小偃麦异附加系的细胞学及分子标记鉴定

利用形态学、细胞学、A—PAGE和RAPD方法，对5个小麦-中间偃麦草(Thinopyrum intermedium)双体异附加系Line5、Line6、Line11、Line12和Line13进行了鉴定。细胞学鉴定结果表明，它们根尖细胞染色体数目为2n=44，花粉母细胞减数分裂中期I(PMC MⅠ)染色体构型为2n=22Ⅱ，具有高度的细胞学稳定性；形态学鉴定和A—PAGE电泳分析证明，Line12和Line13可能附加了中间偃麦草第2部分同源群的染色体，Line5和Line6可能附加了中间偃麦草第1部分同源群的染色体；RAPD分析表明，在供试的80个随机引物中，有2个引物S20和S21能够在亲本中间偃麦草和双体异附加系中稳定扩增出特异带型，并可作为异附加系所附加染色体的特异RAPD标记。     

利用PCR技术初步鉴定小麦-加州野大麦异染色体系

为快速鉴定普通小麦与普通小麦—加州野大麦双二倍体杂交、回交后代植株的染色体组成，研究小麦背景中添加的外源染色体与小麦染色体之间的部分同源关系，选用已被定位在小麦7个部分同源群21条染色体上的38个SSR引物对杂种回交后代植株进行PCR扩增。结果表明，其中27个小麦SSR引物在普通小麦与小麦—加州野大麦双二倍体间有多态性扩增，涉及4个部分同源群的11对引物，可在不同杂种回交植株中扩增出与双二倍体相同的多态带纹；根据PCR扩增和细胞遗传学分析的结果，在18个回交后代中初步鉴定出7个可能的异附加系，其中2个二体异附加系、1个端二体异附加系、2个单体异附加系和2个双单体异附加系。所选育的异附加系分别涉及第1、2、4和7部分同源群。     

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。     

大赖草染色体对小麦光合特性和产量性状的效应

大赖草是改良小麦的重要近缘植物,目前已育成多个小麦-大赖草二体附加系和代换系,然而对大赖草染色体的光合效应和对产量性状的效应却研究较少。因此,了解大赖草染色体的效应,对进一步利用大赖草外源基因具有指导作用。通过光合仪测定和产量性状调查,对小麦-大赖草二体附加系、代换系和亲本中国春进行了鉴定,结果表明,10个异染色体系的净光合速率均低于对照普通小麦中国春,但多数差异不显著。大赖草E染色体具有增加水分利用效率的正向效应。大赖草E、J染色体能够提高小麦单穗粒重和千粒重,对提高小麦产量具有正效应。     

中国春-柱穗山羊草杀配子染色体2C附加系与小麦-冰草附加系杂交F2的细胞学特性

 【目的】对5个小麦-冰草附加系与中国春-杀配子染色体2C附加系杂交F2的减数分裂进行观察,分析杀配子染色体在小麦-冰草附加系背景下诱导染色体变异的有效性,为获得小麦-冰草染色体易位奠定基础。【方法】杂交F2植株幼穗减数分裂染色体行为观察采用常规细胞学方法,冰草P染色质的检测采用GISH方法。【结果】杂交F2PMC减数分裂中期普遍观察到多个单价体、多价体以及落后染色体和断片,多数组合观察到染色体桥,个别组合出现单价环状染色体。杂交F2减数分裂染色体存在异常现象：平均36.5%的细胞中有多个单价体,15.8%的细胞含有多价体,31.6%和11.7%的细胞中含有染色体断片和桥,四分体时期存在微核、多裂和四分孢子退化现象。F2植株的自交结实率平均为31.47%。对部分F2植株的减数分裂细胞GISH检测表明,P染色体多为单体附加,有2.7%的植株可能产生染色体易位。【结论】较高频率的染色体断裂和部分配子致死是杀配子染色体诱导变异的典型特征,柱穗山羊草2C杀配子染色体在小麦-冰草附加系背景下能够有效诱导染色体产生结构变异,这种诱变作用和频率在不同附加系背景下存在差异。     

普通小麦─大赖草6N二体异附加系的选育与鉴定

根据花粉母细胞减数分裂中期Ⅰ染色体配对情况及染色体Ｃ－分带，在中国春－大赖草杂种回交后代中选育出１个稳定的二体异附加系９２Ｇ４６０。通过分析亲本及９２Ｇ４６０的苗期叶片ＧＯＴ同工酶酶谱表型，推测９２Ｇ４６０中临时编为第１１号的大赖草染色体来自Ｎ染色体组，该染色体携有属于第６部分同源群的同工酶结构基因Ｇｏｔ－Ｎ２，故可以将大赖草中临时编为第１１号的染色体命名为６Ｎ。     

普通小麦-华山新麦草矮秆种质B62的分子细胞学鉴定

【目的】对普通小麦(Triticum aestivum L.)品种7182与华山新麦草(Psathyrostac hyshuashanica)杂交后代中选育的矮秆种质B62进行农艺性状考察和外源遗传物质检测。【方法】以普通小麦-华山新麦草矮秆种质B62为材料,在田间农艺性状考察的基础上,采用细胞学及基因组原位杂交(根尖与花粉母细胞中期Ⅰ)技术,检测B62中的华山新麦草遗传物质。【结果】根尖细胞学鉴定表明,B62染色体条数为44条;根尖细胞染色体原位杂交(GISH)表明,B62携带2条华山新麦草染色体;花粉母细胞减数分裂Ⅰ中期染色体GISH结果显示,2条外源染色体能够配对,说明2条异源染色体是华山新麦草的1对同源染色体。【结论】矮秆种质B62为普通小麦-华山新麦草二体异附加系,其农艺性状优于其小麦亲本7182。     

大白菜-结球甘蓝5号二体异附加系的选育及鉴定

【目的】获得稳定遗传的大白菜-结球甘蓝二体异附加系。【方法】以大白菜-结球甘蓝5号单体异附加系为材料,对其自交后代进行细胞学及SSR鉴定。【结果】37株自交后代中2n=22植株的比率为10.81%,通过对4个2n=22的植株进行核型分析及SSR鉴定,确定其为大白菜-结球甘蓝5号二体异附加系。减数分裂观察发现,大白菜-结球甘蓝5号二体异附加系后期Ⅰ虽然出现染色体落后现象,但在后期Ⅱ中染色体的分裂方式以11-11-11-11为主,其比率为69.55%。【结论】获得了大白菜-结球甘蓝5号二体异附加系,其外源染色体与甘蓝07连锁群相对应;该二体异附加系减数分裂形成的四分体以附加1条的染色体为主(n=11),有较高的遗传稳定性。二体异附加系的获得为研究芸薹属A、C基因组的亲缘关系,以及向大白菜中导入结球甘蓝的优良基因具有重要意义。     

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。     

普通小麦-华山新麦草异附加系的SSR分析

为了建立一套完整的小麦-华山新麦草异附加系,从筛选出的46对在华山新麦草与小麦间具有多态性的SSR引物中选出7对扩增条带清晰的引物,对20个小麦-华山新麦草二体附加系进行归类分析。结果发现:出现了11个小麦-华山新麦草异附加系类型,说明在这20个附加系中包括了华山新麦草7个同源群的附加系,并探讨了小麦与华山新麦草杂交及其后代衍生过程中发生华山新麦草染色体间重排的可能。     

大白菜-结球甘蓝双单体异附加系的SSR鉴定及其特性

 【目的】筛选大白菜-结球甘蓝异附加系,利用SSR标记鉴定附加的外源染色体,并对异附加系特性进行研究。【方法】以大白菜-结球甘蓝异源三倍体（AAC）与二倍体大白菜（AA）回交一代的自交后代为试材,利用根尖染色体计数、甘蓝连锁群特异SSR标记等方法,筛选、鉴定大白菜-结球甘蓝异附加系。【结果】在BC1F2中筛选到2n=22的植株;该植株对位于甘蓝01连锁群的3对SSR引物和08连锁群的2对SSR引物的扩增结果与异源三倍体杂交种是一致的,而对位于其它7个连锁群的20对特异引物的扩增结果与大白菜一致,表明该植株附加的外源染色体与甘蓝的01、08连锁群相对应,为双单体异附加系;该双单体异附加系绝大多数花粉母细胞减数分裂终变期染色体构型为10Ⅱ+2Ⅰ,后期Ⅰ以11-11、10-12分离方式为主,后期Ⅱ产生了n=11配子。【结论】利用甘蓝连锁群相对于大白菜特异的SSR标记可以准确鉴定大白菜-结球甘蓝异附加系;获得了附加甘蓝01、08连锁群的大白菜双单体异附加系,为进一步合成附加甘蓝01或08连锁群大白菜-结球甘蓝单体和双体异附加系奠定基础。     

基于小麦SNP芯片对簇毛麦6V#2和6V#4染色体及其与小麦6A、6D染色体的多态性分析

【目的】利用大数据比较2条不同的簇毛麦6V（#2和#4）染色体及其与小麦6A、6D染色体间DNA水平上的差异,为小麦-簇毛麦靶向易位的精准设计育种提供依据。【方法】以6V#4（6D）异代换系RW15为父本和6V#2（6A）异代换系南87-88为母本进行杂交,获得F₂分离群体,利用6V#4S/6V#2S/6AS/6DS/6VL特异分子标记检测F₂植株,筛选新类型的代换系,并用分子标记结合基因组原位杂交（genomic in situ hybridization,GISH）对新类型代换系进行确认,再利用小麦55K芯片中的6A、6D探针,对新代换系及其双亲南87-88和RW15进行分析;结合660K芯片6A、6D探针对2份簇毛麦的SNP分析结果,筛选6V特异SNP。【结果】GISH分析表明,19EL124和19EL134的体细胞染色体数2n=42,分别携带2条完整的外源染色体;分子标记鉴定结果表明,19EL124含有6V#4S/6DS特异标记带,缺失了6V#2S/6AS特异带,而19EL134含有6V#2S/6AS特异标记带,缺失了6V#4S/6DS特异带;19EL124和19EL134都含有6VL的特异带,证明19EL124为6V#4（6A）异代换系,19EL134为6V#2（6D）异代换系。55K芯片检测结果表明,异代换系中关键染色体探针的检测效率显著低于其他染色体,且对同类型异代换不同系的检测效率也有所不同。1 177个6A探针中,63.21%不能对6A代换系南87-88分型,68.90%不能对6A异代换系19EL124分型,22.51%检测到6V#2和6V#4间的多态性,其中88个只能检测到6V#4染色体,而155个只能检测到6V#2染色体;479个6D探针中,49.48%不能对6D异代换系RW15分型,53.44%不能对6D代换系19EL134分型,16.70%检测到6V#2和6V#4间的多态性,其中23个只能检测到6V#2染色体,42个只能检测到6V#4染色体。整合55K和660K芯片的共有探针,分别从395个6A、231个6D探针筛选获得簇毛麦6V特异的SNP标记22个和15个,其中3个可在6V#2和6V#4染色体间显示多态性。【结论】小麦染色体的缺失与外源染色体的替换,使相应染色体探针的检测效率大幅降低,NA分型比例极大增加,且多数NA分型在2条不同的外源染色体间显示多态;相同探针对2条外源染色体的检测效率不同,小麦6A探针可以更好地检测6V#2,而小麦6D探针可更好检测6V#4;在簇毛麦与异代换系6V染色体的一致性分型中,筛选获得簇毛麦6V特异的SNP标记37个。     

基于簇毛麦No.1026转录组的SSR序列分析及其PCR标记开发

【目的】 探究从前苏联引进的簇毛麦No.1026（Dv#4）的EST-SSR序列特征及其在染色体的分布,分析它们在不同簇毛麦间及与小麦间的多态性,为其进一步的研究与利用提供依据。【方法】通过Illumina HiSeq测序获得No.1026植株的转录组序列,利用MISA软件分析转录组SSR序列及特征,采用Primer 3设计SSR引物,随机合成238对引物,对小麦中国春与簇毛麦Dv#4和引自英国剑桥的簇毛麦Dv#2的基因组DNA进行扩增,在琼脂糖凝胶上分离评价扩增产物的多态性,并利用一套小麦-簇毛麦异染色体系进行扩增分析。【结果】 检测了No.1026总长62.76 Mb的转录组序列,发现10 497个SSR位点,它们分布于8 735条Unigene上。在1—6个核苷酸的重复单元中,单、双、三碱基的重复占95.85%,其中三核苷酸串联重复数量最多,占SSR总数的50.33%,而CCG/CGG基序的重复占三核苷酸串联重复的41.66%;单核苷酸重复是第二大类型,出现频率为27.13%,其中A/T重复占单核苷酸重复的74.58%。二核苷酸重复类型的数量位列第三,占SSR总数的18.39%。在238对EST-SSR引物中,88对在中国春与簇毛麦（包括Dv#2和Dv#4）之间的扩增产物显示多态性;8对只在簇毛麦和单一异染色体系扩增;4对可在簇毛麦和多个异染色体系中特异扩增;但多数可在簇毛麦中清晰扩增的引物不能在任何异染色体系中扩增,推测可能与簇毛麦基因组及染色体导入小麦过程中的变异有关;47对（19.74%）在2份不同来源的簇毛麦Dv#2和Dv#4之间的扩增产物呈现多态性。利用1对EST-SSR引物和1个EST-PCR标记检测48个簇毛麦植株,证明多态性的SSR引物可有效用于检测簇毛麦的异质性。【结果】 簇毛麦No.1026（Dv#4）的转录组中存在丰富的SSR序列,其中CCG/CGG、A/T和AG/CT等三核苷酸、单核苷酸和二核苷酸是其最主要的串联重复基序。部分EST-SSR的侧翼保守序列与单一或若干外源染色体特异相关联,据此开发特异的分子标记,可用于跟踪检测小麦背景中特异的簇毛麦染色体或染色体片段。Dv#4与Dv#2间的部分EST-SSR具有多态性,提示2份不同来源簇毛麦的表达序列间存在一定程度的遗传差异,因此,簇毛麦Dv#4值得进一步的发掘研究。     

两个粳稻材料芽期和苗期耐盐性的QTL定位

[目的]研究新疆粳稻品种芽期和苗期耐盐性QTL,为水稻耐盐种质资源及分子标记辅助选择育种提供理论和实践依据.[方法]利用来自新疆主栽水稻品种秋田小町(弱耐盐)和02 - 11品系(耐盐)杂交,构建F2代群体,共272个株系.通过SSR标记以芽期和苗期主要农艺性状等盐害率为指标,采用完备区间作图法,对新疆主栽粳稻耐盐性进行QTL定位.[结果]共检测到20个与耐盐性相关的QTL,分布于第1、2、4、6、8、10和11染色体上,LOD值变异范围为2.57 ～ 8.39,单个QTL对表型变异的贡献率变异范围为2.97;～15.59;,NY - 12、NY - 13和NY - 19基因作用方式表现为超显性,NY - 17基因作用方式表现为部分显性,为主效QTL.[结论]检测到的与水稻盐胁迫有关的QTL/基因为进一步精细定位和克隆水稻耐盐基因及水稻育种奠定良好基础.     

陆地棉抗黄萎病性状与SSR标记的关联分析

【目的】对186份陆地棉种质资源的抗黄萎病性状进行关联分析,为抗黄萎病棉花育种材料的利用、分子标记辅助选择提供参考。【方法】采用分布于26条染色体上的140个SSR(Simple sequence repeat)标记,采用GLM(General line model)(P<0.001)模型和 MLM(Mixed linear model)(P<0.01)模型,检测186份陆地棉种质资源的基因型。【结果】(1)2个亚群一个含有96份种质资源,另一个含有90份种质资源;(2)平均每对引物的等位变异为2.54,平均值为0.76,引物多态性信息含量变化范围:0.50~0.99;(3)与棉花抗黄萎病性状相关的SSR位点22个中,能同时在两个以上环境出现的位点有2个,为NAU998和CGR5258,表型变异解释率分别为5.53%和12.07%。【结论】该群体结构,可以分为2个亚群,使用140对 SSR引物做分子标记,共检测出355个等位变异,存在于两个模型下且与棉花抗黄萎病性状相关的SSR位点有22个。     

黄瓜单性结实性状遗传与QTL定位

【目的】单性结实性是影响设施黄瓜产量和品质的重要性状。深入解析黄瓜单性结实性状遗传规律并对其进行QTL定位,有助于提高设施专用黄瓜品种育种效率。【方法】以强单性结实自交系‘6457’和弱单性结实自交系‘6426’构建的重组自交系F_2:8为材料,基于3年表型数据,采用黄瓜基因组测序SSR分子标记构建黄瓜遗传连锁图谱,结合QTL-Seq分析,对黄瓜单性结实性进行QTL定位。【结果】黄瓜单性结实性状符合数量遗传特征。利用SSR标记构建了1张包含11个连锁群的遗传图谱,覆盖基因组555.0 cM,平均图距为6.8 cM。2016—2018年春季在3号染色体上均检测到1个与黄瓜单性结实性相关的QTL位点,位于标记SSR19430和SSR15419之间（3.33—5.57 Mb）,遗传距离6.6 cM,贡献率分别为11%、12.5%和6.3%。进一步进行QTL-Seq分析,发现4个与黄瓜单性结实性相关的QTL,分别位于1号（4.38—11.00 Mb）、3号（2.24—10.66 Mb）、6号（15.67—17.93 Mb,26.33—27.49 Mb）染色体上。其中在3号染色体上检测到的QTL与Map QTL所得的QTL区间重叠。推测Csa3G047740、Csa3G073810、Csa3G043910和Csa6G362930为与黄瓜单性结实性状相关的候选基因。【结论】分别在1、3、6号染色体上检测到4个与黄瓜单性结实性相关的QTL位点,其中3号染色体上的QTL年度间稳定,贡献率较高。