圆锥小麦四排穗性状基因的遗传及分子标记分析

四排穗(four-rowed spike, FRS)性状是超数小穗(supernumerary spikelets, SS)性状的一种类型,表现为在一个穗轴节片上近垂直地着生2个无柄小穗,从而增加了小穗数和穗粒数,对提高产量有一定的潜力。为了解圆锥小麦0880 FRS性状的遗传特征,将0880与正常穗(normal spike, NS)圆锥小麦0879杂交,构建了遗传群体,并对0880 (FRS) × 0879 (NS)与0879 (NS) × 0880 (FRS) F₁、F₂及F_2:3植株的穗部性状进行了调查。结果显示,正反交组合的F₁植株均表现为正常穗,F₂群体中正常穗与四排穗符合3∶1的分离比例,表明0880的四排穗性状由隐性单基因控制,将该基因定名为frs1;细胞质对frs1无显著影响。采用已定位于普通小麦A组与B组的SSR分子标记并结合混合分组分析法(BSA), 筛选出32个在双亲及F₂单株构建的四排穗型池和正常穗型池都具有多态性的SSR分子标记,利用JoinMap4.0软件构建了与frs1连锁的2A染色体11个SSR分子标记遗传图谱,其中SSR标记Xwmc598和Xwmc522位于frs1基因两侧,与该基因的遗传距离分别为4.0 cM和2.4 cM。利用2A染色体缺失系对这11个SSR进行物理定位,Xwmc598和Xwmc522均被定位在2A染色体短臂FL0.00~0.78区域。本研究的结果为frs1基因的精细定位及分子标记辅助选择奠定了基础。     

小麦幼胚再生培养体系优化及优良转化受体基因型的筛选

为建立适于优良小麦品种遗传转化的高效组织培养体系,以20个优良小麦推广品种为材料,对以幼胚为外植体的愈伤诱导、分化和生根壮苗培养基进行筛选.结果表明,添加500 mg/L水解酪蛋白、100 mg/L脯氨酸、100 mg/L谷氨酰胺,并以40 g/L麦芽糖为碳源的MXD2培养基的出愈率最高,愈伤质量最好.以大量元素减半的1/2 MX为基本分化培养基,添加1 mg/L ZT和0.5 mg/L IAA对愈伤组织诱导分化的效果最好,分化率最高达到83.0%.以1/2 MX培养基中添加0.5 mg/L IAA和0.5 mg/L MET的生根效果最好,且移栽成活率高.不同基因型的组织培养特性差异显著,筛选到扬麦158、南农9918、济麦20、宁麦9号等8个基因型可作为优良的转基因受体材料,并初步建立起适合于它们的植株再生体系.     

携带抗白粉病基因Pm21的小麦–簇毛麦小片段易位染色体在不同小麦背景中的传递率及遗传稳定性

抗白粉病基因Pm21来自小麦近缘种簇毛麦。小麦一簇毛麦小片段顶端易位系NAU418(T1AS·1AL-6VS)和小片段中间插入易位系NAU419(T4BS·4BL-6VS-4BL)携带Pm21,高抗白粉病,是小麦抗病育种新种质。为了对其育种利用提供依据,以NAU418和NAU419为亲本分别与来源于不同生态区的郑麦9023等12个小麦品种杂交,杂种F_1再分别与来源于不同生态区的农艺亲本进行正、反回交,研究两种易位染色体在不同小麦背景中的遗传稳定性及其通过雌雄配子的传递规律。DNA分子原位杂交结果表明,在杂种F_1花粉母细胞减数分裂中期Ⅰ(Pollen Mother Cell,PMC MI),两种易位染色体分别可以与对应的小麦染色体配对形成棒状二价体。正、反交结果分析表明,NAU418中的小片段顶端易位染色体T1AS·1AL-6VS通过雌配子和雄配子的传递率分别为8.00%~50.98%和7.89%~45.07%,NAU419中的小片段中间插入易位染色体T4BS·4BL-6VS-4BL通过雌配子和雄配子的传递率分别为29.17%~52.38%和7.69%~47.06%。表明2个易位系中的易位染色体都可以通过雌、雄配子传递,但是其通过雄配子的传递率均显著低于通过雌配子的传递率。     

小麦抗赤霉病、优质高分子量麦谷蛋白亚基聚合体的分子标记辅助选育

为了创制小麦抗病、优质育种的重要中间材料,加速丰产、优质、综合抗逆性好的小麦新品种选育进程,以抗赤霉病小麦品种苏麦3号和优质面包小麦安农94212、扬麦158等为亲本配置杂交组合,利用覆盖苏麦3号抗赤霉病主效QTL (Qfhs. ndsu-3BS)的4个SSR标记和优质高分子量麦谷蛋白亚基5 10特异分子标记在杂交F<,3代进行标记辅助选择,F<,4代选育到纯合的含有Qfhs. ndsu-3BS和5 10亚基的聚合体2个(J3316-8和J3316-10).经田间赤霉病抗性鉴定,J3316-8自交后代的8个株系赤霉病抗性表现优于苏麦3号,J3316-10自交后代的2个株系赤霉病抗性与苏麦3号相当.两个聚合体农艺性状比苏麦3号有明显的改良,加之它们含有优质面包小麦高分子量麦谷蛋白亚基,因此可以作为小麦抗病和优质育种的中间材料.本研究结果进一步证明,将现代分子标记技术与传统育种方法相结合可以大大提高育种效率.     

分子标记辅助育种新尝试——与P_(m2)及P_(m4a)基因紧密连锁RFLP标记在小麦抗白粉病育种中的应用

以当地育成的小麦抗白粉病材料，对国外筛选到的与白粉病抗性基因Ｐｍ２及Ｐｍ４ａ紧密连锁的ＲＦＬＰ标记进行了分析。结果表明，这些ＲＦＬＰ标记即使在遗传背景不同的情况下仍可用于对Ｐｍ２及Ｐｍ４ａ基因的检测及鉴定。研究还表明，利用分子标记辅助小麦抗白粉病育种不仅可行，而且还可对育成的抗病品系所携具体抗性基因进行精确鉴定，并可大量减少分菌系或小种接种鉴定时的冗繁程序     

中国春非整倍体的历史

中国春大约是1900年从中国的四川省携带到英国的,英国人称它叫“中国白”,1924年又带到了美国。1937年在美国的密苏里用它与黑麦杂交,得到了两个单倍体植株,其中有一株经小麦花粉授粉,产生13粒有活力的种子,从其后代中获得了16个单体和5个三体,从此便开始了中国春的非整倍体研究。为了获得全部的21种单体,检验了来源不同的214个单体材料,最终又获得了所有可能的21种缺体、三体和四体材料。作者将中国春的染色体划分成3个染色体组7个部分同源群(每个染色体组包括7条染色体),並且获得了群内的(或可以补偿的)42个缺体四体。单体的错分裂使之分离出了所有42个端着丝粒染色体和13个等臂染色体。     

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。     

小麦—簇毛麦6VS／6AL易位系叶片cDNA文库构建及鉴定

用表达型质粒载体p^SPORT1构建了经白粉菌（Erysiphe graminis)诱导48h和未经诱导的小麦－簇毛麦6VS／6AL易位系（Triticum aestivum-Haynaldia villosa translocation lin)叶片cDNA库各一个，库宿主菌为E.coli DH10B，非诱导库包含约50万个重组cDNA克隆，平均插入征段为1．25kb，主要分布在400bp-2.2kb。诱导民含约30万个重组cDNA克隆，平均插入片段1．2kb。用克隆的病程相关基因（pathogenesis related gene)，＝－小麦类甜蛋白基因pWIR作探针，进行杂交筛库，杂交信号明显，重复性好。     

分子标记辅助选择小麦抗白粉病基因Pm2、Pm4a、Pm21 的聚合体

利用与小麦抗白粉病基因Pm2、Pm4a和Pm21紧密连锁的PCR标记,对含有Pm2、Pm4a和Pm21的小麦品系复合杂交后代经3轮分子标记选择,得到了一批聚合有Pm2+Pm4a+Pm21 3个基因的抗病植株,以及若干株Pm2+Pm21、Pm4a+Pm21和Pm2+Pm4a 2个基因聚合的植株。同时,还对中选植株进行抗病性人工接种鉴定。结果表明,含有Pm21的聚合体与Pm21基因单独存在时抗性相当,均对白粉病免疫,聚合体Pm2+Pm4a的抗性好于Pm2或Pm4a单独存在时的抗性。为降低分子标记选择成本,将检测Pm4a和Pm21的2种PCR放在一个反应体系中进行,扩增产物经1次电泳,可同时检测出Pm4a和Pm21,不同引物之间没有明显交叉扩增现象。     

小麦矮秆基因Rht3和赤霉酸不敏感基因Gai3与α-淀粉酶的表达

以小麦赤霉酸反应不敏感的Rht3矮秆基因两个近等基因系及其分离群体为材料,分析了Rht3、Gai3与α-淀粉酶表达的相互关系.结果表明,Rht3、Gai3能强烈地抑制萌发籽粒α-淀粉酶的表达,降低α-淀粉酶活性水平.高矮亲本间α-淀粉酶活性差异明显,矮扬3、矮苏3和扬麦3号、苏麦3号的α-淀粉酶OD值分别为0.071,0.080和0.635,0.720.经χ2测验,两群体中α-淀粉酶活性高、中、低的分离比率符合1:2:1的理论比.株高与α-淀粉酶活性间的相关系数分别为0.791 5和0.688 8达极显著水平.赤霉酸反应与α-淀粉酶活性的相关系数更高,分别为0.854 0和0.735 3.对几株Rht3与Gai3重组类型植株的α-淀粉酶活性分析表明,Rht3对α-淀粉酶活性的影响更大.