陕西小麦籽粒硬度及其基因型分析

籽粒硬度与小麦市场分级定价、磨粉品质和食品加工品质密切相关。为给小麦品种选育和品种推广提供参考依据,用单籽粒谷物硬度测试仪测定了169份陕西小麦品种（系）的籽粒硬度,并利用分子标记检测和基因序列分析确定了硬质麦的基因组成。硬度测定结果表明,陕西参试小麦品种（系）存在硬质麦、混合麦和软质麦3种类型,分别为121、11和37份,依次占71.6%、6.5%和21.9%。陕西不同地区3种籽粒硬度类型所占比例明显不同。基因型分析结果表明,陕西硬质麦存在4种基因型,即PinaD1b、PinbD1b、PinbD1d和PinbD1p,分别有14、97、2和8份材料,占硬质麦比例依次为11.6%、80.2%、1.6%和6.6%。总体而言,陕西小麦以硬质麦为主,硬质麦主要由PinbD1b基因型组成。     

HMW-GS分子标记多重PCR体系的建立及新疆春小麦的检测

为给新疆优质春小麦品种选育提供参考依据,利用小麦优质高分子量谷蛋白亚基(HMW-GS)基因的特异性标记,基于17份已知HMW-GS组成的品种(系),构建了3套多重PCR,体系Ⅰ可用于同时检测AxNull和Dx5基因,体系Ⅱ可同时检测Ax2*和By8基因,体系Ⅲ可同时检测Bx14和Dx5基因;用3套多重PCR体系分别检测17份小麦品种,其结果与SDS-PAGE检测结果完全一致,表明建立的3套多重PCR体系稳定可靠,可用于小麦品种优质HMW-GS基因聚合育种.利用此体系对85份新疆春小麦品种进行分析表明,AxNull和Ax1的频率均为24.7%,Ax2*为50.6%,By8为48.2%,Bx14(+By15)为0%,Dx5(+Dy10)为34.1%.     

用STS标记检测春化基因Vrn-A1在中国小麦中的分布

在证实Vrn-A1春化基因的STS标记与CAPS标记结果一致的基础上,用STS标记检测了全国主要麦区历史上大面积推广和当前主栽的250份品种的春化基因Vrn-A1。结果表明,中国品种Vrn-A1基因平均分布频率为36.8%,不同麦区的分布频率不同,依次为东北春麦区=北部春麦区=西北春麦区（100%）＞新疆冬春麦区（42.9%）＞西南冬麦区（35.3%）＞黄淮冬麦区（19.8%）＞长江中下游冬麦区（17.4%）＞北部冬麦区（3.0%）,这与冬春特性有关。在长江中下游冬麦区和西南冬麦区品种中,Vrn-A1基因分布频率随着时间推移呈降低趋势;在黄淮冬麦区品种中,20世纪50到70年代呈上升趋势,随后呈下降趋势。在年最大推广面积大于66.7万hm²的58份品种中,Vrn-A1基因的频率为27.6%。这些信息有助于改良小麦品种的适应性和提高产量潜力。     

小麦TaP5CS基因抗旱相关分子标记的开发

脯氨酸是小麦抵御干旱胁迫的重要调节物质,吡咯啉-5-羧酸合成酶(Pyrrpline-5-carboxylate-synthetase,P5CS)是干旱条件下脯氨酸合成的关键酶.为了提高小麦抗旱品种的选育效率,本研究选用国内119个小麦品种(系),鉴定其萌发期抗旱性;并从中选取10个抗旱性不同的小麦品种,分析响应干旱的叶...     

PCR法快速检测小麦回交后代HMW-GSDx5基因*

建立小麦早代品质性状选育的技术和方法,对小麦品质育种具有非常重要的实践意义.Panye等[1]通过系统的比较研究,发现在其研究的所有HMW-GS中,Dx5和Dy10亚基对面包烘烤品质的贡献最大.D'Ovidio和Anderson等[2]报道凡Dx位点携带Dx5基因的材料均能扩增出450 bp特异条带,而未携带该基因的材料不能扩增出此条带,检测结果不受Dx相同位点2、2.2、2.2*、3和4基因的影响.本研究采用PCR技术,在小偃22×SOISSONS组合中,对其BC1、BC2、BC2F1单株和BC2F2株系的Dx5基因进行了系统性的鉴定和筛选,试图选育出面包小麦新品种.     

小麦春化基因新等位变异Vrn-B3d的鉴定

春化基因的遗传多样性决定了小麦广泛的适应性,挖掘和鉴定春化基因的新等位变异,可为广适小麦育种奠定基础。本研究以普通小麦地方品种和尚头为材料,采用生物信息学和分子克隆手段获得 VRN-B3基因,全长3 818 bp。与隐性等位变异 vrn-B3相比,和尚头中 VRN-B3基因在启动子区有一个160 bp的插入片段,为 VRN-B3基因的一种新等位变异,暂命名为 Vrn-B3d。经PlantCare网站预测,该插入片段包含CAAT-box、G-box和TATA-box三种顺式作用元件。基于 Vrn-B3d差异序列,开发一对检测新变异的分子标记,并构建能够同时区分 VRN-B3位点5种等位变异的高效多重PCR体系。通过检测262份中国微核心种质资源,发现93.5％的品种携带 vrn-B3,5.7％的品种携带 Vrn-B3b,并在新疆春麦和红冬麦品种中发现新等位变异 Vrn-B3d,说明该变异主要分布在新疆地区。温室表型和基因型相关性分析结果表明,与 vrn-B3相比, Vrn-B3d能使小麦推迟两天抽穗。本研究丰富了小麦春化基因遗传变异的多样性,开发了分子标记并构建多重PCR体系,为小麦育种提供了优异种质资源和分子检测有效方法。     

陕西小麦黄色素含量基因 TaZds-A1和 TaZds-D1的组成与分布

面粉或面制品色泽是小麦重要的品质评价指标,ζ-胡萝卜素脱氢酶(ζ-carotene desaturase, ZDS)活性基因是控制小麦籽粒或面粉中黄色素(Yellow pigment, YP)含量的重要基因。为给陕西小麦品质改良提供参考依据,利用2A和2D染色体上的 YP2A-1和 YP2D-1标记,对陕西194份小麦品种(系)分别进行检测,分析 TaZds-A1和 TaZds-D1两位点等位变异的组成和分布特点。结果表明,在陕西小麦中, TaZds-A1位点存在 TaZds-A1a和 TaZds-A1b两种等位变异类型,分别占43.3%和56.7%;而在 TaZds-D1位点,全为 TaZds-D1a等位变异类型。陕西小麦两位点存在 TaZds-A1a/ TaZds-D1a和 TaZds-A1b/ TaZds-D1a两种等位变异的组合类型,在不同地区小麦中的分布不同：在陕西渭北旱塬和关中地区小麦中,两种组合类型的频率相当,约各占一半;在陕南地区小麦中,高YP含量的 TaZds-A1b/ TaZds-D1a组合类型占三分之二。ZDS活性基因的选择将成为以后陕西小麦色泽品质遗传改良研究中的一个重要部分。     

宁夏小麦TaNrx-B1和TaFer-A1基因组成及其与相对发芽率的关系

为给抗旱小麦品种选育和评价提供依据,以117份宁夏小麦品种(系)为材料,鉴定种子萌发期相对发芽率,并利用抗旱相关分子标记检测TaNrx-B1和TaFer-A1基因组成,分析两基因组成分布特点,通过表型与基因型比较分析评价2个基因分子标记的有效性,同时筛选抗旱相关基因组成。结果表明,宁夏地区小麦种子萌发期总体平均相对发芽率为73.3%,变异范围为25.8%~98.2%;中等及以上抗旱性等级品种(系)占75.2%,达到供试材料的四分之三。宁夏小麦品种(系)中TaNrx-B1基因存在2种单倍型TaNrx-B1a和TaNrx-B1b,分别占供试材料总数的65.0%和35.0%,平均相对发芽率分别为71.4%和62.6%;TaFer-A1基因也存在两种单倍型TaFer-A1a和TaFer-A1b,分别占总数的74.4%和25.6%,平均相对发芽率分别为67.3%和62.2%。在两个基因的4种单倍型组合中,TaNrx-B1a/TaFer-A1a、TaNrx-B1a/TaFer-A1b、TaNrx-B1b/TaFer-A1a和TaNrx-B1b/TaFer-A1b依次占46.2%、8.5%、15.4%和29.9%,其种子的平均相对发芽率依次为70.7%、68.3%、65.1%和61.8%;相关分析发现,TaNrx-B1a/TaFer-A1a单倍型组合是抗旱类型组合,TaNrx-B1b/TaFer-A1b单倍型组合是非抗旱类型组合。综上所述,宁夏小麦种子萌发期总体抗旱性较强,以TaNrx-B1a/TaFer-A1a组合类型品种(系)的平均相对发芽率最高,所占比例也最多,两个基因的抗旱相关分子标记可用于小麦抗旱性初步鉴定和筛选。     

等位变异Vrn-B1a和Vrn-B1b的春化效应及其在黄淮冬麦区小麦品种中的分布

春化基因Vrn-B1是决定黄淮冬麦区小麦品种冬春性的主要基因之一, 研究其不同显性等位变异的低温春化作用效应及分布, 对该区小麦品种选育和推广具有重要意义。以等位变异Vrn-B1a品种皖麦33与等位变异Vrn-B1b品种豫麦34为亲本构建杂交组合, 对其F₂代进行5~35 d的低温春化处理, 并在温室(22±3℃,16 h昼/8 h夜)鉴定抽穗期, 结合分子标记分析低温春化处理时间对各等位变异型抽穗期的影响。同时对228个黄淮冬麦区小麦品种进行相关位点分子检测, 分析该基因等位变异的分布特点。各春化处理均使两种等位变异小麦植株的抽穗期提前, 但Vrn-B1a抽穗时间比Vrn-B1b晚约2 d。从春化处理当天至处理后25 d, 2种等位变异类型的抽穗时间均随春化时间的延长而缩短; 继续延长春化时间, 抽穗期不再缩短, 表明满足两种等位变异完成春化的低温时间为20~25 d。在228个品种中, Vrn-B1位点有214个(93.9%)隐性和14个(6.1%)显性等位变异。其中, 显性等位变异Vrn-B1a有6个, 占总品种数的2.6%; Vrn-B1b有8个, 占总品种数的3.5%。在黄淮冬麦区小麦品种中, 春化基因Vrn-B1位点至少存在Vrn-B1a和Vrn-B1b两种显性等位变异类型, 两种等位变异类型纯合小麦植株的抽穗时间不同。     

小麦转录因子TaMyb2s的克隆及表达

利用小麦TaMyb2基因特异引物, 克隆了3种类型TaMyb2的cDNA序列, 分别命名为TaMyb2-I、TaMyb2-II和TaMyb2-III。氨基酸序列比对结果表明, TaMyb2s的序列高度相似。系统进化树分析显示, TaMyb2s与来自大麦、水稻等的直系同源基因编码蛋白的亲缘关系较近; TaMyb2s的3种类型与小麦基因组没有明显的对应关系。实时定量PCR检测结果表明, 小麦幼苗中的TaMyb2s均参与对渗透胁迫的应答反应, 但表达模式不尽相同, TaMyb2-III对渗透胁迫的应答最迅速, TaMyb2-I次之, TaMyb2-II最迟缓。从小麦不同发育时期幼嫩组织中TaMyb2s的表达情况推测, TaMyb2-I和TaMyb2-III可能主要在生长发育的前期调控下游基因, 而TaMyb2-II主要在发育后期发挥作用。