粗山羊草(Aegilops tauschii)遗传多样性的研究进展

概述了粗山羊草（Ａｅ．ｔａｕｓｃｈｉｉ（Ｃｏｓｓ．）Ｓｃｈｍａｌ．）的类别和地理分布以及其在山羊草属（Ａｅｇｉｌｏｐｓ）分类中的地位。并从个体、细胞、生化和分子水平上对粗山羊草遗传多样性的研究进展作了系统的综述。这 结果对进一步研究和利用业山羊草以及其它小麦近缘植物具有重要意义。     

染色体定位粗山羊草抗小麦白粉病基因PmAeY1

小麦白粉病是严重影响小麦生产的重要病害之一，利用抗病品种是防治该病最为经济、有效和环境安全的方法。目前已经标记31个小麦抗白粉病基因，但大多数抗性丧失或与不良性状紧密连锁。粗山羊草存在许多小麦抗病基因，它可以扩大小麦抗病基因的基础，提供新的抗小麦白粉病基因的来源。使用分离群体分组分析法（BAS），将抗小麦白粉病E11菌株的粗山羊草材料Y219与感病材料Y169杂交，F1代表现抗病，F2代出现抗感3：1分离，用SSR标记技术，抗病新基因PmAeY1定位在2D染色体上，与Xgwm484、Wmc453、Xgwrrd15和Xgwm157的遗传距离分别是30．4、23．4、6．1和5．5cM。     

粗山羊草高分子量谷蛋白亚基分析

粗山羊草中含有丰富的高分子量谷蛋白亚基的变异类型,山羊草属中的山羊草组(2n=14,DD)是普通小麦(2n=42,AABBDD)D染色体组的供体。并且1D染色体上编码的HMW-GS与小麦烘烤品质最为密切。与普通小麦G lu-D1位点相似,粗山羊草1D染色体上也编码了迁移率不同的两个HMW-GS,但粗山羊草不同种间存在更丰富的HMW-GS变异类型。现在粗山羊草中所发现的HMW-GS远高于小麦,粗山羊草中的亚基类型除了2+12,5+10常见于普通小麦,5+12亚基仅存在于意大利个别小麦品种外,其余为粗山羊草所特有的亚基类型。对粗山羊草进行SDS-PAGE凝胶电泳,并对所提供的粗山羊草的HMW-GS进行鉴定分析,得到一些粗山羊草中所特有的优质亚基类型,其中有目前认为更为优秀的1.5+10亚基,为创造新的人工合成六倍体小麦提供了材料基础。     

粗山羊草间杂交的育性表现及抗病性鉴定

[目的]为了探讨粗山羊草间杂交的育性表现及其后代的抗病性。[方法]利用13份不同产地的粗山羊草进行杂交,在田间用京双16作诱发行,接种北京地区流行的白粉病混合菌株,进行苗期、成株期抗病性鉴定。[结果]从杂交结果看,亚种内杂交率较高,为14.15%～83.33%,而亚种间杂交率较低,为0～8.33%,因此可以判断粗山羊草亚种之间存在着生殖隔离。通过对抗病粗山羊草Y192与感病Y2272的杂交后代进行小麦白粉病抗病性鉴定,发现抗病基因是由显性单基因控制的。[结论]该结果为进一步研究小麦白粉病抗病基因奠定了基础。     

粗山羊草抗条锈病遗传分析及抗病基因SSR标记

为筛选出粗山羊草中抗小麦条锈病基因,选用38份来自不同产地的粗山羊草,鉴定抗病情况。离体叶鉴定发现9份材料对条中29和条中31免疫,5份材料高感或中感,其余材料抗病级别不一;大田混合菌株鉴定发现有19份材料全生育期免疫,与离体叶鉴定中全免疫的材料相同,其中有10份材料苗期感病但成株期抗病,其余材料抗病级别不一。粗山羊草亚种之间杂交发现结实率相差较大,结实率0-83.33%,有2个组合出现杂交不育,亚种间出现生殖隔离。从粗山羊草[Aegilops tauschii（Coss.）Schmal]Y201/Y2272杂交后代中鉴定出1个抗小麦条锈病基因,暂定名为YrY201。应用SSR分子标记和分离群体分组法（BSA）筛选到Xgwm273b、Xgwm37和Wmc14标记,与该基因之间的遗传距离分别为11.9、5.8和10.9 cM.根据连锁标记所在小麦微卫星图谱的位置,YrY201被定位在7DL染色体上。分析YrY201基因所在染色体的位置、抗病性特征,认为YrY201是一个新的显性抗小麦条锈病基因,并可用于分子标记辅助选择。     

粗山羊草细胞质对普通小麦细胞核的遗传效应

将粗山羊草细胞质导入普通小麦 ,研究其对普通小麦细胞核的遗传效应。结果表明 ,粗山羊草细胞质对普通小麦开花习性具有优良的作用 ;能增加小麦的株高 ,提高小穗数、穗粒数、结实率和发芽势 ,但延迟小麦的生育期 ;对其他性状影响不显著 ;粗山羊草细胞质对普通小麦细胞核之间有一定的核质杂种优势。     

普通小麦与粗山羊草正反杂交研究

【目的】研究普通小麦与粗山羊草杂交后的成胚率、成苗率及F1代的田间表现,为提高小麦的杂交成功率提供参考。【方法】以小麦矮败不育系(RH/CS)、中国春、辽春10号3个春性小麦及济南17和济麦20 2个冬性小麦为供试小麦材料,Y122、Y212、Y215为3个粗山羊草材料,先以小麦为母本,粗山羊草为父本构建正交组合,并在去雄后1~5d连续授粉,分析授粉次数对授粉率的影响,再以粗山羊草为母本,普通小麦为父本构建反交组合,分析各组合下胚、胚乳的形成情况;对正交组合进行幼胚拯救后,统计各组合的成胚率和成苗率;并将幼苗移至大田中,观察F1代的田间表现。【结果】小麦反交组合的授粉率(70.32%)远高于正交组合(8.51%),但正交和反交组合均未能形成种子,需要幼胚拯救才能获得后代;重复授粉可以提高授粉率;正交时春麦或者冬麦做母本对胚的形成和成苗率没有影响;胚培养最佳时间为13~18d;组培苗移入大田后成活率极低,仅为5.20%;杂交F1代成活单株有效分蘖数平均为263个。【结论】普通小麦×粗山羊草杂交后授粉2~3次,并于13~18d进行胚培养,可以提高杂交成功率。     

粗山羊草高分子量麦谷蛋白新型亚基的筛选和鉴定

利用SDS -PAGE和Western Blotting分析与鉴定技术 ,从 5 1份粗山羊草中共发现了 2种新型亚基Tx >2和Ty <12 ,被命名为Dx2 1t 和Dy13t;7种亚基组合类型 2 +12、5 +10、2 +10、5 +12、2 1t+10、2 1t+12和 2 +13t,这7种亚基组合的频率分别是 2 7 5 %、2 5 5 %、31 4%、3 9%、2 0 %、2 0 %和 7 8%。已将新型亚基Dx2 1t 和Dy13t的编码基因进行了分子克隆     

粗山羊细胞质对普通小麦细胞核的遗传效应

将粗山羊草细胞质导入普通小麦，研究其对普通小麦细胞核的遗传效应。结果表明，粗山羊草细胞质对普通小麦开花习性具有优良的作用；能增加小麦的株高，提高小穗数、穗粒数、结实率和发芽势，但延迟小麦的生育期；对其他性状影响不显著；粗山羊草细胞质对普通小麦细胞核之间有一定的核质杂种优势。     

波斯小麦-粗山羊草双二倍体Am3抗白粉病特性的基因定位

 对合成的波斯小麦-粗山羊草双二倍体Am3进行了抗叶锈病和白粉病不同生理小种的鉴定。结果表明，在合成的六倍体小麦中，DD组的抗叶锈性受到AABB组的抑制。对Am3进行抗白粉病4号小种的遗传分析和基因定位表明，Am3具1对显性抗病基因，位于2A染色体上。DD组上的抗白粉病基因也受AABB组抑制。但其抑制程度因病害小种的不同而有差异。根据实验结果和文献认为，只要适当选择亲本，并针对一定的病害小种，利用粗山羊草改良普通小麦的抗病性是完全可能的。另外，波斯小麦PS5是值得重视的白粉病抗源。     

粗山羊草抗条锈病鉴定及抗病基因YrY212 SSR标记

【目的】粗山羊草是小麦野生近缘属种,是D基因组的供体,蕴含大量的抗病资源,是进行小麦遗传改良的重要遗传资源,明确其抗病基因的数量、类型、在染色体上的位置以及其与已知抗条锈病基因间的关系,挖掘抗条锈病新基因,为小麦育种提供优良抗病新种质。【方法】用离体叶和田间鉴定方法鉴别来自不同产地的38份粗山羊草的抗条锈病情况,对条锈病抗病性进行遗传分析,并利用SSR分子标记定位粗山羊草中的抗病基因。【结果】离体叶鉴定发现,有9份材料对条中29和条中31菌株免疫,占供试材料的23.68%;有6份材料高感或中感,占供试材料的15.79%,其余材料抗病等级不一致。田间混合菌种鉴定结果表明,有19份材料免疫,其中10份材料苗期感病但成株期抗病,占供试材料的26.32%。从粗山羊草(Aegilops tauschii (Coss.) Schmal)Y212中鉴定出1个显性抗小麦条锈病基因,暂定名为YrY212。应用分离群体分组法(BSA)筛选到Wmc506、Barc184、Wmc450和Cfd41标记,其与YrY212之间的遗传距离分别为3.0,4.0,7.0和20.0 cM,位于Wmc506和Barc184之间。【结论】根据连锁标记所在小麦微卫星图谱的位置,YrY212被定位在7DS染色体上,分析基因所在染色体的位置、抗病性特征认为,YrY212是一个新的抗小麦条锈病基因。     

粗山羊草（Ae.tauschii）幼苗和根全长cDNA文库构建及其EST注释与比较分析

 【目的】构建小麦D基因组供体粗山羊草根和叶的全长cDNA文库，探讨利用生物信息学方法分析发掘组织特异性表达基因的可行性。【方法】本研究利用Cap-trapper方法构建全长cDNA文库，利用高通量测序技术获得大批高质量EST序列，在基于Linux系统的本地化生物信息学分析平台上对上述EST进行了电子注释分析。【结果】成功构建了粗山羊草根和叶的全长cDNA文库，测序获得根EST序列6 973条和叶EST 6 616条。利用本地化数据分析平台对其进行功能注释。利用GO-Diff软件，发现了两个文库间表达基因的功能差异，找到组织间表达差异显著的基因和组织内特异性表达的基因。【结论】利用构建的全长cDNA测序获得大量EST序列，通过生物信息学方法挖掘差异表达或特异性表达基因的方法是可行的。     

17个粗山羊草品种(系)抗叶锈基因的鉴定

为鉴定17个粗山羊草品种(系)中可能含有的抗叶锈病基因,用10株具有不同毒力的小麦叶锈菌混合菌对17个粗山羊草品种进行成株期抗叶锈性鉴定,筛选出7个在田间对叶锈菌有抗性的材料。用抗叶锈基因Lr1、Lr9、Lr19、Lr21、Lr24、Lr28、Lr29和Lr34的STS、SCAR或CAPS标记对这些品种进行分子辅助鉴定。初步明确粗山羊草CN40033和CN30823中可能含有Lr1基因;CN42471中可能含有Lr9基因;CN30942中可能含有Lr21;供试的17个粗山羊草品种中都不含有Lr19、Lr24、Lr28、Lr29和Lr34。     

偏凸山羊草与硬粒小麦双二倍体杂种的形成及其遗传稳定性

从偏凸山羊草与硬粒小麦杂种双单倍体Ｆ１（ＡＢＤＭ＾Ｖ）的自交和自由授粉后代中，获得了一株由未减烽配子融合而产生的双二倍体，其自交一代在形态和细胞学上都表现分离，单析间体细胞染色体数变动在４９～５５条之间，减数分裂时有较多的单价体和多价体存在，自交二代的植株形态和分离情况基本与自交一代相同，但群体中有分离出少量染色体数较少的植株，其形态明显不同于其它杂种单株而普通小麦非常相近，减数分裂也接近正常，表     

粗山羊草抗白粉病性鉴定及与普通小麦远缘杂交研究

【目的】鉴定粗山羊草对小麦白粉病的抗性,用远缘杂交的方法将其抗病基因转移到普通小麦中。【方法】用离体叶段鉴定和田间鉴定相结合的方法,对来自不同产地的38份粗山羊草进行白粉病抗性鉴定,用普通小麦与粗山羊草配制正反交组合。【结果】38份粗山羊草中,对小麦白粉病免疫和近免疫的材料有9份,占供试材料的23.68%;普通小麦与粗山羊草正、反交均不能正常结实,必须进行幼胚拯救,成胚率分别是8.53%和70.03%,胚拯救率为9.22%,成苗率为0.79%。杂种F1自交不育,与普通小麦回交可正常结实,但BC1自交结实率极低。抗病鉴定和遗传分析表明,粗山羊草Y215含有1对显性抗白粉病基因,并分别在杂种后代BC2F1和BC1F2中获得了细胞学稳定且与供体亲本一致的抗白粉病植株。【结论】来自粗山羊草Y215的抗病基因已通过遗传重组导入普通小麦中。     

高大山羊草和沙融山羊草含有Gc基因的新发现

由栽培二粒小麦和沙融山羊草形成的双二倍体，再和高大山羊草一起，替换了普通小麦细胞质，形成代换系。这个代换系的后代携带两个新的Ｇｃ基因。Ｃ－带分析表明：一个基因位于高大山羊草５Ｓ＇染色体或类似５Ｓ＇的染色体上，而另一个基因，位于沙融山羊草的４Ｓ＇染色体上。     

粗山羊草在小麦遗传育种中的应用研究进展

小麦是世界上第二大粮食作物,对我国粮食供给起到举足轻重的作用。但目前高产、抗病及抗逆性强的小麦品种较少,使小麦的生产受到一定制约。挖掘优异遗传资源,培育高产、优质、抗逆性强的小麦品种是小麦育种的重要任务。粗山羊草是小麦D基因组的供体,蕴含着大量抗病、抗虫、抗逆和改良小麦品质的基因。为挖掘其优异基因用于小麦育种,丰富小麦的遗传资源,对小麦育种工作起到推动或借鉴作用,对粗山羊草在分子水平和抗病、抗虫、抗逆方面的研究进展进行综述,介绍了在储藏蛋白方面的研究情况,以及粗山羊草在小麦育种上的应用。     

卵穗山羊草和柱穗山羊草与普通小麦属间杂种的产生及其育性比较

分别以卵穗山羊草和柱穗山羊草为母本,以普通小麦为父本杂交,将获得的杂种再进行回交和自交,对其育性进行比较研究.结果表明,不同的种或品种做母本其可交配性表现不同,卵穗山羊草的结实率(14.10%和11.96%),比柱穗山羊草高(2.13%和8.47%).杂种胚产生愈伤组织率和幼胚直接成苗率不同.柱穗山羊草/小麦杂种胚愈伤组织诱导率高于杂种胚.卵穗山羊草/小麦的直接成苗率高于柱穗山羊草/小麦.卵穗山羊草/小麦用小麦回交的结实率为3.71%;柱穗山羊草/小麦用小麦回交未结实.卵穗山羊草/小麦自交也能结实,自交的结实率为0.044%,柱穗山羊草/小麦杂种自交没有结实.卵穗山羊草/小麦杂种的育性较柱穗山羊草/小麦杂种强,卵穗山羊草基因通过杂交向小麦转移比柱穗山羊草更容易.     

柱穗山羊草远缘杂交育性的探讨

选用柱穗山羊草分别与普通小麦、硬粒小麦和粗山羊草远缘杂交,发现结实率非常低。远缘杂交后代绝大部分有乳无胚或者有胚无乳;以普通小麦为母本与柱穗山羊草杂交,F1代分蘖率极高,植株性状出现中亲遗传或超亲遗传,杂交种回交或自交结实率非常低。     

硬粒小麦与粗山羊草人工合成六倍体冬小麦新种质研究

为了丰富小麦遗传多样性,解决目前人工合成小麦中成胚成苗率低、遗传信息有限,以及不适合冬麦区种植等问题,以越冬性较好的硬粒小麦(AABB)为母本、粗山羊草(DD)为父本进行杂交,获得单倍体幼胚,经幼胚拯救、春化、染色体加倍,人工合成六倍体小麦(AABBDD).杂交时采用分批播种,授粉后剪穗实验室培养,并根据合成胚的状态随时调整培养基.结果表明,染色体加倍时采用分阶段半根加倍法更容易获得健壮苗,杂交胚的平均成胚率为69.07％,平均成苗率为55.08％,合成小麦的染色体加倍率为85.40％.利用硬粒小麦与粗山羊草人工合成六倍体冬小麦的方法大大提高了合成麦的成胚成苗率,并保证了遗传的多样性.