偏凸-柱穗山羊草双二倍体与普通小麦不同杂种世代的染色体及性状分离特点

为探讨偏凸山羊草－柱穗山羊草双二倍体SDAU18在小麦遗传改良中的利用价值,以SDAU18和普通小麦品种烟农15及其9个杂种世代为材料,分析不同自交和回交世代染色体和性状分离的特点。结果表明,随自交和以烟农15为轮回亲本回交世代的增加,染色体数目逐渐减少,回交比自交能使后代的染色体数目更快趋近普通小麦的42条,至F₅和BC₃F₁代,染色体数目为42的植株已分别达93.9%和92.0%。与自交世代相比,回交后代减数第一分裂中期的花粉母细胞的染色体构型较为简单,回交次数过多不利于外源染色体与普通小麦染色体发生重组,一般应以回交2~3次为宜;随自交和回交世代的增进,杂种的育性提高,至F₃和BC₂F₁代育性基本稳定。在不同杂种世代可分离出具有矮秆、大穗、大粒、对白粉病、条锈病免疫或高抗及外观品质优良的变异类型,以F₃和BC₁F₁代的变异类型最丰富。     

偏凸山羊草和硬粒小麦远缘杂交后代高分子量麦谷蛋白亚基分析

以偏凸山羊草和硬粒小麦(Sauwne20)远缘杂交F6代的30个株系为试材,用十二烷基硫酸钠-聚丙烯酰胺凝胶电泳(SDS-PAGE)法鉴定分析了杂交后代高分子量麦谷蛋白亚基组成.结果表明:F6株系Glu-1位点变异较大,出现了17种亚基类型.在杂交后代中出现了1、2*、13+16、5+10等优质亚基,其中1亚基频率高达77.4%;5+10亚基频率高达74.2%;同时还出现了7、6+8、7+8+21、13+16+21等稀有亚基.64.8%株系的高分子量麦谷蛋白亚基品质评分高达10分.     

节节麦居群间的籽粒性状变异及相关性分析

为了给节节麦的遗传研究提供信息,对来自中东地区及中国陕西、河南及新疆的214份节节麦材料的籽粒性状的变异及相关性进行了分析。结果表明,中东地区和中国新疆的节节麦籽粒性状的变异系数均高于河南和陕西的节节麦;通过对四个地区节节麦籽粒的粒长、粒宽、粒厚和粒重的平均值做单因素方差分析及S-N-K多重比较,并对上述四个形态指标的平均值做聚类分析,结果显示,新疆节节麦单独聚为一类,中东地区、陕西和河南的节节麦聚为一类,其中河南和陕西的相似性更为一致。同时对四个地区节节麦籽粒的粒形(长、宽、厚)与其粒重进行了相关性分析,结果显示,中东地区和新疆节节麦粒重主要取决于其粒长,河南节节麦粒重则主要取决于其粒宽,而陕西节节麦粒重与其粒长呈负相关,主要取决于其粒宽和粒厚。     

利用比较基因组学开发山羊草属InDel分子标记

为开发和利用小麦野生近缘种的有益基因, 采用比较基因组学方法, 通过拟斯卑尔脱山羊草EST(expressed sequence tag)与小麦UniGene序列的比对分析, 发现山羊草插入/缺失(InDel)位点137个, 在这些位点两端序列设计引物24对, 通过在15个小麦野生近缘属种基因组DNA的扩增分析, 发现11对引物具多态性, 可以作为InDel标记。这些包含突变位点的基因涉及亚细胞定位、蛋白质结合与催化以及代谢等过程。     

耐低钾山羊草基因型的筛选与鉴定

为研究小麦近缘属种的耐低钾特性,分析不同山羊草(Aegilops)耐低钾胁迫下各生理指标的差异,筛选和鉴定耐低钾基因型。本试验通过砂培法,以9种不同基因型山羊草为供试材料,采用改进的Hoagland营养液,设低钾(0.02mmol·L~(-1) KCl)和正常供钾(2.0mmol·L~(-1) KCl)两个水平进行试验。对相对根冠比、相对根长、相对地上部干重、相对钾积累量和相对钾利用效率5个指标进行相关分析和主成分分析,筛选出3个综合指标进行山羊草耐低钾基因型的鉴定。结果发现,不同基因型山羊草对低钾胁迫存在显著的差异。地上部干重、钾积累量和钾利用效率可以作为苗期耐低钾种质筛选的重要指标。综合评价结果表明:双角山羊草(Ae.bicornis)、偏凸山羊草(Ae.ventricosa)、粗厚山羊草(Ae.crassa)、拟斯卑尔托山羊草(Ae.speltoides)、尾状山羊草(Ae.caudata)、粘果山羊草(Ae.kotschyi)、易变山羊草(Ae.variabilis)、欧山羊草(Ae.biuncialis)、小伞山羊草(Ae.umbellulata)的综合评价值(D值)分别为0.383,0.898,0.327,0.516,0.007,0.682,0.338,0.346,0.655。由此可知,其中偏凸山羊草耐低钾胁迫能力最强,其次是粘果山羊草,尾状山羊草耐低钾胁迫能力最弱。通过本试验,初步建立了山羊草耐低钾种质的评价指标,为进一步研究山羊草的耐低钾分子机制,以及小麦育种上利用耐低钾山羊草种质提供了材料和理论依据。     

Mapping of Aegilops umbellulata‐derived leaf rust and stripe rust resistance loci in wheat

Aegilops umbellulata, a non‐progenitor diploid species, is an excellent source of resistance to various wheat diseases. Leaf rust and stripe rust resistance genes from A. umbellulata were transferred to the susceptible wheat cultivar WL711 through induced homoeologous pairing. A doubly resistant introgression line IL 393‐4 was crossed with wheat cultivar PBW343 to develop a mapping population. Tests on BC₂F₇ RILs indicated monogenic inheritance of seedling leaf rust and stripe rust resistance in IL 393‐4 and the respective co‐segregating genes were tentatively named LrUmb and YrUmb. Bulked segregant analysis placed LrUmb and YrUmb in chromosome 5DS, 7.6 cM distal to gwm190. Aegilops geniculata‐derived and completely linked leaf rust and stripe rust resistance genes Lr57 and Yr40 were previously located in chromosome 5DS. STS marker Lr57/Yr40MAS‐CAPS16 (Lr57/Yr40‐CAPS16), linked with Lr57/Yr40 (T756) also co‐segregated with LrUmb/YrUmb. Seedling infection types differentiated LrUmb from Lr57. Absence of leaf rust‐susceptible segregants among F₃ families of the intercross (IL 393‐4/T756) indicated repulsion linkage between LrUmb and Lr57. YrUmb expressed a consistently low seedling response under greenhouse conditions, whereas Yr40 expressed a higher seedling response. Based on the origin of LrUmb/YrUmb from the U genome and Lr57/Yr40 from the M genome, as well as phenotypic differences, LrUmb and YrUmb were formally named Lr76 and Yr70, respectively. These genes have been transferred to Indian wheat cultivars PBW343 and PBW550, and advanced breeding lines are being tested in state and national trials.     

山西麦田节节麦的发生、防除现状及对策研究

对节节麦在山西冬麦田的初发时间、分布、为害情况及防除措施进行了调查分析,结合研究工作的开展,针对性地提出了新的防除技术对策。调查发现,节节麦在山西冬麦田最早出现为害的时间是2001年,截止目前,全省节节麦的发生面积已超过6000hm2;节节麦在山西主要分布在运城、临汾的平川麦田,晋城城区和泽州一带也有零星发生;节节麦为害小麦,一般造成小麦产量损失5%～8%,个别严重地块甚至毁种绝收。现有的防除技术成本高,效果差;采用播前种子处理、深翻压草、适时拔除及科学化防等技术措施,可有效解决节节麦防除难的问题。     

偏凸-柱穗山羊草双二倍体SDAU18的细胞遗传学鉴定

利用压片法对偏凸山羊草和柱穗山羊草及其双二倍体SDAU18的细胞学特点进行了鉴定。结果表明：两亲本偏凸山羊草和柱穗山羊草的小孢子发生和花粉发育正常,二者结实率较高,分别为90.5%和93.2%。双二倍体SDAU18的小孢子发生过程基本正常,花粉母细胞减数分裂中期Ⅰ（PMC MⅠ）的染色体构型基本上为28Ⅱ;减数分裂后期Ⅰ,每个细胞落后染色体平均0.95条;四分体期,每个四分体微核数平均为0.58个。在SDAU18花粉发育的每个时期都产生了低频率的败育花粉。在三细胞成熟花粉期,SDAU18可育花粉率为88%,结实率为71.2%,明显低于双亲。     

节节麦对铝的耐性评价

为了评价节节麦在普通小麦耐铝方面的应用价值,设置了pH4.50和pH4.50+50/μmol/L Al3+"以及pH4.50+100μmol/L Al3+3种水培营养液处理45份节节麦.结果表明,再生根伸长量以及耐铝指数在节节麦居群间存在较大的遗传变异.再生根伸长量以pH4.50的最长,pH4.50+100μmol/L Al3+的最短,pH 4.50+50μmol/L Al3+的居中.pH4.50+50μmol/L Al3+的耐铝指数变异范围为0.18～0.49,平均值为0.33.pH4.50+100μmol/L Al3+的耐铝指数变异范围为0.09～0.32,平均值为0.18;节节麦材料在50μmol/L Al3+的苏木精染色除As 65和As 88的染色程度相对较轻(为2级)外,其余染色均较深(为3级),而中国春的染色程度更轻(为1级);综合耐铝指数以及苏木精染色结果认为,所有节节麦都不耐铝,发现耐铝节节麦可能性较小.因此,节节麦可能不是小麦的耐铝抗源之-.     

基于相对迁移率的节节麦高分子量谷蛋白亚基组成分析

高分子量谷蛋白亚基(HMW-GS)是影响小麦烘烤品质的重要因素。新的HMW-GS变异类型的发现和利用,有助于优质小麦品种的培育。然而,目前HMW-GS新变异类型众多、对照标准材料多样,导致传统数字命名系统分辨率严重降低。本研究通过利用HMW-GS的条带与中国春1Dx2条带的迁移率比值作为相对迁移率来表示亚基类型,进而提高HMW-GS的分辨率,并且不需要除中国春以外的其它对照材料。在158份节节麦中,成功检测到了64种亚基类型和127种亚基组合。对这些亚基组合进行聚类分析,结果显示在遗传相似系数(GS)为0.003的水平上可将其划分为9个类群。上述结果表明,本研究采用的基于相对迁移率的亚基表示方法,能有效区分SDS-PAGE胶上距离较近的蛋白条带,可为麦类作物HMW-GS变异类型的发掘提供新的手段。