普通小麦-野生二粒小麦染色体臂置换系的种子萌发和幼苗生长特性

为了挖掘野生二粒小麦的优异基因资源,选择以普通小麦品种Bethlehem(BLH)和中国春(Chinese Spring,CS)为背景的两套野生二粒小麦染色体臂置换系(chromosome arm substitution lines,CASLs)为材料,开展种子萌发与幼苗生长特性的研究。结果表明,无论在BLH还是在CS背景下,不同CASL之间发芽率、发芽势、发芽指数等种子萌发性状以及主根长、根数、苗高、平均根长等幼苗生长特性均存在一定的差异。两个遗传背景中,5BS和7BS置换系的种子发芽率、发芽势和发芽指数均显著高于亲本,而5AS和6AS置换系却显著低于亲本,推测在这些置换系相应染色体臂上至少各带有一个调控小麦发芽特性的QTL。4BL和6BL置换系的苗高、主根长和平均根长均大于亲本;2BS和3AL置换系的主根长和根数都大于亲本;5BS、6AL、2AS和1AS置换系的主根长和平均根长均大于亲本。1BS置换系的苗高、主根长和平均根长均比亲本小;4AL置换系的平均根长和根数小于亲本。由此推测,在1AS、2AS、3AL、6AL、2BS和5BS染色体上可能存在控制小麦幼苗叶片和根系生长的相关基因。     

利用小麦660K SNP芯片分析川麦44在其衍生后代中的遗传贡献

为明确小麦骨干亲本川麦44的遗传特性,利用小麦660K SNP芯片对川麦44及其衍生品种进行解析。结果表明,川麦44在6个衍生品种中的遗传贡献率为23.77%～72.63%,平均为48.58%,衍生品种存在遗传偏亲现象。川麦44特异性标记在不同染色体和染色体组中分布不均匀,衍生品种中特异性标记数具有B染色体组A染色体组D染色体组的共同特征。在除1B和6A外的染色体上,共筛选出52个川麦44高遗传率片段,片段长度为0.10～76.20 Mb,其中5B上的片段数量最多,累计长度最大。本研究结果为进一步明确骨干亲本川麦44的重要基因组区段及其功能奠定了基础。     

人工合成小麦染色体区段在小麦优良新品系中的分布

从人工合成六倍体小麦SHW-L1改良后代中选育的5个春小麦新品系,在青海表现出比对照品种高原448更优的农艺性状和产量潜力,推测源于外源物种的野生不良性状被淘汰,保留在新品系中的外源染色体区段可能对遗传改良有贡献。为了了解源自人工合成小麦SHW-L1的外源染色体区段在这5个改良新品系中的分布,利用11 660个具有染色体位置信息的多态性DArTseq标记对这5个改良品系进行了外源染色体区段分析。结果表明,共检测到78个外源染色体区段,其中,65个为源于四倍体小麦的A和B基因组,13个为来自于节节麦的D基因组。24个源于四倍体小麦的外源染色体区段分布于3个以上的品系中,这些区段主要来自于A基因组,其中2A有8个,7A有4个,1A有3个,6A有3个。本研究材料来自于混合选择,不同品系共有的外源染色体区段可能含有对当前育种有价值的重要基因位点或基因簇,这样的区段将是下一步关注的重点。     

日本普通小麦品种萨达姆27染色体易位的鉴定

日本普通小麦品种萨达姆27,因为它含有特殊的半矮秆基因,对小麦育种具有重要的应用价值。用中国春双具端二价体杂种,验明了萨达姆27两个独立的相互易位。一个可能是减数分裂时,T3AS·7AS和3AL·7AL引起单价染色体的断裂合成,从而形成3A和7A之间的着丝点易位。另一个是B染色体组中,除1B、2B和5B外的其它染色体和1A之间小片段的易位。因止,这些易位对萨达姆27中的半矮秆基因导入其它小麦中是所必需的。     

小麦贵协3号成株期抗条锈病基因的遗传定位

贵协3号对当前的条锈病流行小种表现为近免疫或高抗。为更好地利用贵协3号,拓宽小麦抗性育种资源,以Avocet S(来自澳大利亚的高感条锈病小麦品种)为母本、贵协3号为父本构建的F_2:7代重组自交系(RIL)群体为材料,运用集群分离分析法(BSA)并结合转录组测序(BSR-Seq)和小麦55K SNP芯片技术对抗条锈病QTL进行遗传定位。结果表明,共检测到有7个抗条锈病QTL,分别位于小麦1B(1)、2A(2)、2D(1)、5A(2)和6B(1)染色体上。其中位于2AS染色体上的 Qyr.gaas.2A在三个环境中均被检测到,置信区间为AX-108824773～AX-111675237(0～2.5 cM),对应的物理区间为15.87～31.89 Mb(16.02 Mb),可解释17.07%～34.59%的表型变异。为了进一步提高该QTL的定位精度,在2AS染色体目标区段内设计了103对SSR标记引物,并选择2AS染色体上已报道的22个SSR标记,在双亲、抗感池和RIL群体中进行筛选和验证。最终筛选出6个多态性标记(Xcfd36、Xwmc382、hls-2A-04、h...     

普通小麦基因组中籽粒戊聚糖含量的染色体控制

以普通小麦中国春及其30种缺四体为材料,对其籽粒戊聚糖含量进行遗传分析和鉴定。结果表明,1D、2B、3B、4B、6A和7A染色体可能携有增加水溶性戊聚糖(WSP)含量的相关基因,1B染色体可能携有降低WSP含量的相关基因;1B、3D、4A和7D染色体可能携有增加非水溶性戊聚糖(WIP)含量的相关基因,1A、2D和6A染色体上可能携有降低WIP含量的相关基因。     

西南地区小麦种质资源白粉病抗性的全基因组关联分析

为了有效利用我国西南地区小麦抗白粉病种质资源,于2012―2013年在贵州贵阳、贵州赫章和四川绵阳以及2013―2014年在贵州贵阳对主要来自西南地区的120个小麦品种(系)进行了白粉病抗性鉴定,并利用小麦90K芯片进行全基因组关联分析。抗病性鉴定结果显示,36个品种(系)在四个环境下均表现出抗性,其中大部分品种(系)来自贵州省。全基因组关联分析发现,16个SNP位点与白粉病抗性显著相关,分别位于1A、1D、2A、3A、4B、5B、6A、6D和7B染色体上,其中位于6AS染色体重要区段上的3个SNP位点(Jagger_c4823_169、Tdurum_contig55201_928和Tdurum_contig12215.89)的遗传距离小于1cM,在四个环境中均与白粉病抗性显著相关。相关分析表明,这3个SNP位点与 Pm21分子标记(SCAR1265)紧密连锁。     

内麦系列小麦品种(系)的染色体结构变异分析

为明确内麦系列小麦品种(系)的染色体结构特点,利用荧光原位杂交(fluorescence in situ hybridization, FISH)技术和pTa535、pSc119.2探针对21份内麦系列小麦材料的染色体进行分析。结果显示,5份材料含1RS/1BL易位染色体;探针除3A、7A、2B、3B、4B、2D和4D外的其他染色体在21份材料间存在结构差异;共鉴定出49种染色体多态类型,其中数量最多的是A基因组(22),其次是B基因组(14)和D基因组(13);在5B、6B、3D和7D染色体的同源染色体间存在不对称核型;根据A、B和D基因组的FISH核型,把21份材料分为16类。通过FISH信号模式,发现所有材料在染色体水平上都有变异。多数材料的染色体类型一致,推测这些材料的遗传背景一致或者相似。     

盐胁迫对小麦代换系光合性状的影响及染色体效应研究

为了选育小麦耐盐基因型,以中国春-Synthetic 6x小麦染色体代换系及其亲本为材料,设置对照(0mmol·L~(-1) NaCl)和盐胁迫(150mmol·L~(-1) NaCl)2个处理,通过测定不同处理条件下代换系幼苗比叶重、叶绿素和类胡萝卜素含量及光合速率的变化,探讨盐胁迫对小麦代换系幼苗光合性状的影响,并对其调控相关特性的基因进行染色体定位。结果表明,盐胁迫导致多数小麦代换系叶绿素和类胡萝卜素含量、比叶重、光合速率降低;盐胁迫条件下,Synthetic 6x的2D染色体上可能存在诱导比叶重升高的基因,1A、5A、7A、2B、3B、5B、6B和6D染色体上可能存在诱导叶绿素含量增加的基因,1A、4A、7A和5B染色体上可能存在诱导类胡萝卜素含量增加的基因,1A和7D染色体上可能存在诱导幼苗光合速率增强的基因,即Synthetic 6x的1A染色体上可能存在调控光合特性的关键基因。     

小麦新品种陕农33的遗传构成分析

为解析小麦新品种陕农33的遗传构成,利用小麦55K芯片检测到的53 063个SNP标记分析双亲陕农981和新麦18对陕农33的遗传贡献率。结果表明,陕农33与亲本陕农981和新麦18 SNP标记的一致性分别为52.72%和46.38%,陕农981对陕农33的贡献略大于新麦18;从染色体水平看,新麦18对陕农33的贡献率超过50%的染色体有2A、5A、7A、3B、4B、2D、3D、4D和6D,而陕农981在除此之外的12条染色体的遗传贡献率均大于50%;在遗传距离大于5 cM的染色体区段中,陕农33来源于陕农981和新麦18的染色体区段分别有18个和19个,其中,在6B染色体上来源于陕农981的染色体区段最多(4个),在7A染色体上来源于新麦18的区段最多(6个);陕农33有154个不同于双亲的特异位点,分布在21条染色体上,其中,在1B、2B、2D、4A、4D和6A染色体上,共发现11个与农艺和品质性状有关的QTL,3个来源于新麦18,8个来源于陕农981。     

八倍体小偃麦与普通小麦杂交后代中小麦染色体相互易位类型的鉴定

易位是一种常见的染色体变异类型,在小麦进化及育种进程中发挥了较大的作用。为给小麦育种改良提供新的材料,本研究采用非变性原位杂交（ND-FISH）技术,对八倍体小偃麦与普通小麦品种川麦107杂交产生的高代稳定品系进行分析鉴定。结果发现,4个小麦品系TC、19Y-145、19Y-185和19Y-200分别在7B与3D、2D与3B、7B与4D和3B与3D染色体之间发生了相互易位。在TC、19Y-145中,易位断裂点发生在着丝粒区域,分别形成3DS·7BS和3DL·7BL、2DS·3BS和2DL·3BL相互易位染色体。在19Y-185中,易位断裂点发生在7B染色体的长臂和4D染色体的短臂上,构成4DS-7BS·7BL和4DL·4DS-7BL相互易位染色体。在19Y-200中,易位断裂点发生在3B染色体和3D染色体的长臂上,形成3DL-3BS·3BL和3DS·3DL-3BL相互易位染色体。在这4种易位类型中,除3B与3D染色体易位有报道外,其余3种均为新的易位类型。推测这些染色体相互易位类型可能与四川独特的环境气候有关。本研究获得的小麦染色体有益相互易位类型,不仅能够拓宽小麦的遗传基础,也可为研究小麦的染色体变异和种质创新提供新的材料。     

基于基因组重测序信息构建玉米第5染色体的片段代换系

利用玉米自交系齐319与郑58杂交衍生的重组自交系群体,通过筛选剩余杂合体(RHL)以达到快速构建CSSLs的目的。在接近纯合的重组自交系群体中,结合基因组重测序信息扫描玉米第5染色体上的In Del位点,定点开发分子标记,筛选剩余杂合体进行自交快速获得了多个位点的染色体片段代换系。在玉米5号染色体的19 130 718 bp~214 379 898 bp区间内,共获得41个染色体片段代换系。两个染色体片段代换系位点间的间距为0.2~26.4 Mb,平均为2.5 Mb。其中8个染色体片段代换系群体中只含有1个多态位点,为单片段代换系。本研究所建立的CSSLs可为玉米第5染色体上QTL的精细定位及功能分析提供支撑,并为玉米育种提供中间材料。     

黑麦染色体1R和5R单体附加诱导的小麦和黑麦染色体的变异和易位

利用普通小麦品种绵阳11作母本,抗病的威宁黑麦(Sceale cereale L.)作父本,在其杂交和回交后代中分别鉴定出一个1R和5R单体附加系。为获得新的1BL·1RS初级易位系以及小麦-黑麦5R染色体易位,采用基因组原位杂交和荧光原位杂交相结合的方法,对1R和5R单体附加系的自交后代进行了鉴定。在1R单体附加系的后代中,筛选到一个纯合1R(1B)染色体代换系和一个新的纯合1BL·1RS初级易位系。该1R(1B)代换系表现出比小麦亲本较差的农艺性状;新1BL·1RS初级易位系表现出比其小麦亲本更好的农艺性状以及条锈病和白粉病抗性,而且穗粒数显著增加,是高产抗病小麦育种的新资源。在5R单体附加系的后代中,筛选出一个涉及3BS染色体片段与5RL的易位,发生易位的植株占分析植株总数的1.89%。5R染色体单体附加极其不稳定,在一个世代交替中完整的5R染色体传递率仅有28.3%。除自身的不稳定外,5R染色体单体附加同时导致小麦染色体7B、3B和4D的断裂和丢失,总变异频率达到15.09%;尤其对7B染色体影响较大,含7B染色体变异的植株占分析植株总数的11.32%。5R染色体单体附加诱导的小麦和黑麦染色体的高度不稳定现象值得进一步研究。     

基于FISH和SNP标记分析百农64对其衍生品种的遗传贡献

百农64因其抗病性好、适应性广，已成为黄淮南片麦区小麦育种的重要亲本之一。本研究将荧光原位杂交（FISH）和小麦55K SNP芯片分析相结合，对百农64及其衍生品种（百农207、百农160、华育198和04中36）和相关亲本共8份小麦材料进行全基因组分析，揭示百农64对其衍生后代的遗传贡献。结果表明，在研究材料中共鉴定出48种染色体多态类型（block），A、B和D基因组分别为18、20和10种，其中1A和6B染色体多态类型最多；在百农64和百农207中鉴定出了臂间倒位perInv6B，在5份小麦材料中鉴定到了小麦-黑麦T 1RS/1BL易位。利用55K SNP芯片在供试材料的A、B和D基因组分别获得8 504、9 726和5 093个多态性SNP标记，多态信息含量（PIC）变异范围在0.110~0.375之间，平均值为0.295；百农64特异性SNP在衍生品种的A、B和D三个基因组上的分布比例分别为54.2%、46.9%和36.5%，6A染色体比例最高（85.4%），在百农207、华育198和04中36各染色体上分布比例的平均值均超过了50.0%。整合48个细胞学和23 323个SNP标记分析显示，除百农160以外，其余3个衍生后代与百农64的遗传相似系数（GS）都超过了0.700；聚类分析结果显示百农64与其4个衍生品种聚为一类，与遗传相似系数结果一致。研究表明百农64对其衍生后代遗传贡献率较高，这为小麦种质资源利用和新品种选育过程中的亲本选配提供了理论支撑。     

利用染色体片段置换系定位水稻芽期耐冷性QTL

以籼稻品种9311为受体、粳稻品种日本晴为供体构建的95个染色体片段置换系为材料,在5℃低温条件下进行芽期耐冷性鉴定。结果表明,6个置换系低温处理后的成苗率与受体亲本9311有一定差异,其耐冷性略强于9311。利用代换作图法共鉴定出4个与芽期耐冷性相关的QTL,分别位于水稻第5和第7染色体上。其中qCTB-5-1、qCTB-5-2和qCTB-5-3分别被定位在第5染色体RM267与RM1237、RM2422与RM6054及RM3321与RM1054之间遗传距离分别为21.3cM、27.4cM和12.7cM的置换片段上;qCTB-7被定位在第7染色体RM11-RM2752区间遗传距离为6.8cM的置换片段上。     

南麦号系列小麦品种的染色体结构演变

为了明确南麦号系列小麦品种及其亲本的染色体结构特点,用4种寡核苷酸探针和非变性荧光原位杂交(ND-FISH)技术对南麦号小麦品种及其亲本的染色体进行了分析。结果表明,亲本攀早抗含1RS/1BL易位染色体,它的4个衍生品种中3个含1RS/1BL易位染色体。寡核苷酸探针Oligo-275.1、Oligo-275.2、Oligo-pSc119.2-1和Oligo-pTa535-1反映出了2A、4A、5A、6A、7A、3B、5B、6B、1D和2D染色体在攀早抗及其衍生品种间的结构差异。根据Oligo-275.1和Oligo-275.2的信号模式,推测7A染色体在南麦302、特研麦南88和荣春南麦1号中的重组情况不同。     

基于55K SNP芯片分析的优质小麦的遗传多样性

为分析优质小麦品种的遗传多样性,探讨其亲缘关系,以45个优质小麦品种和5个优质高代品系为试验材料,利用55K SNP芯片对其杂合度、遗传相似度、群体遗传结构和染色体低多态性区段进行分析。结果表明,45个优质小麦品种的遗传相似度系数（GS）为0.488~0.928,平均值为0.603,其中16个品种与其他品种的GS均高于0.800;50个优质小麦品种（系）可分为2个类群7个亚群,其中类群1可分为6个亚群。除亚群Ⅴ的10个品种外,其余亚群品种的遗传聚类结果与品种系谱来源较为吻合。B基因组的多态性SNP位点最多,A基因组次之,D基因组最少。在21条染色体中,4D染色体上的多态性SNP位点最少。A基因组和D基因组染色体低多态性区段高于B基因组。在优质小麦选育过程中,A基因组和D基因组受到的选择压力高于B基因组。     

簇毛麦6V染色体短臂特异性EST标记的开发及缺失定位

为了准确鉴定簇毛麦6VS易位染色体小片段的长度和断点位置,根据定位于小麦第6部分同源群染色体短臂不同区段的EST序列,利用PRIMER5.0软件设计PCR引物,成功开发出3个对6V染色体短臂特异的分子标记(CINAU89-740、CINAU90-730、CINAU91-390)。利用小麦和簇毛麦第六部分同源群染色体短臂的12个缺失系对簇毛麦6VS的8个特异性分子标记进行了定位。标记CINAU88-381、CINAU17-1086、CINAU15-902分别被定位在FL值为0.79~0.99、0.58~1.00、0.46~0.58的染色体区段,标记CI-NAU91-390、CINAU90-730、CINAU16-1650被定位在FL值为0.35~0.45的染色体区段,标记CINAU18-723、CINAU89-740被定位在FL值为0.00~0.45的染色体区段。利用这8个分子标记可以更准确地鉴定6VS小片段易位的断点和片段长度。     

利用90K基因芯片进行小麦旗叶相关性状的QTL定位

为了发掘影响小麦旗叶相关性状的QTL,以小麦骨干亲本周8425B与优良品种小偃81构建的包含102个家系的重组自交系(Recombinant inbred line,RIL)为材料,采用小麦90KSNP基因芯片技术和SSR标记对其进行分子标记检测,构建含有全基因组SNP和SSR标记的高密度遗传图谱,并在4个环境下对小麦旗叶相关性状QTL进行检测。结果表明,所构建图谱含有6 949对多态性标记,其中,SNP标记6 910对,SSR标记39对,覆盖染色体总长度4 839.9cM,标记间平均距离0.7cM;A、B和D染色体组分别有2 085、4 677和187对标记,分别占总标记数的30.0%、67.5%和2.7%,标记间平均距离分别为1.0、0.6和0.8cM。采用完备复合区间作图法共检测到22个旗叶性状加性效应QTL,10个旗叶长QTL分布于2A、3B、4B、5A、6B和7B染色体上,解释表型变异7.900%~24.098%,除Qfll2A-1能在2个环境中检测到外,其余均为单环境QTL;4个旗叶宽QTL分布于2A、3A和5B染色体上,解释表型变异9.080%~16.540%,其中,Qflw2A-1在3个环境中均能检测到,解释表型变异12.483%~16.540%,为1个稳定的主效QTL;8个旗叶面积QTL分布于2A、3B、4B、5A、6B和7A染色体上,解释表型变异9.310%~30.498%,其中,3个QTL位于5A染色体上。此外,鉴定出3个分布于2A、5A和6B染色体上的QTL富集区段。     

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。