小麦-中间偃麦草代换系中233的分子细胞学鉴定

为了从小麦-中间偃麦草衍生后代中获得具有优良性状的新种质,利用细胞学和分子标记技术对中间偃麦草衍生系中233进行鉴定。结果表明,中233的根尖细胞染色体数为2n=42,花粉母细胞减数分裂中期Ⅰ的染色体通常配成21个二价体。以中间偃麦草基因组DNA为探针、中国春基因组DNA为封阻进行基因组原位杂交(GISH)分析发现,中233含有2条中间偃麦草染色体和40条小麦染色体,在减数分裂中期I,两条中间偃麦草染色体可以正常配对。利用D基因组特异探针pAs1进行荧光原位杂交(FISH)分析发现,中233缺少了一对小麦的2D染色体。分子标记鉴定进一步表明,中233的1对小麦2D染色体被中间偃麦草染色体所代换。说明中233是一个细胞学稳定的小麦-中间偃麦草二体代换系,初步推断其可能携带有中间偃麦草的优异基因。     

小麦-中间偃麦草蓝粒代换系的创制与鉴定

小麦的蓝粒性状可作为表型标记用于小麦育种和遗传学研究,来自中间偃麦草的蓝粒种质材料尚鲜见报道。本研究通过八倍体小偃麦中5 (2n=8x=56, AABBDDXX)与中国春缺-四体系列材料杂交,在中5×N4BT4A和中5×N7BT7D杂交组合后代中获得了两份蓝粒材料,编号分别为Zh5-a2-1和Zh5-c13-2。利用细胞遗传学和分子标记方法对这两份蓝粒材料进行了染色体组成分析。以中间偃麦草基因组DNA为探针的GISH分析显示,这两份蓝粒材料的染色体数均为2n=42,包括40条小麦染色体和两条中间偃麦草染色体。利用重复序列探针pSc119.2和pAs1进行的FISH分析表明,Zh5-a2-1和Zh5-c13-2均为二体代换系,被代换的一对小麦染色体分别为4B和4D。通过用St、E~e和E~b基因组DNA作探针进行GISH分析,证明这两份蓝粒代换系中的中间偃麦草染色体均为St组染色体,但与中5中的中间偃麦草染色体比较发现这对St组染色体的短臂端部发生了缺失。利用二倍体长穗偃麦草E~e基因组的SNP标记分析证明,两份蓝粒代换系中的中间偃麦草染色体与长穗偃麦草的4E~e染色体同源,即Zh5-a2-1和Zh5-c13-2分别为4St(4B)和4St(4D)代换系,命名为SubZh5-4St(4B)和SubZh5-4St(4D)。同时说明,中间偃麦草的4St染色体上带有蓝粒基因。通过对450个小麦SSR标记进行筛选,获得了4个可跟踪鉴定4St染色体的特异SSR标记。研究结果可用于蓝粒小麦品种的培育和中间偃麦草蓝粒基因的遗传学研究。     

基于TRAP的长穗偃麦草SCAR标记的开发及应用

为了开发长穗偃麦草的特异标记,依据TRAP技术,利用56对固定引物与随机引物的组合对中国春-长穗偃麦草附加系等材料进行PCR扩增,共筛选出160条分布于长穗偃麦草1E-7E染色体的特异扩增片段。通过对104个片段的序列进行同源比对,选择与小麦无同源序列的区段设计138对引物,分别对中国春、长穗偃麦草、中国春-长穗偃麦草附加系进行PCR扩增,最终获得30个长穗偃麦草特异SCAR标记,发展标记的效率为53.6%。利用这些特异SCAR标记对硬粒小麦(AABB)与异源六倍体小麦(AABBEE)杂交产生的F2中38个单株进行扩增鉴定,9个单株仅附加了1条相同的E染色体,其余为多条E染色体或者无E染色体附加。这些SCAR标记在不同材料和世代表现出优越的特异性和稳定性,可用于检测小麦背景中附加的相关长穗偃麦草染色体。     

条中32号生理小种对小麦成株期致病性的初步研究

为了给小麦育种提供抗源材料及为生产中筛选抗务锈品种提供依据,以33个小麦常规品种、区试品系为材料,对务中32号生理小种的成株期致病性进行了研究。结果表明,供试小麦品种(系)中近1／2品种(系),包括部分慢锈品种对务中32号均表现高感,但慢锈品种的严重度比较轻;含有小麦亲缘种属染色体片段的一些材料,如含有中间偃麦草染色体片段的M8007等,含有长穗偃麦草染色体片段的9322、西农291等,含有偏凸山羊草染色体片段的贵农775等,对条中32有较好的抗病能力,这些材料可作为杂种小麦改良亲本抗病性以及常规品种选育的中间种质材料加以利用。     

普通小麦-长穗偃麦草抗白粉病异代换系的分子细胞学研究

禾本科布氏白粉菌引起的小麦白粉病是造成小麦显著减产的主要病害之一.小麦的野生近缘种植物十倍体长穗偃麦草(2n=10x=70)携带有抗白粉病基因.为了进一步研究长穗偃麦草携带的抗白粉病基因,本研究对普通小麦-长穗偃麦草异代换系A1-2-2-2进行形态学、白粉病抗性、细胞学、分子标记及原位杂交(GISH)鉴定分析.结果表明,A1-2-2-2在苗期和成株期均对白粉病表现为免疫;减数分裂中期染色体构型为2n=21Ⅱ;分子标记鉴定结果表明,A1-2-2-2可能缺失了1对普通小麦的6A染色体;原位杂交结果表明,A1-2-2-2可能携带1对来自十倍体长穗偃麦草的St染色体.综上所述,A1-2-2-2可能为小麦的6A染色体被长穗偃麦草的1对St染色体取代的异代换系.另外,A1-2-2-2表现为毛颖,而双亲均表现为光颖,推测光颖由6A染色体上的基因控制.     

中国春背景下长穗偃麦草抗赤霉病相关基因的染色体定位

长穗偃麦草具有良好的赤霉病抗性,是小麦赤霉病抗性改良的重要种质资源。为了深入研究长穗偃麦草的赤霉病抗性并对其抗性相关基因进行染色体定位,连续两年两地于开花期通过单花滴注法对中国春-长穗偃麦草二体附加系、置换系等31份材料进行穗部接种,21d后调查发病情况;同时调查了各材料的自然发病情况。结果表明,长穗偃麦草的赤霉病抗性主效基因定位于1E和7E染色体,其中7E染色体的短臂具有良好的赤霉病抗性,2E和4E染色体具有微效抗性基因,而3E、5E和6E可能存在易感基因。     

普通小麦-中间偃麦草易位系08-738的鉴定

中间偃麦草(Thinopyrum intermedium,2n=42)具有大穗多花和抗多种病害等特性,是小麦育种的重要基因资源之一。为确定普通小麦川麦107与中间偃麦草杂交获得的遗传稳定品系08-738的染色体组成,采用形态学、细胞遗传学和SSR分子标记对其进行了鉴定。形态学分析表明,08-738具有植株较矮和小穗数较多的特点。细胞学观察表明,其染色体数目及构型为2n=42=21II。基因组原位杂交(GISH)和重复序列原位杂交(FISH)结果表明,08-738含有20对小麦染色体和1对小麦-中间偃麦草小片段易位染色体,易位位于小麦3DS的近末端,且该外源片段可能来源于中间偃麦草的Js染色体组。SSR标记分析显示,位于3DS 6-0.55-1.00之间的SSR标记xcfd141能在08-738和中间偃麦草之间扩增出一条特异条带,xcfd141可作为该中间易位片段鉴定和选择的标记。     

抗条锈病普通小麦-中间偃麦草7St二体异附加系的分子细胞遗传学鉴定

中间偃麦草（Thinopyrum intermedium）携带很多优异基因,是小麦重要的三级基因库。为了将中间偃麦草的优异基因导入小麦,以普通小麦品种阿勃的缺体系为母本,以普通小麦-中间偃麦草部分双二倍体远中4为父本,通过远缘杂交,获得普通小麦-中间偃麦草衍生系ES-24,并对其进行形态学、细胞学、原位杂交、分子标记、抗病性等综合鉴定。细胞学观察结果显示,ES-24有44条染色体,其减数分裂中期I染色体构型为2n=22Ⅱ, 且在减数分裂后期Ⅰ可均等分离,表明其可以稳定遗传。原位杂交和分子标记结果表明,ES-24含有42条普通小麦染色体和1对来自中间偃麦草的7St染色体,并利用Oligo-pTa535得到了7St染色体的FISH核型。条锈病抗性鉴定表明,ES-24在苗期和成熟期均对条锈病表现为高抗。综上结果表明,ES-24是高抗条锈病的普通小麦-中间偃麦草7St二体异附加系,可以作为小麦抗病育种的潜在中间材料。     

高抗白粉病和条锈病小麦-卵穗山羊草衍生后代1003的分子细胞遗传学鉴定

卵穗山羊草中蕴含着许多小麦改良所需的优良基因,是小麦重要的三级基因库。为了解其更多遗传特性,本研究利用细胞学、原位杂交、分子标记、形态学和抗病性鉴定等技术对小麦-卵穗山羊草SY159的衍生后代1003进行鉴定。细胞学鉴定结果表明,1003含有44条染色体,减数第一次分裂中期含有22个二价体且配对良好,减数第一次分裂后期含有44条染色体且均等分离;基因组原位杂交(Genomic in situ hybridization,GISH)分析显示,1003含有42条小麦染色体和2条卵穗山羊草染色体;EST和PLUG分子标记分析表明,导入的染色体属于7M染色体;荧光原位杂交(Fluorescence in situ hybridization,FISH)分析表明,1003中含有38条与中国春标准核型相一致的染色体,4A、5A和7M的FISH信号有变异;苗期抗病性鉴定结果表明,1003对白粉病生理小种E09免疫,对条锈病生理小种条中23(CYR23)高抗;形态学调查表明,1003的农艺性状介于双亲之间,千粒重高于双亲。因此,1003是一个具有白粉病和条锈病抗性的小麦-卵穗山羊草二体异附加系,可为小麦品种改良和抗病育种提供新的种质资源。     

第一届国际植物染色体工程学术讨论会论文(麦类作物)摘要

首先综述一下在小麦遗传育种方面利用外源染色体段节易位的文献,然后介绍下面三个问题上我们最近得到的结果:(1)由于最近在北海道小麦面积的迅速增加,非常需要晚熟类型品种.因此,用1D-1C尾状山羊草(Aegilops caudata)易位为日本北海道培育晚熟小麦品种.试验通过重复回交的方法,已将具有延迟抽穗效应的卵穗山羊草(Ae.ovata)细胞质和来自尾状山羊草的育性恢复基因引入了北海道的几个裁培品种.不久即将介绍目前所得的结果.     

普通小麦中高大山羊草对白粉病抗性的导入和鉴定

小麦属(Triticum)的许多近缘野生种拥有小麦育种有利的农艺性状.通过小麦与携带有利遗传变异的异源染色体部分同源重组,导入这些基因,是可能取得成功的.导入这些变异有如下几种方法:1)缺少抑制部分同源染色体配对的5B染色体的普通小麦,即异源种的杂种与普通小麦回交;2)利用能消除5B染色体上Ph位点活性的拟斯卑尔脱山羊草(Riley等,1964);3)F_1杂种与5B染色体上缺失抑制部分同源配对基因的ph-1突     

普通小麦/山羊草属间杂交F_1的形态学及细胞遗传学研究

为了解普通小麦与山羊草属的杂交F1代的育性、细胞遗传学表现及育种利用潜力,以普通小麦7182和丰优1718为母本,分别以卵穗山羊草SY163和离果山羊草SY119为父本进行杂交,对杂交F1代的生育特性、染色体构型、田间条锈病抗性、F1自交和回交结实性等进行了分析。结果表明,F1代植株生长势较强,株型倾向母本,成熟期穗子易断,壳硬;杂交F1代高度不育,花粉可育率1.26%~3.54%,回交结实率2.08%~5.26%,仅普通小麦/卵穗山羊草自交结实,但结实率最高仅为0.25%。7182/SY163、7182/SY119、丰优1718/SY163、丰优1718/SY119杂交F1代花粉母细胞减数分裂中期I的染色体构型平均分别为31.11I+1.90II+0.03III、20.04I+7.45II+0.02III、30.08I+2.40II+0.04III、22.37I+6.30II+0.01III,说明普通小麦与2种山羊草杂交亲和性差,且可交配性主要由山羊草基因决定。田间条锈病抗性鉴定结果显示,F1代均对条锈菌混合小种高抗或免疫,这对于丰富小麦抗病基因资源有重要意义。     

偏凸-柱穗山羊草多倍双二倍体SDAU18的鉴定

利用偏凸山羊草和拄穗山羊草杂交人工合成了多倍多倍双二倍体SDAU18，并对SDAU18及其双亲的细胞学及主要性状特点进行了鉴定。结果表明，偏凸山羊草和柱穗山羊草的花粉母细胞减数分裂中期Ⅰ（PMC M1）的染色体构型均为14Ⅱ；SDAU18的根尖细胞（RTC）染色体数目为2n=56，PMC M1的染色体构型基本上为28Ⅱ．是一个偏凸山羊草和拄穗山羊草的完全多倍多倍双二倍体；SDAU18在株高、穗长、每穗小穗数、穗粒数、千粒重等方面都优于其双亲，且对白粉病、条锈病表现免疫。     

粗山羊草JAZ基因家族的全基因组鉴定与分析

为了挖掘可用于小麦茉莉酸调控通路及其穗部或花器官发育研究的候选基因,基于已发布的粗山羊草全基因组数据,利用生物信息学分析方法鉴定了粗山羊草JAZ基因家族,并从染色体分布、基因及蛋白结构、启动子顺式作用元件、系统进化关系和基因表达模式等方面对该基因家族的特征进行了比较分析。结果表明,本研究共鉴定到9个粗山羊JAZ基因,命名为AetJAZ1-AetJAZ9。染色体定位结果显示,9个粗山羊草JAZ基因分别定位在2D、5D、6D和7D染色体上,其中在7D染色体上分布最多。进化分析表明,粗山羊草JAZ蛋白与短柄草JAZ蛋白亲缘关系最近,且9个粗山羊草JAZ蛋白被分别聚类到了S5、S12、S13、S16和S20五个亚族中,其中S20亚族有五个粗山羊草JAZ蛋白。启动子分析表明,9个粗山羊草JAZ基因启动子顺式作用元件种类和数量存在差异,推测其各自的功能也存在差异。表达谱分析表明,粗山羊草JAZ基因在粗山羊草不同组织间存在不同的表达特性,且不存在组成型表达基因,其中,AetJAZ1和AetJAZ2表现出明显的组织特异性,分别只在穗部、雌蕊和雄蕊中特异表达。     

小麦-卵穗山羊草衍生后代的SSR分子标记鉴定和白粉病抗性评价

山羊草属植物是普通小麦改良过程中重要的有益基因来源,小麦的许多抗病虫、抗逆基因都来源于山羊草属植物。本研究利用杂交和回交的方法,成功获得了19株小麦-卵穗山羊草衍生后代,实验选取均匀分布于小麦各条染色体的SSR标记400个,对三个亲本(中国春、卵穗山羊草和陕优225)以及19株衍生后代进行分子标记特异性分析,结果表明,341个标记可以在卵穗山羊草中扩增出条带,说明SSR标记在山羊草中位点丰富;20个标记可以在卵穗山羊草中扩增出特异条带,说明在卵穗山羊草中有不同于另外两个亲本的特异SSR位点;将20个在卵穗山羊草亲本中有特异条带的标记应用于19株衍生后代中,发现有10个标记可以在衍生后代中扩增出特异条带,说明19株衍生后代中全部含有卵穗山羊草的遗传物质,这些特异引物可以继续应用于后代的检测中。本实验还对3个亲本材料和19株衍生后代进行了成株期白粉病抗性鉴定,结果显示,中国春和陕优225都是9级高感,卵穗山羊草是0级免疫,19株衍生后代中有3株(1-1,1-2,1-3)分别是7、8和8级感病,其余均为0级免疫,说明衍生后代的白粉病抗性完全遗传自卵穗山羊草亲本。     

粗山羊草和二穗短柄草SOD基因成员的鉴定与比较分析

为给超氧化物歧化酶(SOD)基因克隆和功能研究奠定基础,以粗山羊草和二穗短柄草的基因组序列为材料,利用生物信息学手段对SOD基因家族成员进行鉴定和分析。结果表明,两种植物总共鉴定出12个SOD基因,其中二穗短柄草7个,粗山羊草5个;它们的编码区全长327~2 145bp,编码108~714个氨基酸,保守基序数量1~4个,等电点4.84~9.25;Cu/Zn-SOD、Fe-SOD与Mn-SOD的数量分别为8、3和1个,在粗山羊草基因组中没有鉴定到Mn-SOD基因;3种不同类型的SOD在进化树上处于不同分支。除Bradi2g30580.2和Bradi1g50550.1外,其他二穗短柄草的SOD基因在粗山羊草中均有同源基因。     

普通小麦部分同源染色体配对抑制基因Ph1分子标记的验证和筛选

在 ph1b纯合基因型中,普通小麦部分同源染色体和外源染色体能够发生配对和重组。为通过分子标记辅助育种技术高效利用 ph1b突变体进行异源有益基因转移,以11个小麦材料为试材,比较了9个已报道的 Ph1的PCR分子标记。在9个分子标记中,标记OPR7和OPR17不具有特异性,标记PhSCAR、Mads、Ph920、PSR128、PSR574、PSR2120和WPG90为显性标记,仅标记PhSCAR为共显性标记。结果表明,标记Mads、PSR128、PSR574和PhSCAR扩增稳定,条带清晰,无非特异性PCR扩增产物,是用于 Ph1分子检测的理性标记。     

粗山羊草D组染色体对小麦若干产量性状的影响

为研究粗山羊草对小麦产量性状的影响,对四倍体硬粒小麦与粗山羊草杂交合成的双二倍体Am6-1和普通小麦品种Ph85-16的回交一代进行产量性状变异特点分析,并利用从130对D基因组SSR引物中筛选出的60对具有多态性的引物对粗山羊草中几个产量性状相关的QTL位点进行了定位,发现粗山羊草的D组染色体对小麦的穗长、千粒重、单株穗数和单株产量具有显著影响,同时初步寻找到6个主效QTL,它们分别为与穗长相关的QSl.sdau-5D,与单株穗数相关的QSnp。sdau-4D、QSnp.sdau-7D,与千粒重相关的QT-gw.sdau-3D,与单株穗数、单株产量相关的Q.sdau-2D-1、Q.sdau-2D-2。     

小麦-长穗偃麦草T7BS·7EL易位系鉴定及7EL小片段易位诱导

为了有效利用含二倍体长穗偃麦草7E染色体的种质材料,利用荧光原位杂交和分子标记技术以及赤霉病抗性评价,对从中国春-二倍体长穗偃麦草7E代换系DS7E（7B）与扬麦16杂交的F₂种子辐射后代中选育的小麦-长穗偃麦草易位系TW-7EL2进行了鉴定。荧光原位杂交（FISH）结果表明,易位染色体的小麦染色体片段与小麦7B短臂的杂交信号相似;分子标记检测结果表明,在易位系中能够扩增出7EL特异条带,但缺失小麦7BL特异条带。综合上述结果,将该易位系命名为T7BS·7EL。且其赤霉病抗性显著高于中国春和扬麦16,与苏麦3号接近,是小麦赤霉病抗病育种的新种质。继续利用1 200 rad 60Co-γ射线辐射处理易位系T7BS·7EL的成熟花粉并授予扬麦158,从其纯合易位系的辐射后代M₁中检测到长穗偃麦草7EL染色体的小片段中间插入易位、顶端易位和7EL染色体缺失等结构变异的单株15株,诱变频率为15.62%,表明利用小麦-长穗偃麦草整臂易位系进行成熟花粉辐射,可以高效诱导产生小片段易位材料。     

百萨偃麦草ThbGSK和 ThbHKT1基因的同源克隆与表达分析

百萨偃麦草(Thinopyrum bessarabicum L(o)ve,2n=2x=14,JJ)是小麦改良的重要亲缘物种.为了解GSK和HKT1基因在百萨偃麦草耐盐胁迫中的作用,本研究采用同源克隆的方法从百萨偃麦草中扩增获得了糖原合成酶激酶基因ThbGSK及高亲和性钾离子转运蛋白基因ThbHKT1的全长cDNA,ThbGSK基因全长1 233 bp,与水稻、短柄草、小麦等物种的氨基酸一致性为93.92％～99.02％,表明GSK基因在这些物种间具有较高的保守性;聚类分析表明,ThbGSK与小麦TaGSK关系最近.ThbHKT1基因全长1 602bp,与水稻、小麦、短柄草、大麦等物种的氨基酸一致性为66.17％～92.87％,说明HKT1基因在这些物种间变异较大;聚类分析表明,ThbHKT1与大麦HvHKT1关系最近.RT-PCR和荧光定量PCR分析表明,经250 mmol·L-1 NaC1胁迫处理后,GSK基因在百萨偃麦草和中国春诱导0～24 h的叶片中表现为组成型表达,而HKT1基因在百萨偃麦草和中国春中均表现为诱导后上调表达.