野生二粒小麦种子休眠特性分析

为给野生二粒小麦资源利用提供依据,对分别来自以色列北部湿润山区的Mt.Hermon、北部加利利(Galilee)附近地区的Gamla、Ammiad和Tabigha、中部山地区的Mt.Gerizim以及南部内盖夫沙漠北缘的J'aba地区的6个自然群体野生二粒小麦种子的休眠与萌发特征进行了研究.结果表明,以色列野生二粒小麦成熟的种子均具有明显的休眠习性;高温(40℃)储藏可加快野生二粒小麦种子的后熟过程,从而可以迅速地打破种子的休眠;不同群体野生二粒小麦休眠的程度不相同,由深至浅其休眠顺序为:Mt.Gerizim＜Mt.Hermon＜J'aba＜Ammiad＜Tabigha＜Gamla.进一步的方差分析结果显示,同一小穗上,上、下部两粒种子的休眠和萌发特性也存在着极显著的差异.     

硬粒小麦和野生二粒小麦高分子量谷蛋白亚基的遗传多样性

为了解硬粒小麦和野生二粒小麦的高分子量谷蛋白亚基（HMWGS）组成及优质亚基的分布特点,并对其多样性进行分析,利用SDS聚丙烯酰胺凝胶电泳（SDSPAGE）对32份硬粒小麦和75份野生二粒小麦共107份材料的HMWGS组成进行了分析。结果表明,Glu1位点共有27种等位基因,其中GluA1位点4种,GluB1位点23种;亚基null和6+8在各自的位点上出现频率最高,分别达到38.84％和16.82％;其亚基组成类型共有47种,主要为1/6+8,频率达7.48％;同时筛选出33份含有1、2*、13+16、14+15、17+18等优质亚基的材料,可作为优质基因源。多样性分析结果表明,在GluA1和GluB1位点以及HMWGS组成上,野生二粒小麦的多样性都大于硬粒小麦。另外,在材料GW2、GW4中发现未命名的新亚基。     

野生二粒小麦叶绿体基因RNA编辑位点的预测、鉴定与分析

RNA编辑是高等植物叶绿体基因转录后表达调控的一种重要方式。为了解野生二粒小麦叶绿体基因RNA编辑的组成及其与其他麦类作物的异同,通过生物信息学预测结合RT-PCR的方法,对野生二粒小麦叶绿体基因的RNA编辑位点进行了预测和鉴定。生物信息学预测共发现了分布于15个基因上的35个编辑位点,均为C到U的转换,其中ndhB基因包含的编辑位点数量最多,达9个;在此基础上,随机选取5个基因对其编辑位点进行了测序验证,结果共鉴定了18个C→U的编辑位点;进一步对编辑后编码蛋白的二级结构和跨膜结构域进行了预测,发现编辑后所有基因均发生了二级结构的改变,但只有ndhB基因的跨膜结构域发生了改变;最后,将确定的野生二粒小麦叶绿体基因RNA编辑位点与7个禾本科物种的RNA编辑位点进行比较,共发现17个编辑位点在这些种间具有保守性,相比于其他物种,野生二粒小麦与普通小麦和粗山羊草具有更相似的编辑位点组成。     

野生二粒小麦醇溶蛋白遗传多样性分析

为了进一步开发野生二粒小麦遗传资源，丰富我国小麦改良的遗传基础，对来自以色列16个地区的133份野生二拉小麦醇溶蛋白位点的遗传多样性进行了分析，并对其与务锈病抗性和播种～抽穗天数的关系进行了分析。结果发现，供试的133份野生二粒小麦共有122种谱带类型，电泳共分离出77务不同的带纹；谱带在α、β、γ、ω四个区差异较大，分别为38、83、72和87种，表明野生二粒小麦的醇溶蛋白具有较丰富的遗传多样性。比较分析发现，野生二粒小麦醇溶蛋白的遗传多样性与材料的来源地有关；来源于同地区的材料间务锈病抗性及播种～抽穗天数均较为接近，而且条锈病抗性和播种～抽穗天数与醇溶蛋白的遗传距离均有一定关系。     

西藏半野生小麦粒型性状的QTL定位

为了解西藏半野生小麦粒型性状的QTL差异,以西藏半野生小麦Q1028和郑麦9023(ZM9023)杂交后获得的重组自交系群体为试验材料,于2012、2013和2015年分别在四川农业大学温江试验田种植,对其粒型性状(粒长、粒宽、粒厚、长宽比、籽粒大小)进行遗传分析。结果表明,重组自交系群体粒型性状均呈正态分布,对籽粒大小的影响依次为粒宽、粒厚、粒长。在三个年度环境中,总共检测到33个控制小麦粒长、粒宽、粒厚、籽粒大小和长宽比的QTL位点。其中,13个控制粒长的QTL分布在1B、2B、2D(3个)、3A、4A、5B、6A、6B、7A(3个)染色体上,每个位点对表型变异的贡献率为5.37%~11.57%。6个控制粒宽的QTL分布在2B、2D、4A、5B、6A、7A染色体上,可以解释表型变异的6.43%~12.69%。3个控制粒厚的QTL位于2B和2D(2个)上,表型贡献率分别为12.75%、10.00%和8.49%。9个控制籽粒大小的QTL分别位于2B、2D(2个)、4A、5B、6A、7A(3个)染色体上,单个QTL可解释6.26%~14.69%的表型变异。另外,本研究还在2B、2D、4A、5B、6A、7A染色体上共发现7个QTL富集区,这些染色体上的QTL和富集区与籽粒性状密切相关,在育种中值得关注。其中,2B染色体上XwPt-3561~XwPt-6932分子标记区间内有控制粒长、粒宽、粒厚、籽粒大小的遗传位点,6A染色体上标记wpt-730109与wpt-7063之间有控制增加籽粒宽度和籽粒大小的位点。     

以色列野生二粒小麦苗期抗病性鉴定

野生二粒小麦是小麦抗病育种的重要资源库之一。为了了解野生二粒小麦对我国小麦白粉病和锈病的抗性表现，通过接种试验对采自以色列16个不同地区的152份野生二粒小麦材料进行了白粉病和条锈、叶锈病的苗期抗性鉴定。结果表明，其中有86．8％的材料对小麦白粉菌15号小种表现高抗，对小麦条锈菌小种条中29、31、32的抗性主要集中在来自Mt．Hermon地区的材料上。所有鉴定材料均不抗小麦叶锈菌小种THT和PHT。由于野生二粒小麦与普通小麦杂交比较容易，因而其抗病性可通过杂交和回交向普通小麦转移，可进一步丰富我国小麦抗病育种的抗源。     

野生二粒小麦高分子量谷蛋白亚基的多态性分析

采用十二烷基磺酸钠 -聚丙烯酰胺凝胶电泳 (SDS- PAGE)方法 ,对 172份来自以色列的野生二粒小麦的高分子量谷蛋白亚基 (HWM- GS)组成进行了鉴定和分析。结果发现 ,这 172份野生二粒小麦 1B染色体上的HMW- GS有 19种变异类型 ,比普通小麦 1B染色体上 HMW- GS的变异类型丰富得多 ,其中有 8种 (6 * 8* ,6 8* ,2 2 ,6 * 8,7* 9,7* 9* ,7* 8* ,7* 8)为普通小麦中不常见类型 ,各个亚基的分布频率不同 ,17 18亚基分布频率最高 (2 9.6 5 % ) ,并且存在 3种普通小麦中不存在的特殊亚基 (图 1中加 ?的类型 ) ;1A染色体上的 HMW- GS有4种变异类型 ,其中一个亚基 (自定义为 1* )以前未见报道。发现野生二粒小麦 HMW- GS组成中 Glu- B1位点的 17 18亚基和 Glu- A1位点的 1亚基出现频率比普通小麦中出现的频率高。这些试验数据可为野生二粒小麦上特异HMW- GS的进一步研究与利用提供理论依据。     

以色列地中海沿岸野生二粒小麦苗期抗条锈性的鉴定与分析

为进一步挖掘新的小麦抗条锈病种质资源基因,利用流行于中国和以色列的4个小麦条锈病生理小种对以色列地中海沿岸相对较湿润的Beit-Oren、Bat-Shelomo以及Givat-Koach地区的野生二粒小麦30个基因型,分别进行了苗期抗条锈性鉴定,并分析其抗锈性差异.结果表明,来源于地中海沿岸3个地区的野生二粒小麦中有7个基因型对不同条锈病生理小种表现出了抗性水平,其中来自于Bat-Shelomo群体的基因型6-22,对国内流行生理小种条中32和以色列流行生理小种5006均表现出了较强的抗性,可作为新抗病基因材料加以研究和利用.     

野生二粒小麦根中干旱响应蛋白的分离与鉴定

为了解野生二粒小麦响应干旱胁迫的调控机制,分析了干旱胁迫下小麦根的相对含水量、丙二醛、脯氨酸和过氧化氢含量,采用双向电泳(2-DE)结合MALDI-TOF-TOF-MS方法分离和鉴定了野生二粒小麦根中干旱响应蛋白的变化。结果表明,随着干旱处理时间的延长,野生二粒小麦根的相对含水量下降,脯氨酸含量先上升后降低,过氧化氢含量和丙二醛含量上升;复水后的野生二粒小麦根的相对含水量、脯氨酸含量有所升高,但未达到对照的水平。通过对干旱处理6d后根系的总蛋白进行双向电泳分离和MALDI-TOFTOF生物质谱鉴定,成功鉴定出26个差异表达蛋白,13个上调表达,13个下调表达。26个差异表达蛋白的功能主要涉及信号传导、氧化解毒、碳代谢、能量代谢、蛋白质生物合成及细胞骨架稳定。推测野生二粒小麦为适应干旱胁迫,通过根部感应胁迫信号,并传导至细胞内,影响小麦根中蛋白质的生物合成、氨基酸代谢、碳水化合物代谢、细胞骨架形成;通过抗氧化酶系统和抗氧化物质的作用,将过多活性氧加以清除;通过增加胞内脯氨酸含量,降低根中水分损失。     

野生二粒小麦NBS-LRR类抗病基因家族的鉴定及其表达分析

野生二粒小麦(Triticum dicoccoides L,2n = 4x =28,AABB)是普通小麦遗传改良的重要种质和基因库.抗病基因(resistance gene,R基因)是植物体内广泛存在的抗性基因,通常具有NBS(nucleotide-binding site)和LRR(leucine-rich-repe...     

52份波兰小麦种子性状分析

为了解波兰小麦籽粒及其品质性状,对52份波兰小麦品种籽粒性状进行了测定,并对其品质性状间的相关性进行了分析.结果 表明:(1)供试波兰小麦籽粒千粒重变异系数最高为42.27％,其次为粗蛋白、湿面筋含量,变异系数分别为11.47％和11.74％;较高原448,10号的籽粒千粒重提高46.95％,20号的粗蛋白含量提高10...     

伊斯帕汗小麦NAM-B1基因序列与蛋白质含量变异的分析

野生二粒小麦(Triticum dicoccoides Krn.,AABB,2n=4x=28)NAM-B1基因的表达可以加速植株衰老,促进叶片营养向籽粒转移,提高籽粒蛋白质、铁、锌等物质含量。本研究采用同源克隆方法从6份伊斯帕汗小麦(T.ispahanicum Heslot,AABB,2n=4x=28)中克隆得到5个NAM-B1基因。它们具有典型的NAM基因核苷酸结构特点,均含有3个外显子和2个内含子。与已报道的NAM-B1基因比对分析发现,居群PI330548中的NAM-B1基因因核苷酸序列上第11位点T的插入而引起移码突变,具有无功能型基因的结构特征,其他4个则具有功能类型基因的结构特征。4个功能类型NAM-B1基因的推导氨基酸序列一致性高达99.7%,它们之间仅有5个氨基酸的变异。供试的6份伊斯帕汗小麦之间籽粒蛋白质含量(GPC)存在显著差异。与高GPC材料PI346782相比,低GPC材料PI572904的NAM-B1基因编码氨基酸序列中存在2个位点的变异,分别为NAC域内的C亚区第88位Q→R和TAR区域第364位P→R的替换。推测伊斯帕汗小麦GPC的变异与其NAM-B1基因的这些突变存在一定关系。     

Grain weight response to foliar diseases control in wheat (Triticum aestivum L.)

Foliar diseases are the main biotic restriction reducing yield in wheat crops affecting both, grain number and/or grain weight, depending on developmental stage at which infection occurs (pre- or post-anthesis, respectively). Grain weight reductions due to foliar diseases were widely reported in the literature mostly associated with decreases on radiation interception during the grain filling period. However, different evidences in wheat showed variations on grain weight responses when fungicide was applied during the grain filling period, probably associated with the timing of fungicide application or with the amount of available resources per grain set when fungicides are applied. The present study was designed to determine the causes of grain weight reduction due to foliar diseases complex (including leaf rust, Septoria leaf blotch and tan spot) in wheat crops growing under contrasting agronomic and environmental conditions (i.e. different years, locations, cultivars and N supply). The experiments were carried out during 4 years under field conditions in different locations of Argentine and France. Five different commercial wheat cultivars were sown on early and late sowing dates; and two contrasting N availability and two fungicide treatments (protected and unprotected) were applied. Grain number was not affected by foliar diseases as their appeared after anthesis. Grain weight was strongly, poorly or not affected by foliar diseases and was not associated individually with both, the sink size and the source size. However, when the grain weight response due to fungicide application was plotted against the healthy area absorption per grain (HAA_G), a significant negative association (r² = 0.81; p < 0.0001) was found for the Argentine experiments. When the HAA_G was corrected by the grain weight potential (HAA_GW) all experiments conduced in Argentine and in France fit well to a common negative linear regression (r² = 0.74, p < 0.0001) for the relationship between grain weight variation and HAA_GW demonstrating that grain weight potential is an important feature to consider in diseases control programs. Foliar diseases forced the crop to use the accumulated reserved increasing the utilization rate of the water soluble carbohydrates (WSC_UR), depleting as a consequence the water soluble content at physiological maturity (WSC_PM) in all experiments. The association between WSC_UR and the healthy area absorption per grain corrected by grain weight of healthy crops (HAA_GW) suggest that foliar diseases in wheat cause source limitation, forcing to the crop to use the WSC reserve which could be insufficient to fill the grains previously formed.     

小麦DNA去甲基化酶基因全基因组鉴定及其在籽粒发育中的表达分析

DNA去甲基化酶（dMTase）是一种高度保守的表观遗传修饰因子,涉及许多生物学过程,包括生长发育、应激反应和次生代谢。本研究基于小麦基因组数据,对小麦 DNA去甲基化酶基因（TadMTase）进行了全面鉴定和生物信息学分析。结果表明,小麦基因组中包含18 个TadMTase基因,分布于小麦15条染色体上。系统进化分析将TadMTase分为 ROS、DML3、DML4 和 DML5等 4个亚家族,亚家族之间的TadMTase基因序列长度和内含子数量存在差异,但同一个系统进化树分支中的亚族成员具有高度相似的基因结构、保守 motifs 和结构域,为植物dMTase基因家族的直系同源基因,在进化方面具有保守性。亚细胞定位预测TadMTase均定位于细胞核中;通过与小麦祖先物种的进化及共线性分析,发现在小麦异源六倍体形成过程中存在部分TadMTase基因丢失;TadMTase基因家族启动子区域包含大量光信号、植物激素、胁迫响应和生长发育等相关顺式作用元件;转录组数据分析表明TadMTase基因在不同组织器官和籽粒发育不同时期表达模式不同,有一定的组织特异性。进一步RNA-Seq和荧光定量PCR分析表明TaROS1b-1A.1和TaROS1a-5A/D分别在籽粒的种皮和胚乳发育时期显著上调表达,且在强筋和弱筋小麦品种中表达存在差异。结果为TadMTase 基因在调控小麦籽粒生长发育及其品质形成中的调控机制提供参考。     

乌拉尔图小麦WOX基因的克隆与表达分析

WOX基因家族是一类植物特有的转录因子基因家族,在植物的生长发育过程发挥重要作用。本研究通过同源克隆的方法,得到乌拉尔图小麦(Triticum urartu)WOX基因家族的6个成员: TuWOX1、 TuWOX2、 TuWOX3、 TuWOX4、 TuWOX5和 TuWOX3a。生物信息学分析表明, TuWOX2、 TuWOX3和 TuWOX3a属于WUS支/进化支, TuWOX4属于古老支, TuWOX5属于中间支。除这三个分支外, TuWOX1自成一支,说明在乌拉尔图小麦中可能出现了不同功能的WOX家族基因。利用qRT-PCR技术对得到的WOX基因在乌拉尔图小麦不同组织的表达模式以及幼苗在不同非生物胁迫处理下的表达情况进行了分析,结果表明,WOX基因在乌拉尔图小麦各组织中均有表达,但在不同组织中的表达量差异较大,说明WOX基因在不同的组织中发挥作用;非生物胁迫条件下WOX基因表达水平发生了变化,表明其可以响应外界的胁迫。     

野生二粒小麦抗条锈病基因 YrH52的RGA分子标记

为开发与野生二粒小麦抗条锈病基因YrH52紧密连锁的分子标记,并为该基因的克隆及应用奠定基础,运用RGA (Resistance gene analog) 分子标记法,以 YrH52定位作图F₂群体形成的F₄抗性和感病基因池（Gene pool）及其亲本（抗病材料H52与感病材料Ldn）进行多态性筛选分析,共获得17个RGA分子标记。使用已有的遗传图并进行MultiPoint分析,构建了由与抗性（H）和感病(L) 两个亲本对应的显性位点组成的两个遗传图,即H遗传图和L遗传图。在H图中, YrH52与10个RGA标记,即 X_uhw3, X_uhw17, X_uhw18, X_uhw23, X_uhw36, X_uhw38, X_uhw46, X_uhw59, X_uhw62 和 X_uhw73 紧密连锁, 其中 X_uhw23 标记为共显性分子标记,连锁距离为1.0 cM。在L图中,发现 X_uhw57, X_uhw68, X_uhw189, X_uhw192及其 X_uhw23与 YrH52 相聚成簇（Cluster）。本研究结果说明RGA分子标记结合集群分离分析法 （Bulked segregant analysis,BSA）是一种快速开发与小麦抗病基因紧密连锁标记的有效方法,对小麦抗条锈病分子育种和抗病基因的克隆具有促进作用。     

基于生物信息学的小麦ALAD基因的鉴定和分析

5-氨基乙酰丙酸脱水酶(δ-aminoaevulinic acid dehydratase,ALAD)是生物体所有四吡咯化合物生物合成所必需的酶。为了给ALAD基因功能研究奠定基础,本研究根据模式植物拟南芥和水稻的ALAD基因序列,利用生物信息学手段对普通小麦ALAD基因进行鉴定和分析。结果表明,普通小麦有6个ALAD基因,其中TaALAD-A1、TaALAD-B1和TaALAD-D1基因位于第七同源群染色体长臂,而TaALAD-A2、TaALAD-B2和TaALAD-D2基因位于第六同源群染色体短臂。6个ALAD基因均含有保守的ALAD结构域,但系统发育分析中可分为2组。转录组数据表达分析结果显示,TaALAD-1基因在各个组织中的表达量均高于TaALAD-2,但两者在叶片中的表达量均最高。干旱胁迫对小麦TaALAD-1和TaALAD-2的表达几乎无影响;TaALAD-1的表达量在热胁迫1h下调,而在热胁迫6h时上调;热胁迫1h和6h对TaALAD-2的表达几乎无影响。通过小麦TILLING数据库分析,6个TaALAD基因都找到了数量不同的突变位点,其中一些突变位点为起始位点突变、无义突变、转录终止位点突变和剪切位点突变,可能影响该基因的功能。     

小麦穗粒数及千粒重主效QTL共定位区QC-7AL的精细定位及遗传效应分析

为了研究小麦7AL染色体上与穗粒数及千粒重相关的基因位点及其遗传效应,对小麦穗粒数及千粒重主效QTL共定位区QC-7AL进行了精细定位及遗传效应分析。结果表明,QC-7AL主要位于小麦7AL染色体的IWA7406～IWA5913标记区间,长度为3.1cM,对应的物理距离约为5.63 Mb,其中包含了473个SNP标记和81个基因。QC-7AL对穗粒数和千粒重具有明显相反的遗传效应,其遗传效应分别为9.3%～14.3%和8.7%～13.7%。QC-7AL与QC-4BS位点对小麦穗粒数具有明显的互作效应,且QC-7AL位点对穗粒数的遗传效应略大于QC-4BS位点。     

硬粒小麦抗倒性研究

为给硬粒小麦抗倒育种和栽培提供参考,以9份高产型硬粒小麦品种为材料,研究了节间形态及其与抗倒性的关系。结果表明,节间壁厚、髓腔直径及实心度与硬粒小麦的倒伏率密切相关,实际倒伏率与节间壁厚及实心度呈极显著负相关,与髓腔直径呈极显著正相关。基部第2节间的健壮程度与倒伏的关系最为密切。在硬粒小麦抗倒伏育种中应着重提高基部第2节间的质量,选择茎粗适中、实心度较高的类型,提高抗折力,改良抗倒伏能力。品种倒伏指数可作为硬粒小麦抗倒伏性能的评价指标。