应用Gli—B1和Sec—1抗体探针鉴别小麦—黑麦易位系的研究

为了对小麦－黑麦１染色体易位系进行一般性鉴别和特殊性分析，分离单克隆抗体，分别用于识别在１Ｂ染色体编码的Ｍｒ４０００γ－黑麦碱和醇溶蛋白。用２－丙醇水溶液对面粉，粗粉或半籽粒进行提取。并直接进行疗养免疫吸附法分析，分析表明，当１ＲＳ与１Ａ１，Ｂ和１Ｄ发生易位是，ｍＡｂ８０８／１０表现出阳性反应，而非易位小麦反应很弱。     

小麦 黑麦大粒1BL/1RS易位系的分子细胞学鉴定

为明确小麦 黑麦大粒衍生系14 1 2的遗传组成,综合采用细胞学、基因组原位杂交(GISH)、SCAR标记、SSR标记对该衍生系进行鉴定。黑麦基因组特异SCAR标记鉴定表明,14 1 2含有黑麦遗传物质;有丝分裂和减数分裂中期Ⅰ染色体数目为2n= 42=21Ⅱ。以黑麦基因组为探针的GISH检测表明,14 1 2含有2个黑麦染色体臂。黑麦7条染色体上的特异标记鉴定表明,只有黑麦1RS上的特异SCAR标记在14 1 2中扩增出黑麦特异条带。小麦7个部分同源群染色体长短臂上的SSR引物鉴定表明,只有1BS上的4对引物在14 1 2中未扩增出1BS的条带,其余染色体上的引物均扩增出了相应条带。由此证实小麦1BS被黑麦1RS所替代,衍生系14 1 2为1BL/1RS易位系材料。     

小麦-黑麦1BL/1RS易位系中的染色体结构变异

用黑麦(Secale cereale L.)自交系Kustro与普通小麦(Triticum aestivum L.)品种绵阳11杂交,获得了八倍体小黑麦MK,再用绵阳11与MK回交,用基因组原位杂交(GISH)和荧光原位杂交(FISH)的方法从回交后代中筛选到含1条1BL/1RS易位染色体的植株13FT-100。为了筛选含有变异染色体的姊妹1BL/1RS易位系,用FISH方法对植株13FT-100的自交后代进行了分析。结果表明,在1个后代植株中,1条6B染色体在核仁组织区断裂,造成6BS端部缺失;而在另1个后代植株中,1条1BL/1RS易位染色体的1BL端部Oligo-p Sc119.2-1信号缺失。变异6B染色体可以用来研究6BS臂从核仁组织区到端部区段的功能,变异1BL/1RS易位染色体可以用来研究1BL的变异对1BL/1RS易位染色体发挥功能的影响。本研究结果提示,对于小麦远缘杂交后代,应多留意小麦染色体结构的变化,获得具有新型结构的小麦染色体或易位染色体可能对小麦育种研究更具重要意义。     

小麦-黑麦抗条锈病1BL/ 1RS易位系8-2-1的鉴定

利用农艺性状优良的普通小麦品系W770B(2n=6x=42,AABBDD)与墨西哥黑麦(Secale cereale L. 2n=2x=14,RR)杂交,秋水仙素处理染色体加倍,再经过多次与W770B回交,筛选出若干性状优良的衍生系。在大田用抖粉法人工接种条锈病混合菌种(CYR31,CYR32)对衍生系进行多次鉴定,筛选出对条锈病混合菌种(CYR31,CYR32)高抗的衍生系8-2-1。为了明确小麦新种质8-2-1的遗传基础,为该种质的应用提供参考,采用细胞学、原位杂交(genomic in situ hybridization,GISH)、分子标记(SCAR,SSR)、SDS-PAGE、近红外谷物分析仪和农艺性状调查对其进行鉴定分析。细胞学鉴定结果表明,8-2-1具有42条染色体(2n=42=21II);以黑麦DNA为探针的原位杂交(GISH)鉴定结果表明,8-2-1具有黑麦染色体信号;黑麦特异SCAR标记和1RS上的SCAR标记能够同时在黑麦和8-2-1中扩增出特异条带;小麦各个基因组SSR分子标记鉴定结果表明,只有小麦1BS上的SSR标记不能在8-2-1中扩增出目的条带,表明8-2-1为小麦-黑麦1BL/1RS易位系。SDS-PAGE 结果表明,8-2-1亚基组成为Null、7+8、2+12,与W770B(Null,7+16,2+12)在Glu-B1位点编码的HMW-GS存在差异。8-2-1粗蛋白含量（干基）、面筋含量（湿基）达到中筋小麦标准;Zeleny沉降值符合弱筋小麦标准。农艺性状调查发现,8-2-1具有早熟、大穗、大粒等优点。因此,8-2-1可为培育高产、抗病和优质小麦新品种提供重要的中间材料。     

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。     

小麦1B/1R易位系的选育及其利用研究

通过近20年的聚合杂交，将来自前苏联的高加索（Kavkaz）和美国的WeiqueRedmace两个1B／1R易位的小麦品种优良基因，以及墨西哥矮秆育种的典型成就，组建到四川省自育的优良小麦品种集团中，育成了1B／1R易位系"绵阳8168-0-14"。经多年观察、鉴定和配合力测定，该材料表现出丰产结构台理、综合抗病力强、亲本的配合力好、杂种F；代优势明显等突出优点，是实现四川省小麦高产育种可资利用的创新材料。     

ω-黑麦碱基因表达缺失的1BL/1RS易位系种质创新

1BL/1RS易位系是小麦育种的重要亲本,但1RS Sec-1位点表达的ω-黑麦碱是导致小麦加工品质不佳的重要因素。为消除ω-黑麦碱的不良影响,进一步挖掘1BL/1RS易位系的育种潜力,本研究利用低能N+离子束处理1BL/1RS易位系小麦干种子,利用醇溶蛋白酸性聚丙烯酰胺凝胶电泳(A-PAGE)筛选ω-黑麦碱表达缺失突变株系,1RS染色体特异引物鉴定携带1RS染色体的突变株系,结果共创制出9个ω-黑麦碱基因Sec-1位点表达缺失的新的1BL/1RS易位系种质。农艺性状和品质性状分析结果表明,这些1BL/1RS易位系新种质的籽粒蛋白含量、面筋指数、稳定时间等加工品质性状显著提高,株高、穗数、千粒重等农艺性状无显著变化。ω-黑麦碱表达缺失突变体的育成为培育优质抗逆小麦品种提供了新的方法。     

1BL/1RS易位系对陕西小麦品质育种的影响

分析了91份陕西省小麦资源材料中1BL/1RS品种的频率、HMW-GS组成和加工品质性状,以了解1BL/1RS易位对陕西小麦育种的影响。结果表明,22个小麦品种(系)为1BL/1RS衍生品种,占参试材料的24.2%,其中山前麦(P redgorn ia)的衍生品种15个,占1BL/1RS易位品种的68.1%;1BL/1RS易位并末对HMW-GS组成产生直接影响,1BL/1RS易位品种中优质亚基1和17 18出现频率较高,而非1BL/1RS易位品种中优质亚基2*和7 8出现的频率较高,两者之间优质亚基14 15和5 10出现的频率无明显差别;1BL/1RS品种和非1BL/1RS品种之间品质性状(蛋白含量除外)的变异系数以及千粒重的平均值有明显差异,而籽粒硬度、蛋白质含量和沉淀值的平均值均无明显差异。提出了合理利用1BL/1RS抗源进行小麦育种的方法和途径。     

T2BS．2RL小麦－黑麦易位对小麦烘烤品质的影响

以前的研究已经表明，含有第一组染色体的小麦－黑麦易位对小麦的烘烤品质有不利影响．一个新的小麦－黑麦易位系（Ｔ２ＢＳ．２ＲＬ，Ｈａｍｌｅｔ）应该对由第１－６组染色体控制的小麦贮藏蛋白无影响．这个新易位系含有一个抗麦蝇蚊［Ｍａｙｅｔｉｏｌａｄｅｓｔｒｕｃｔｏｒ（Ｓａｙ）］的单显基因（Ｈ２１）．本研究的目的就是确定Ｔ２ＢＳ．２ＲＬ易位对磨粉和烘烤品质是否有影响。对１１个易位系和５个非易位系的几个烘烤品质性状进行了比较。结果表明，易位系的容重、出粉率和籽粒硬度降低了，但通过选择可以克服之；和面时间、烘和时间也有所减短，但与非易位系差异很小，基本上不影响烘烤品质。面粉蛋白质含量、和面耐性、面包体积及面包屑等级与非易位系无明显差异，而面粉颜色和吸水率有了明显的改善。总之，这一易位对磨粉和烘烤品质无多大影响。     

小麦和黑麦品种醇溶蛋白的比较分析

为了分析普通小麦醇溶蛋白和黑麦醇溶蛋白的异同,运用酸性聚丙烯酰胺凝胶电泳法和反相高效液相色谱法对4个普通小麦品种和4个黑麦品种的醇溶蛋白进行了比较分析.在酸性电泳分析方法中,4个普通小麦品种共分离出16条迁移率不同的谱带,而4个黑麦品种共分离出10条谱带,每个品种在α、β、γ、ω四个区的分布频率也不相同.从谱带出现的频率和染色的深浅可明显看出普通小麦的醇溶蛋白含量远远大于黑麦品种.在反相高效液相色谱分析方法中,普通小麦分离出12～18个组分,黑麦品种分离出6～12个组分;普通小麦不同类型的醇溶蛋白出峰时间比较紧凑,而黑麦的出峰时间差异较大.反相高效液相色谱分析方法能很好地分离醇溶蛋白,且其更快速、简便、所需样品量少.     

小麦和黑麦品种醇溶蛋白的比较分析

为了分析普通小麦醇溶蛋白和黑麦醇溶蛋白的异同,运用酸性聚丙烯酰胺凝胶电泳法和反相高效液相色谱法对4个普通小麦品种和4个黑麦品种的醇溶蛋白进行了比较分析。在酸性电泳分析方法中,4个普通小麦品种共分离出16条迁移率不同的谱带,而4个黑麦品种共分离出10条谱带,每个品种在α、β、γ、ω四个区的分布频率也不相同。从谱带出现的频率和染色的深浅可明显看出普通小麦的醇溶蛋白含量远远大于黑麦品种。在反相高效液相色谱分析方法中,普通小麦分离出12～18个组分,黑麦品种分离出6～12个组分;普通小麦不同类型的醇溶蛋白出峰时间比较紧凑,而黑麦的出峰时间差异较大。反相高效液相色谱分析方法能很好地分离醇溶蛋白,且其更快速、简便、所需样品量少。     

西南地区普通小麦1BL/1RS易位系的DArT分子标记鉴定

为了准确了解小麦品系中1BL/1RS易位系的存在,利用7 000多个DArT分子标记(Diversityarrays technology,多样性微阵列技术)对87个普通小麦品系进行扫描,总共获得1 750个稳定的多样性的分子标记(P>80)。这些标记的多态性信息含量指数(PIC)的范围是0.03～0.5,平均值为0.35(P>80)。根据DArT标记的可整合性,利用1B染色体上的DArT数据进行主坐标分析(Principal-Coordinates Analysis,PCoA),可以把实验材料划分为两个群,并且确定一个群是由1BL/1RS易位系组成,另一个群由非1BL/1RS易位系组成。同时,利用非加权组平均法(Unweighted pair-group method with arithmetic means,UPGMA)进行聚类分析,调查了材料之间的遗传关系,结果显示,实验材料同样聚集为两个群,一个群由1BL/1RS易位系组成,包含两个亚群;另一个群由非易位系组成,包含六个亚群。研究证实,DArT标记不仅可以调查小麦全基因组的遗传多样性,而且利用它的可整合性能够准确鉴定研究材料中的1BL/1RS易位系。     

寡核苷酸探针套涂染结合基因组原位杂交和分子标记分析准确鉴定小麦-百萨偃麦草异源易位系的研究

培育小麦异源易位系是转移和利用外源基因的有效途径,快速准确的染色体鉴定方法有利于提高染色体工程效率。本研究以电离辐射诱致的2个普通小麦-百萨偃麦草染色体5J易位系（NAU16YJ127和NAU16YJ124）为例,分析了综合利用本课题组前期开发的寡核苷酸探针套［包括(GAA)₁₀、pSc119.2-1、pAs1-1、pAs1-3、AfA-3和AfA-4六个寡核苷酸探针］涂染,结合基因组原位杂交和分子标记等方法鉴定小麦异源易位系的效果。结果表明,NAU16YJ127（2n=6x=42）包含一对小麦-百萨偃麦草易位染色体T5JS·5JL-5AL#1,同时在染色体6A和2D长臂顶端也发生了明显的相互易位;NAU16YJ124（2n=6x=44）附加了一对小麦-百萨偃麦草易位染色体,同时包含一对6A长臂缺失染色体del6AL,其缺失区段易位到5JL近端部,形成T5JS·5JL-6AL,其他染色体未见明显变化。利用21个5J特异分子标记（19个位于长臂和2个位于短臂）分析发现,两个易位系均含有全部5J短臂标记,同时T5JS·5JL-5AL#1含有12个长臂标记,而T5JS·5JL-6AL仅含有2个长臂标记,确证两个易位系断点不同,并将21个标记定位于4个不同区段,其中位于5J短臂的2个标记位于1个区段,位于5J长臂的19个标记位于3个区段（5JL-1~3）,分别包含2、10和7个标记;发现3个为可以同时识别5J和5A的共显性标记,其中NAU16YJ124含有全部5A标记,而NAU16YJ127仅包含其中2个标记,进一步验证了细胞学鉴定结果。本研究结果表明,寡核苷酸探针套涂染、基因组原位杂交和分子标记分析相结合为准确鉴定小麦异源易位系提供了新方法。     

黑麦、小麦和大麦乳酸脱氢酶基因的染色体定位

本文分别利用小麦品种“中国春”-黑麦lmperial和“中国春”-大麦Betzes的整套标准二体添加系,以及黑麦-小麦单体添加系,对黑麦、大麦及小麦的乳酸脱氢酶(LDH)基因进行了染色定位研究。实验中采用5%聚丙烯酰胺凝胶电脉法。可用于进行LDH同功酶基因定位的酶带仅见于第二区中。结果发现黑麦的LDH同功酶基因Ldh-R1和Ldh-R2位于4R染色体上,大麦LDH同功酶基因Ldh-H1和Ldh-H2位于4H染色体上。由于所用的黑麦-小麦添加系并不成套,只有小麦LDH同功酶基因Ldh-B1被定位在4B染色体上。在供试的3种禾谷类作物中,LDH基因均被定位在第四部分同源群的染色体上。     

一种测定1B／1R小麦易位系和代换系的简易方法──同功酶电泳法

一种测定１Ｂ／１Ｒ小麦易位系和代换系的简易方法──同功酶电泳法Ｈ．Ｈａｒｔｍａｎｎ等由于１Ｂ／１Ｒ易位系和代换系具有高产、抗病和适应性强等优点而被广泛用于小麦品种改良，它们的主要缺点是烘烤品质差（面团发粘）。在小麦常规育种中，因为１Ｂ／１Ｒ系缺少直观...     

环境与基因型对黑麦和小麦籽粒蛋白质含量的影响

蛋白质含量同时受基因型与环境影响。本文根据在Saskatchewan几种土壤上进行的品种试验结果研究二者对小麦与黑麦籽粒蛋白质含量及蛋白质生产中的氮利用效率(NUE)的影响。在土壤有效氮低的高产条件下每公斤籽粒的蛋白质含量低达95.4g。当氮不再是籽粒产量的最大限制因子时,其值不变。此后能提高对氮的需求量的因素均可使籽粒蛋白含量-N反应曲线由迟滞期转为上升。在土壤高氮水平下,每公斤干籽粒的最大蛋白质的克数为130—231g(冬小麦)和107—177g(黑麦)。在有效氮含量低的情况下,蛋白质生产的NUE可高达80%,继续增施氮肥时则NUE值下降,在籽粒产量最高时NUE值接近零,蛋白质产量最高时NUE值等于零。在提供的土壤有效氮达到一定程度、籽粒产量接近最高时,蛋白质含量-N反应曲线的上升期结束。研究结果表明,在现行的管理体系下谷物籽粒与籽粒蛋白质生产的NUE值低。