶片mRNA差异显示相关试验中,利用改进的TRIzol法,从幼苗叶片中提取总RNA,紫外光谱分析,1.2%琼脂糖电泳检测,并进行随机引物RT-PCR扩增。[结果]OD260 nm/OD280 nm比值为1.95～1.98;总RNA和RT-PCR电泳条带均表现出整齐、清晰。[结论]获得的总RNA质量好、纯度高,有很高的反转录活性,完全适合于进一步的分子生物学研究。     

大赖草DNA导入小麦获得大穗株系育性及其细胞学初步研究

对大赖草DNA导入小麦后代中选出的部分大穗材料,进行了育性和花粉母细胞(PMC)减数分裂的细胞学鉴定.结果表明:人工套袋自交不育率平均高达93.01;,天然异交不育率为36.4;～100;;减数分裂后期出现了桥、环及落伍染色体,这些异常现象说明了转化后代的染色体结构发生了变化,大赖草DNA片段已整合到染色体上;DNA片段的导入产生单价染色体,这是遗传学上的新问题,其原因尚需进一步研究确定.     

大赖草染色体对小麦农艺性状和抗病、耐热性的效应研究

【研究目的】明确大赖草染色体对小麦农艺性状、抗病性和耐热性的效应,为进一步利用大赖草优异基因提供理论依据。【方法】通过黄矮病、白粉病、条锈病人工接种或自然发病鉴定抗病性,以分期播种模拟高温胁迫环境,通过千粒重变化评价耐热性,收获后调查农艺性状、再生性,对小麦-大赖草二体附加系、代换系和亲本‘中国春’进行农艺性状效应鉴定。【结果】结果表明,10个异染色体系苗期对白粉病菌株E09均表现高感,温室成株期白粉病抗性好于对照普通小麦‘中国春’;对条锈病抗性表现均优于‘中国春’。大赖草H染色体有增加穗长、小穗数、提早抽穗期、增加黄矮病抗性的正向效应。大赖草H、A染色体具有增加耐热性的正向效应;大赖草J染色体对粒长、粒宽和粒厚均有正向效应。大赖草A、L染色体含有控制芒的基因,大赖草F具有再生性和复小穗基因,【结论】10份异染色体系中未发现含高抗小麦白粉病基因的大赖草染色体,大赖草附加系DALr#A、DALr#F、DALr#H、DALr#J可用于小麦农艺性状、抗黄矮病、条锈病和耐热性的改良。     

猬草属及其近缘属种子胚乳细胞多样性研究

对小麦族猬草属、赖草属、新麦草属、拟鹅观草属、披碱草属和Lophopyrum共6属20份材料的胚乳细胞特征进行解剖观察,发现不同属种植物种子胚乳细胞存在丰富的多样性,不同物种的胚乳细胞在大小、形状和数量上均表现出差异,但不能很好地反映种以上的组、属以及基因组间的差异。     

萝卜与芥菜远缘杂交新品种的选育研究

以萝卜不育系为母本,雪里蕻、大头菜和多裂叶芥为父本,在温室通过蜜蜂进行远缘杂交,并获得杂交种。经过田间种植淘汰掉假杂种,获得一株叶形明显变异的品种,对其自交,其分离成7个类型品系。选取较稳定的"萝芥4号"品系观察了其生长形态、下扎趋势以及根系分布特性,分析了早期生长过程中品种间的相似性,同时针对"萝芥4号"及对照品种进行营养成分分析。采用"武A"雄性不育系与"萝芥4号"配制杂交组合,获得叶片性状遗传稳定、肉质根杂交优势明显的组合,该组合十分适合腌制加工。     

紫花苜蓿和印度芥菜对土壤中铅的吸收特性研究

[目的]研究紫花苜蓿和印度芥菜对土壤中铅的吸收特性。[方法]采用盆栽试验,土壤中铅离子浓度为0、100、500、1 000、2 000、3 000 mg/kg干土,测定紫花苜蓿、印度芥菜地上部和根部的铅含量,计算铅的迁移总量、根系耐性指数、富集系数。[结果]随着铅离子浓度的增加,2种植物地上部对铅的迁移总量上升,且印度芥菜对铅的迁移总量较大。2种植物的根系耐性指数在3 000 mg/kg处理下小于1,其他处理下大于1。2种植物的根部铅富集系数在各处理下均大于地上部,且印度芥菜的铅富集能力大于紫花苜蓿。2种植物根部和地上部的铅含量均与土壤中铅添加量呈显著的线性相关。[结论]紫花苜蓿和印度芥菜对土壤中的铅均具有较强的富集作用。