小麦种子萌发期水分胁迫诱导表达差异cDNA的研究

以小麦幼芽为材料,采用mRNA差异显示方法和银染技术,对经过用16%(-0.5 MPa)PEG-6000溶液处理不同时间而诱导表达的小麦基因进行分离,共得到cDNA差异片段16条。其中4条差异条带呈表达减弱,其余差异条带均呈表达增强。测序结果与GenBank数据库比对,2个cDNA片段与已知基因同源,WSI241与编码胚后期丰富蛋白的Em基因同源性达100%,WSI208与ARA-1 mRNA同源性达88%。大部分都是功能未知的EST序列。其中WSI483(454 bp)与小麦干旱胁迫幼苗cDNA同源性达100%;WSI232与小麦干旱胁迫叶cDNA同源性达100%。WSI301与小麦盐胁迫芽鞘cDNA同源性达98%,WSI267与小麦热胁迫旗叶cDNA同源性达93%,WSI289与小麦ABA处理胚cDNA同源性达92%,WSI268与镰刀菌感染的小麦穗同源cDNA同源性达97%。经反向Northern验证,有6个cDNA呈阳性。可用探针或设计引物作进一步研究。     

作物抗旱性的根系研究

作物根系不仅以形态变化适应土壤干旱，而且能发出某些信息，使其地上部分对干旱做出迅速的反应．因此，对根系的深入研究有助于提高对作物抗旱性的认识．     

小麦抗旱性研究进展与展望

利用优异基因资源改良小麦抗旱性是应对干旱和保障粮食安全的重要途径。结合国内外小麦抗旱性研究的最新进展和本研究组的研究实践,概述了现行主要抗旱性鉴定方法的适用对象和评价指标,以及小麦抗旱种质创新、抗旱基因资源发掘与利用等方面的研究成果,同时提出未来小麦抗旱性研究的重点任务和发展方向,即建立基于高通量表型鉴定的抗旱性综合评价技术体系,建立基于高通量基因型鉴定的抗旱基因资源发掘平台,创建基于综合运用多学科技能的智慧育种策略,以期为加快小麦抗旱性遗传改良提供信息资源和理论参考。     

小麦转录因子基因W16的功能标记作图和关联分析

【目的】开发小麦DREB转录因子基因W16的功能标记,进行遗传作图,并结合表型性状关联分析,为利用分子标记进行小麦遗传改良提供依据。【方法】以六倍体普通小麦及其野生近缘种的二倍体和四倍体为材料,克隆W16的DNA序列;根据序列多态性设计分子标记;利用中国春缺四体材料对基因进行染色体定位,用DH群体（旱选10号×鲁麦14）进行精细定位并作图;以154份六倍体普通小麦材料构成的自然群体分析表型性状与基因单倍型的关联特性。【结果】利用中国春缺四体材料先将W16定位在1A染色体上。后利用DH群体将W16定位于染色体1A的CWM517和WMC20标记之间,距左、右标记的遗传距离分别为7.8 cM和19.4 cM。在小麦自然群体中共检测到W16的3种单倍型,分别与单株穗数、穗粒数、每穗小穗数和籽粒饱满度关联。【结论】确定了W16所在的染色体位置,鉴定出HapⅡ为增加单株穗数和籽粒饱满度的优良单倍型,HapⅢ为提高穗粒数的优良单倍型,该基因的功能标记和关联分析结果为小麦分子育种提供了重要信息。     

小麦蛋白磷酸酶2A调节亚基基因TaBβ-1的克隆及其在非生物胁迫下的表达特性

【目的】克隆小麦蛋白磷酸酶2A(PP2A)调节亚基(PR55)基因TaBβ-1,分析其在非生物胁迫下的表达特性,为小麦抗逆育种提供候选基因。【方法】以小麦品种旱选10号为材料,通过电子克隆和RT-PCR获得TaBβ-1的全长cDNA序列,采用生物信息学软件分析TaBβ-1及其编码蛋白TaBβ-1的序列特征,预测其功能,利用实时荧光定量PCR(real-time quantitative PCR)技术分析该基因在小麦孕穗期不同组织中、不同生育时期新叶中的表达情况,以及在PEG、NaCl、低温及外源激素ABA等非生物胁迫下的表达模式,检测不同水分条件下成株期转基因拟南芥的叶片细胞膜稳定性。【结果】获得TaBβ-1的全长cDNA序列1931bp,其开放阅读框(ORF)为1539bp。该基因编码512个氨基酸,预测TaBβ-1蛋白分子量为57.1kD,等电点为5.87,含有PP2A调节亚基的1个CDC55保守结构域、1个alpha/beta结构域、2个PR55保守结构域和6个WD重复子。TaBβ-1在小麦孕穗期的根、穗、叶中均有表达,表达量依次为根穗叶;在不同生育时期的新叶中,苗期叶片的表达量最高。TaBβ-1的表达明显受PEG、NaCl、低温以及外源ABA的诱导。【结论】小麦蛋白磷酸酶2A调节亚基家族基因TaBβ-1在小麦苗期叶片中的表达量明显高于根、穗以及其它时期的叶片;TaBβ-1参与对高渗、高盐、低温等多种胁迫以及ABA处理的应答反应,但表达模式不同;在水分胁迫条件下,转基因拟南芥比野生型具有较高的细胞膜稳定性。     

小麦抗旱品种的遗传多样性分析及株高优异等位变异挖掘

为了解北方冬麦区小麦抗旱品种的遗传多样性,筛选株高相关标记的等位变异,选用117个均匀分布于小麦各条染色体的SSR标记,对136份小麦抗旱品种进行分析。共检测到1484个等位变异,平均每个标记12.6个等位变异,变化范围为2～42个,供试材料的多态性遗传信息含量(PIC)变化范围为0.016～0.941,平均为0.640。聚类分析把同一地区或育种单位育成的品种、具有共同亲本的姊妹品种聚为一类,部分相近年代选育的品种也分别聚在一类,国外材料的基因导入对育成品种的遗传基础产生了影响。关联分析表明,在旱地条件下与株高显著相关的标记有19个(P0.01),其中6个极显著相关(P0.001);在水地条件下与株高显著相关的标记也有19个,其中7个极显著相关。水、旱两种条件下共检测出与株高极显著相关的标记9个,分别是Xbarc125(7D)、Xbarc168(2D)、Xgwm126(5A)、Xgwm130(2B)、Xgwm212(5D)、Xgwm285(3B)、Xgwm495(4B)、Xgwm95(2A)和Xwmc396(7B),其中Xgwm285的220bp、Xgwm495的181bp、Xgwm212的99bp和Xbarc125的167bp等位变异是与矮秆关联的优异等位基因。     

晋麦47背景回交导入系的遗传选择与性状分析

为深入研究小麦抗旱相关性状的遗传基础,以旱地品种晋麦47为轮回亲本、水地品种鲁麦14为供体亲本构建的导入系(ILs)为材料,在雨养和灌溉两种条件下考察穗下节和穗部农艺性状,利用56对在双亲间表现多态性的SSR标记引物对BC3F4导入系群体的150个株系进行遗传选择,分析筛选后的148个导入系遗传背景及性状相关性.结果表明,ILs群体中有两个株系分别在2个、13个标记住点的基因型不同于双亲,ILs群体的晋麦47基因型回复率达94.38%.在两种水分条件下ILs群体多数性状表现超双亲.性状变异系数在2.34%～127.11%之间,性状均值偏向轮回亲本晋麦47;ILs群体灌溉条件下的每穗总小穗数(TNS)极显著大于雨养条件下的,与鲁麦14相似.除穗顶部不育小穗敷(SST)外,其余性状在两种水分条件下均呈极显著正相关(r=0.221～0.555).ILs群体穗下节长(FIL)和旗叶叶枕至德基部长(LPSB)的遗传力均较高,大于0.5975;穗顶部不育小穗数(SST)、穗基部不育小穗数(SSB)的遗传力均较低,小于0.4638,说明小穗结实卒易受环境水分条件影响.     

基于全长cDNA序列的小麦cSNP发掘

以测序得到的来自小麦不同基因组的基因序列为源序列,用AutoSNP软件,在GenBank中的小麦EST库中检测到一批cSNP,开辟了一条发掘小麦基因组特异候选cSNP的新途径。在2089个源序列中,检测到1 296个cSNP,其中有397个来自A基因组,322个来自S基因组,420个来自D基因组;另外,A和D基因组共有的SNP有154个,A和S,S和D,A、S和D基因组共有的SNP各仅有1个,这一结果也同时表明,小麦的3个基因组供体种中,A、D基因组关系比较近,而它们与S基因组的关系比较远。统计分析表明,小麦中SNP出现的频率约为0.914‰。     

渗透调节在小麦抗旱鉴定和育种中的应用

２５５份小麦品种的渗透调节能力，以灌浆期＞苗期＞孕穗期的顺序变化。陕西、山西材料的平均渗透调节能力高，分别为０．ｌｌ２ＭＰａ、０．０８４ＭＰａ，此结果与田间抗旱鉴定结果相一致。渗透调节能力与苗期抗旱级别，与灌浆期叶片含水量相关极显著。以旱／水产量比≥８０％，渗透调节能力≥０．０５ＭＰａ为标准，选出不同生育期高渗透调节能力的材料２０３（次）份，占总数的３０％。６个杂交组合Ｆ２的ｈ＝６５％，旱×水类型的Ｆ２分离程度高，旱×旱类型的Ｆ２渗透调节能力超高亲的比率大，是选育高渗透调节能力材料理想的组合类型。     

SSR标记在小麦种质资源研究中的应用

本文通过ＳＳＲ标记,对小麦种质资源的亲缘关系进行鉴定。结果表明,在国家种质库中保存的３个平遥小白麦中,编号为ＺＭ１２１３的平遥小白麦与燕大１８１７的相似程度最高;对平遥小白麦、蚂蚱麦及其衍生品种的系谱亲缘材料进行ＳＳＲ标记,聚类分析结果与系谱中亲缘关系的远近基本一致。因此,ＳＳＲ标记是鉴定小麦种质资源亲缘关系的一条有效途径。