利用直扩PCR试剂盒检测小麦多效抗病基因

为了明确直扩PCR在小麦多效抗病基因检测中的效果,促进廉价、快捷的直扩PCR技术在小麦分子育种中的应用,本研究通过对聚合三个多效抗病基因Sr2、Lr34、Lr67的BC2单株进行直扩PCR检测,筛选到了三个基因聚合的杂合单株,证明了直扩PCR的有效性,并讨论了直扩PCR的优缺点和影响因素,为直扩PCR技术在作物分子育种中的推广应用提供参考。     

药隔期低温对小麦生长发育的影响

选用6个冬小麦品种为材料,采用人工气候室盆栽和药隔期低温胁迫的方法,研究药隔期低温对冬小麦生长发育和穗部结实率的影响。结果显示,药隔期-2℃低温胁迫24 h和48 h对小麦的生长状态、结实率及千粒重均有不同程度的影响,低温胁迫24 h大部分品种结实率降低不明显,胁迫48 h降低幅度明显增大,表明-2℃低温胁迫时间越长,小麦受害越重。根据结实率的变化判定,6个品种的耐倒春寒能力表现为济麦22、临麦4号﹥烟农19﹥鲁原502、济南17和周麦18。     

小麦雄性不育育性转换相关基因TaG3BP的克隆与表达分析

为揭示YS型小麦温敏雄性不育的育性转换基础,以该类型不育系A3017不育幼穗和可育幼穗为材料构建正、反杂交SSH-cDNA文库,从可育文库中筛选出一个与G3BP(Ras-GTPase activating protein SH3 domain-binding protein)基因同源的EST序列(GenBank登录号为DY543200)。以该EST序列的同源性比对和拼接结果为依据设计引物,在可育幼穗中扩增出一条1230bp的cDNA序列。该片段含有与G3BP相似的由409个氨基酸组成的结构域,与水稻G3BP的氨基酸序列同源性为79%,被命名为TaG3BP(GenBank登录号为GU475149)。利用Real-time PCR检测TaG3BP基因在YS型小麦温敏雄性不育系花药发育各时期中的表达模式,发现该基因在育性转换的关键时期上调表达,且可育条件下的表达量高于同时期不育条件下的表达量。进一步对TaG3BP在3种不同类型的小麦K型雄性不育材料的不育系及其保持系的幼穗中的表达模式进行半定量RT-PCR分析,结果该基因在保持系幼穗中表达量较高,在不育系中表达量较低。表明该基因可能在其育性转换中具有重要作用。     

一个与小麦雄性不育育性转换相关的MADS-box转录因子基因

为了揭示YS型小麦温敏雄性不育育性转换的基础, 构建了该类型不育系A3017的不育和可育幼穗正、反杂交的两个SSH-cDNA文库。经文库比较, 在不育文库中筛选出一个与MADS-box基因同源的EST序列(GenBank登录号: 36925702)。以该EST序列的同源性比对和拼接结果为依据, 设计引物对该基因在可育和不育幼穗中的表达进行了RT-PCR分析, 结果表明, 该基因在不育幼穗中表达量较高, 可育幼穗中表达量很低。对不育幼穗中扩增出的cDNA片段进行克隆测序, 获得了666 bp的cDNA序列。序列分析表明, 该片段编码160个氨基酸, 具有MADS-box转录因子的典型结构域K-box, 被定名为TaMS-MADSbox, 与一个小麦MADS box转录因子基因WAG的氨基酸序列的相似性为94%。进一步以3种不同类型的小麦雄性不育系和保持系的幼穗cDNA为材料, 利用半定量RT-PCR对该基因的表达模式分析发现也存在类似差异, 该基因在不育系幼穗中表达量较高, 而保持系幼穗中表达量较低。以上分析表明, 该MADS-box转录因子基因的表达与小麦雄性不育系的育性转化相关, 表达量高时表现雄性不育, 表达量低时表现雄性可育。     

糜子干旱后复水过程中基因表达谱的初步分析

为探索在干旱后复水条件下糜子抗旱种质的基因表达特点,寻找与其复水后快速恢复生长相关的基因,利用抑制消减杂交(Suppressive subtraction hybridization,SSH)技术,以糜子干旱后复水处理叶片的cDNA为tester,干旱胁迫处理叶片的cDNA为driver,构建了一个抑制消减杂交文库。在文库中随机选取100个克隆(插入片段≥250 bp)测序,所获序列去除载体、引物及接头序列后,利用NCBI的BLAST序列比对分析软件分别对GenBank的dbEST数据库和非冗余蛋白数据库进行序列比对分析。序列同源性分析显示,文库中序列的同源基因主要以与新陈代谢、能量代谢、转录、蛋白加工、细胞信号转导及细胞组分生物合成相关的基因为主,其中以新陈代谢及细胞组分生物合成相关的基因数最多,分别占到与已知蛋白同源的EST的22.4%和10.3%。表明植物在干旱后复水条件下产生一系列的信号传导,同时启动相应的转录机制,激活响应基因的表达,以适应逆境的改变。     

Fhb1基因不同等位变异在小麦品种资源中的分布

小麦抗赤霉病基因中,Fhb1基因的抗性最强且最稳定。为了解620份小麦品种(系)Fhb1区段内PFT(pore-forming toxin-like)基因不同等位变异的情况及其地理分布规律,我们采用基因扩增和KASP基因分型技术对其进行了鉴定。检测结果表明,在这些小麦品种中,共存在3种基因型,即PFT-Ⅰ基因型(GT)、PFT-Ⅱ基因型(AC)和PFT-Ⅲ基因型(null),其频率分别为10.65%、14.19%和75.16%,即只有约四分之一的小麦品种携带PFT基因。PFT-Ⅰ基因型主要分布在国内地方品种以及陕西、江苏和山东等地的育成品种中;而PFT-Ⅱ基因型则主要分布在河北、河南和山东等地的育成品种中。PFT-Ⅰ是小麦抗赤霉病的必需基因型。因此,这些含PFT-Ⅰ基因型的小麦品种(系)可作为小麦抗赤霉病品种选育的基础材料。     

小麦品种小偃22干旱诱导基因及其表达分析

利用抑制消减杂交(SSH)技术构建了小麦(Triticum aestivum)品种小偃22干旱胁迫诱导基因表达的SSH-cDNA文库,从文库中随机挑选插入片段大于400 bp的阳性克隆60个进行测序,去除冗余序列和嵌合序列后,获得了31条高质量表达序列标签(EST)序列(GenBank登录号:ES466737～ES466766,ES466799).进一步采用RT-PCR对其中的胚胎形成晚期富集蛋白基因(LEA)和△1-吡咯啉-5-羧基合成酶基因(P5CS)的表达模式进行了分析.结果表明,获得的EST序列中的26条EST序列具有功能已知的同源基因,这些基因多数不仅与植物的非生物胁迫相关,也与植物的生物胁迫反应相关,表明植物在胁迫反应中有明显的交叉适应性,其中与小麦表达序列高度同源的EST占58%.24条EST序列与功能已知蛋白的同源性较高,主要涉及植物的信号传导、能量代谢、转录调控及防卫反应等.表达模式分析表明,LEA家族蛋白D9在土壤绝对含水量达到4.8%时上调表达,在萎蔫后复水2 h时表达量最高,随着复水时间延长表达量降低并趋于稳定;PSCS基因D16在渍水条件下、严重干旱胁迫下均上调表达,而在可维持生长的水分条件下和严重干旱后复水4 h后表达量急剧下降.序列分析表明,LEA蛋白基因D9与PSCS基因D16均是部分同源基因,暂命名为TaLEA-D9和TaP5CS-D16.     

YS型小麦温敏雄性不育系A3017控温条件下的花粉育性比较

为了研究温敏不育系在可育和不育温度条件下的花粉发育情况，通过人工控温的方法对YS型小麦温敏不育系A3017-310和A3017-312减数分裂期分别处在不育和可育温度条件下的花粉育性进行了分析．结果表明，不育温度条件（12～16℃）下，花粉粒多数败育，I2-KI染色不着色，染色不均匀，约1／3花粉粒发育至单核中后期或双核早期发生败育，大部分花粉粒发育到二核后期或三核期发生败育（染败），两个系的花粉粒碘染败育率分别为98．7％和99．0％，花粉萌发势分别为0．7％和0．5％，花药不开裂、不散粉，自交结实率均为0；可育温度条件下（正常分蘖穗为18～22℃，再生分蘖穗为20～25℃），花粉粒多数正常，花药能正常开裂、散粉，花粉粒在这两种可育温度条件下碘染的败育率无差异，均约为20％．花粉萌发势随温度升高而增加，A3017—310由60．7％增为71.5％。A3017-312由27．4％提高为63．1％;自交结实率（国际法）为34．6％～113．7％。A3017—310和A3017—312株系来源于同一组合的F6代，它们在不同的可育条件下，育性恢复程度有所不同，表明YS型温敏不育系在育性转换为可育后控制自交结实的遗传机制较为复杂。     

糜子抗旱及复水相关基因的cDNA-AFLP差异显示

以糜子抗旱种质为实验材料,采用cDNA-AFLP技术分析四叶期糜子幼苗叶片在干旱、复水与对照等条件下的基因表达差异。选取了36个引物组合(6个荧光标记TaqⅠ引物×6个非荧光标记MseⅠ引物)进行选择性扩增,结果表明,这些引物组合都有很好的扩增效果,在三种处理之间均能扩增出表达模式不同的差异片段。随机选取了8个干旱特有和4个复水特有的差异片段进行了克隆测序。利用NCBI的Blastn进行序列的dbEST比对结果表明,12个EST序列中有2个分别与小麦、玉米的EST序列有较高的相似性,其余10个与已知EST序列的同源性都很低,可能为新的糜子抗旱相关基因。用Blastx与Genebank的非冗余蛋白数据库进行比较结果表明,其中的一个序列(DR007245)与N-乙酰葡萄糖胺-N-乙酰胞壁酸五肽(UDP-N-acetylglucosamine--N-acetylmuramyl-(Pentapeptide))的同源性较高,两个序列(DR007249,DR007250)与水稻的反转录转座子蛋白具有较高的同源性,反转录转座蛋白在植物抗旱、耐盐等抗逆境方面有重要作用。另外还有两个序列(DR007251,DR007252)与两种假定蛋白同源性较高。     

来自莫迦小麦(T. macha)的T型恢复基因Rf3和K型不育基因rfv1的SSR标记分析

为了建立非1B/1R类型K型小麦细胞质雄性不育系的分子标记辅助选育技术体系,对基础遗传材料Tm3314来自莫迦小麦1BS染色体的T 型恢复基因Rf3和K型不育基因rfv1进行了分子标记定位.以Tm3314和T型不育系T504A的杂交F2代作为定位群体,利用分离集团分析法(BSA),从1BS染色体上10对SSR引物中筛选出与目的基因连锁的2个SSR标记Xbarc8和Xgwm18.然后结合(T504A/Tm3314)F2群体在T型细胞质下的育性分离情况和F2可育株与K型不育系K119A测交所得的K型细胞质下的育性结果,运用Mapmaker 3.0b软件进行连锁分析,结果表明,Xbarc8和Xgwm18与Rf3基因的遗传距离分别为5.5 cM和8.1 cM,与rfv1基因的遗传距离分别为22.2 cM和19.6 cM,且2个SSR标记位于两个育性基因之间.