小麦叶色突变体lc1的鉴定及遗传特性分析

光合作用是小麦产量形成中最重要的生理过程之一。叶色突变体直接或者间接影响叶绿体发育、叶绿素合成或代谢过程,进而导致叶片光合效率的变化。本研究以小麦品系1A520诱变得到的叶色突变体lc1(Leaf color mutation,lc1)为试验材料,进行了叶色观察、农艺性状调查、叶绿素含量测定、叶绿体超微结构观察、温度敏感性测试及遗传特性分析。结果表明:与野生型相比,突变体lc1在两叶一心期时出现叶片白化,随发育进程逐渐恢复成绿白相间的条纹状;至旗叶、倒二叶及穗子刚抽出时均呈现黄色,叶片完全展开后逐渐恢复为淡绿色。lc1在苗期时的叶绿素含量极显著低于野生型,且叶绿体缺乏板层结构。农艺性状调查发现,lc1的株高、单株有效穗数、粒长、粒宽和千粒重等极显著低于野生型,旗叶长度和穗粒数则极显著高于野生型。温敏试验表明lc1在10℃时叶绿素含量最低,为低温敏感类型。遗传分析和55K芯片分型表明,lc1的叶色表型由一对隐性核基因控制,且很可能位于7D染色体长臂。上述试验结果为lc1基因的定位和克隆奠定了基础。

小麦抗吸浆虫主效QTL功能标记的开发

麦红吸浆虫(Sitodiplosis mosellana Géhin)是影响我国小麦生产的重要害虫之一。为提高抗麦红吸浆虫的选择效率和实现抗虫性与其它性状的聚合,本研究在前期定位基础上,对抗虫主效QTL(QSm.hbau-4A)3.4 Mb的候选目标区间内的序列差异进行开发和标记设计,并检测了标记在不同遗传背景材料间的检测效率。结果表明:在目标区间内存在371个SSR位点和3处插入缺失(InDel),据此开发出5个多态性标记。这些标记在由近等基因系构建的F2单株间的分型结果与相应品系的抗虫性符合程度约为90%左右。其中,标记Xcg116在检测到具有4AL抗虫主效位点QSm.hbau-4A的可能性超过80%(80%~88.89%);In1在不同抗性品种中的平均检测效率为67%左右(67.39%~70.97%)。研究认为Xcg116和In1这2个标记可用于对携带QSm.hbau-4A位点的小麦种质资源进行吸浆虫抗性筛选。

河北省小麦品种和种质资源抗白粉病鉴定与抗病基因分子标记检测

白粉病是河北省小麦生产的重要常发病害,明确小麦审定品种和高代品系中所携带的抗病基因对合理利用和布局已知抗源、实现对小麦白粉病的有效防控具有重要意义。本研究结合人工接种白粉病菌株E09和E20与抗病基因连锁(或共分离)标记对1956-2018年间河北省371份小麦材料(含审定品种256份、高代品系115份)进行苗期抗白粉病鉴定和抗病基因检测。结果表明:供试材料中,抗E09的材料占6.2%,抗E20的占11.9%,兼抗两个菌株的材料占4.9%;部分材料携带Pm1c、Pm2、Pm4b、Pm21、Pm24和Pm35基因,未检测到Pm12基因。Pm8基因在供试材料中所占比例较高,接近50%。供试材料中抗病审定品种比例远大于高代品系,说明小麦抗白粉病种质创新仍为当务之急,需要引起重视。在用连锁或共分离标记进行抗病基因检测时,通过计算某基因对两个菌株抗病反应型与标记检测结果一致的材料比例,发现Pm12、Pm21和Pm35等基因的标记检测效率较高,同时这些基因的标记也方便使用,可优先考虑用这些标记检测目的基因。

小麦抗麦红吸浆虫基因标记的开发与验证

麦红吸浆虫(Sitodiplosis mosellana Géhin)严重影响小麦产量和品质,选育和使用抗虫品种是降低虫害损失最安全有效的途径,利用抗虫性连锁或功能标记对提高小麦抗虫分子育种效率具有重要意义。在前期从转录组数据中挖掘到抗虫性主效QTL(QSm.hbau-4A)6个相关差异基因的基础上,依据这些基因序列中存在的InDel和SNP,分别开发了2个EST标记和6个KASP标记,并在抗虫性不同的一套重组近交系(RIL)和一套小麦品种中进行了标记的有效性验证。所开发的8个标记在抗、感虫小麦亲本间均表现出较好的多态性,在RIL株系中的检测有效率均达到90%左右;除E10-10外,这些标记在供试高抗(56.3%~86.7%)和高感(85.7%~100.0%)小麦品种中的检测有效率均较高,可用于小麦种质资源的抗虫性筛选。同时发现,11个具备所有抗虫标记位点的抗虫小麦品种,多为审定时间较早或已停止使用的品种,这使得结合标记辅助选择等手段鉴定和创新小麦抗虫种质资源的工作日益紧迫。

小麦种质抗吸浆虫鉴定及抗虫SSR标记开发

麦红吸浆虫(Sitodiplosis mosellana Géhin)是严重威胁小麦生产的重要害虫,其生活习性隐蔽,防治困难,筛选抗虫小麦种质及可用于抗虫性辅助选择的分子标记意义重大。本研究对我国不同麦区、不同时期的566份小麦种质资源进行了吸浆虫抗性鉴定,并尝试从抗虫性主效QTL所在基因组区段开发新的SSR标记。结果表明,27.03%的供试小麦种质对吸浆虫高抗或免疫,那些早期选育的抗虫品种依然具有很好的吸浆虫抗性。同时,从前期定位的抗麦红吸浆虫主效位点Qsm.hbau-4A所在区段中开发出565个SSR标记,并以11个具有较好多态性的SSR标记,在566份小麦种质资源中对这些标记的检测效率进行了验证,其中标记Xhs87_(201bp)的扩增效果好、检测效率较高(平均65.37%),可以用于抗虫种质资源筛选和分子标记辅助选择。

一粒系小麦遗传多样性分析及抗病性鉴定

一粒小麦作为最早被驯化的作物之一，是普通小麦种质改良的重要资源。为了从一粒小麦中发掘有用基因，选取了100对位于普通小麦A染色体组上的SSR标记，对34份一粒小麦材料进行了遗传多样性分析，并对其进行了白粉病及叶锈病的抗病性鉴定。结果表明，有69对标记在34份一粒小麦上检测出多态性，这些多态性位点包括670个等位变异，每个位点上有3-19 个变异，平均每个位点上的变异为10个，位点多态性信息量（PIC）变幅为0.167-0.887，平均为0.691。通过聚类分析，将这些材料分为3个类群。通过对这些材料进行抗病性，共鉴定出15份抗小麦白粉病材料，21份抗小麦叶锈病材料，12份材料同时具有白粉病及叶锈病抗性。这些研究结果表明：一粒小麦材料中蕴含了丰富的遗传变异，抗病材料丰富，可以作为普通栽培小麦遗传改良的重要基因资源。

栽培一粒小麦3AA30中抗白粉病基因的鉴定及分子标记定位

栽培一粒小麦是普通小麦的近缘种,遗传多样性丰富,蕴含丰富的抗病基因,是小麦抗病性改良的重要资源。本文对栽培一粒小麦抗白粉病材料3AA30的抗白粉病基因进行了遗传分析和分子标记定位。结果表明,3AA30中含有一个隐性抗白粉病基因,暂命名为ml3AA30,找到了5个与该基因连锁的SSR分子标记Xgwm6、Xcfd39、Xcfa2185、Xcfa2141、Xcfa2155及2个STS标记Xmag2170、Xmag1491,并构建了ml3AA30的遗传连锁图,将该基因定位在小麦5A染色体长臂上。本研究为小麦抗病育种提供了新的抗源材料。

小麦品种Bogatka抗白粉病基因的分子标记定位

为明确小麦品种Bogatka抗白粉病性状的遗传基础,利用感病亲本薛早和Bogatka以及其杂交所得"薛早/Bogatka"F1与薛早回交得到的BC1群体,进行遗传分析和分子标记定位。结果表明,Bogatka中含有1个显性抗白粉病基因,暂命名为MlBogatka。进一步利用BSA法对BC1分离群体进行分子标记检测,得到与MlBogatka基因连锁的分子标记STSBCD135、Xgwm501和Xwmc332,并构建遗传连锁图。根据这些分子标记的染色体定位信息,该基因位于小麦2B染色体长臂。综合对该基因的标记定位和Pm6基因特异分子标记检测结果,推测该基因可能是Pm6或与Pm6位点紧密连锁的抗白粉病基因。本研究结果为Bogatka在小麦抗白粉病育种中的利用提供了依据。

小麦品种辽春10抗叶锈病基因LrLC10的比较基因组学定位

为明确小麦品种辽春10对叶锈菌小种PHT抗病的遗传基础,利用感病小麦材料87-1与抗病小麦材料辽春10构建的F_(2:3)群体,对其进行成株期抗病性鉴定和遗传分析。结果表明,辽春10中含有1个显性抗叶锈病基因,暂命名为LrLC10。利用BSA法和比较基因组学策略对该抗病基因进行分子标记分析,将LrLC10定位于小麦2BS染色体上。共构建了含有8个分子标记的LrLC10基因的连锁图,其中:CAUT253位于LrLC10的远着丝粒侧,距离为0.1cM;CAUT163和CAUT131与LrLC10共分离;CAUT239位于LrLC10的近着丝粒侧,遗传距离为0.5cM。

小麦品种渝麦13号细胞质类型的分子标记鉴定

为从分子水平对小麦渝麦13号进行细胞质类型鉴定,本研究以野生燕麦、普通小麦(中国春和薛早)及30份具有小麦属和山羊草属不同细胞质类型的核质代换系为参照,利用24个小麦叶绿体SSR分子标记对小麦品种渝13号及其衍生后代进行了分析。结果发现,5个标记的扩增带型在渝麦13号及其衍生后代和普通小麦材料之间表现出明显的多态性,说明小麦品种渝麦13号及其衍生后代的细胞质类型与普通小麦材料不同。通过比对野生燕麦细胞质和T型细胞质的带型发现,在24个标记中,有15个分子标记在野生燕麦细胞质和T型细胞质间表现出明显的多态性。在这些多态性分子标记中,渝麦13号及其衍生材料细胞质的扩增带型与T型细胞质的带型完全一致,而与野生燕麦的带型不一致。通过比对渝麦13号和其他29份小麦核质代换系的细胞质扩增带型后发现,渝麦13号与这些代换系均不同。因此,小麦品种渝麦13号及其衍生系的细胞质类型很可能为T型。