小麦-十倍体长穗偃麦草双重异代换系的分子细胞遗传学及抗条锈病鉴定

十倍体长穗偃麦草[Thinopyrum ponticum(Popd.)Barkworth and Dewey]具有抗寒、抗旱、耐盐碱、茎秆粗壮、穗长花多等优异性状,是小麦遗传改良的重要基因资源。本课题组从小麦与十倍体长穗偃麦草的杂交后代中筛选出一份抗条锈病的衍生系CH18067,本研究对其进行形态学、细胞学、原位杂交、分子标记、抗条锈病性等综合鉴定。细胞学观察结果显示,CH18067的体细胞染色体数目为42条,在减数分裂中期Ⅰ的染色体构型为2n=21Ⅱ,在减数分裂后期Ⅰ同源染色体可均等分离,表明其细胞学遗传稳定。利用寡核苷酸探针Oligo-pTa535(红色)和Oligo-pSc119.2(绿色)对CH18067进行FISH鉴定,结果显示,CH18067缺失小麦2D和4D染色体,同时含有2对具有特殊带型的染色体;通过对CH18067进行FISH-GISH、mc-GISH、液相芯片以及染色体核型分析,发现2对具有特殊带型的染色体中,在长臂和短臂末端均呈现Oligo-pTa535探针红色带型的染色体为十倍体长穗偃麦草的2J染色体,在着丝粒位置和长臂末端均呈现Oligo-pTa535探针红色带型的染色体为十倍体长穗偃麦草的4J^(S)染色体,说明CH18067为小麦-十倍体长穗偃麦草2J(2D)+4J^(S)(4D)双重异代换系。在第二部分同源群和第四部分同源群分别筛选出3个特异性标记,可用于追踪小麦遗传背景中长穗偃麦草的2J和4J^(S)染色体。形态学和条锈病抗性鉴定结果显示,CH18067具有矮秆、长粒等特性,且在成株期高抗小麦条锈病。以上结果表明,CH18067可作为小麦条锈病抗性育种和遗传研究的候选种质。

小麦-中间偃麦草二体异代换系山农0095的选育及其鉴定

利用小麦品种烟农15与中间偃麦草直接杂交,以烟农15为回交亲本对其杂种F1回交2次,再经自交3次,从BC2F4中选出种质系山农0095。利用形态学、细胞学、种子醇溶蛋白酸性聚丙烯酰胺凝胶电泳(A-PAGE)、RAPD和GISH等方法对其进行鉴定。结果表明,山农0095平均株高78cm,穗长17.3cm,穗粒数74个,旗叶长36.3cm,旗叶宽3.03cm,茎秆粗壮,多花多实,繁茂性好;其根尖细胞染色体数目为2n=42,花粉母细胞减数分裂中期Ⅰ(PMCMⅠ)染色体构型为2n=21Ⅱ;它与烟农15的杂种F1在减数分裂中期Ⅰ的大多数花粉母细胞能观察到2个单价体,平均染色体构型为2n=20.08Ⅱ+1.84Ⅰ。A-PAGE鉴定结果表明,山农0095在β区出现一条中间偃麦草的特异带;从180个RAPD引物中筛选出一个特异引物S186(5′-GATACCTCGG-3′),能够在山农0095中扩增出一条约900bp中间偃麦草的特异带,标记为S186900;以中间偃麦草基因组DNA为标记探针、中国春基因组DNA为封阻的原位杂交结果进一步表明,山农0095的42条染色体中含有2条完整的中间偃麦草染色体,是小麦-中间偃麦草的二体异代换系。

普通小麦-华山新麦草异代换系的选育及细胞遗传学研究

利用缺体小麦与小麦-华山新麦草七倍体杂种（2n＝49，AABBDDN）杂交，F1再与相应’的缺体小麦回交2次，在BC2F1境检选出2n＝41的植株，同时套袋自交，选育出5A和3D两种异代换系。单体代换植株自交产生二体代换植株的频率为23．16％。5A代换植株在减数分裂中期121Ⅱ的出现频率平均为84.52％，3D代换植株21Ⅱ的出现频率平均为62.61％。异代换系均生长旺盛，结实正常，说明异染色体能较好地补偿所缺失的小麦染色体。

一个小麦-中间偃麦草异代换系的形态学和细胞学鉴定

中间偃麦草含有丰富的优良基因 ,在小麦的遗传改良中具有重要利用价值 .对从中间偃麦草与小麦品种烟农 15杂种后代 BC2 F4 中选育的小麦种质系山农 0 0 95进行形态学和细胞学鉴定 ,结果表明 :山农 0 0 95株高 78cm,穗长 17.3cm,旗叶长 36 .3cm,旗叶宽 3.0 3cm,茎杆粗壮 ,繁茂性好 ,既长又宽的旗叶、长圆锥型穗是其显著的形态学特征 ;其根尖细胞染色体数目为 2 n=4 2 ,花粉母细胞减数分裂中期 PMC M 染色体构型为 2 n=2 1 ;它与普通小麦的杂种 F1 PMC M 绝大多数细胞出现 2个单价体 ,没有观察到多价体 ,平均染色体构型为 2 n=2 0 .0 8 +1.84 .以上结果表明 ,山农 0 0 95是一个小麦 -中间偃麦草的双体异代换系 .

普通小麦-华山新麦草异代换系的分子细胞遗传学研究

利用荧光原位杂交和染色体 C-分带技术对普通小麦 -华山新麦草的异代换系进行了研究 .荧光原位杂交结果显示 :异代换系 H92 1- 6 - 12和 H92 4 - 3- 4均含有 2条华山新麦草的染色体 .对这 2个材料和华山新麦草进行染色体 C-分带带型比较 ,结果认为 :H92 1- 6 - 12可能是普通小麦 -华山新麦草的 5 A / N5h 代换系 ,H92 4 - 3- 4可能是 3D/ N4 h代换系 .

普通小麦-华山新麦草异代换系和附加系的C-分带鉴定

利用染色体C-分带技术,对普通小麦-华山新麦草异代换系和附加系进行了细胞学鉴定。鉴定结果表明,普通小麦-华山新麦草的3个异代换系H921-6-12为5A/Nh5代换、H922-9-12为3B/Nh4代换、H924-3-4为3D/Nh4代换,2个异附加系H8911-1-2-6为Nh4附加、H9014-154-2为Nh7附加。初步推断华山新麦草的Nh5和Nh4染色体分别能补偿普通小麦的5A和3B,3D的缺失。

一个小麦—中间偃麦草异代换系抗条锈病的遗传研究

利用缺体回交法 ,以阿勃 3D缺体为母本、中 4 为父本培育出的小麦—中间偃麦草异代换系 N90 2 5 - 3- 3-2 - 1- 1在形态学和细胞学上已基本稳定 ,染色体构型为 2 n=4 2 =2 1″,测交杂种 F1 减数分裂中期 I染色体构型为 2 n=2 0″+2 '。该系对目前的条锈病流行小种和新小种均表现高抗至免疫 ,抗性来自中间偃麦草。为进一步研究该系的条锈病抗性遗传规律 ,以对条中 32感染的小偃 6号、中国春和阿勃分别与其杂交 ,F1 套袋自交 ,F2 代调查统计并分析其抗性分离情况。χ2 符合性测验结果表明 :小麦—偃麦草异代换系 N90 2 5 - 3- 3- 2 - 1- 1的后代植株对条中 32的抗性以3∶ 1分离 ,即表明该代换系对条中 32的抗性由一对完全显性等位基因控制。

“缺体回交法”选育普通小麦异代换系方法的研究

利用从蓝单体自交分离得到的自花结实的4D缺体小麦(缺72180、缺天选15)作母本与3个不同的八倍体小偃麦(小偃784、小偃7631和小偃78829)杂交,再以缺体作为轮回亲本,从F_1或F_2开始连续回交1—2次,在回交中,缺体无论作父本或母本都得到了异代换系,并且发现:(1)在回交过程中,用缺体作母本比作父本更为有效;(2)F_1自交,在F_2群体中选择生长比较正常,染色体数比较少的植株回交,比F_1作母本直接回交效果更好。并对所得的异代换系的特征特性进行了初步的观察研究,发现中间偃麦草(Agropyron intermedium2n=42) 4E染色体(以下用4Ei表示)、长穗偃麦草(Agropyron clongatum 2n=70)的4E染色体(带蓝粒基因,以下用4Ee表示)和4F染色体(带毛叶基因,以下用4Fe表示)均能正常补偿小麦4D染色体。异代换系生长旺盛,育性正常。初步总结了缺体与八倍体小偃麦杂交,回交过程中异代换系的形成规律,证明了“缺体回交法”可以推广应用于八倍体小偃麦等人工合成的新物种,以选育普通小麦异代换系。

抗白粉病小偃麦异代换系的细胞学和RAPD鉴定

利用细胞学和RAPD方法,对从长穗偃麦草与普通小麦复合杂交后代中选育的抗白粉病小麦种质系山农87074-526和山农87074-551进行了鉴定。结果表明,两种质系的根尖细胞染色体数目均为2n=42,花粉母细胞减数分裂中期Ⅰ(PMC MⅠ)染色体构型为2n=21Ⅱ;二者杂交F_1 PMC MⅠ染色体构型亦为2n=21Ⅱ,两种质系分别与小麦中国春的杂种F_1 PMC MⅠ染色体构型均为2n=20Ⅱ+2Ⅰ,说明两种质系为相同的双体异代系。在苗期和成株期两种质系对白粉病15号菌种均表现免疫,其白粉病抗性为显性,并且来自长穗僵麦草,抗白粉病基因位于它们所含的偃麦草染色体上。从80个随机引物中,筛选出2个引物OPE13和OPH15能在两种质系中稳定地扩增出长穗偃麦草亲本的特异DNA片段。

抗白粉病小偃麦异代换系的细胞学鉴定和RAPD分析

对从长穗偃麦草与小麦杂种后代中选育的抗白粉病小麦种质系山农 870 74 5 5 1在进行白粉病抗性鉴定的基础上 ,进行了细胞学和RAPD鉴定。结果表明 :山农 870 74 5 5 1根尖细胞染色体数目为 2n =4 2 ,花粉母细胞减数分裂中期Ⅰ(PMCMⅠ )染色体构型为 2n =2 1Ⅱ ,它与小麦中国春的杂种F1PMCMⅠ染色体构型为 2n =2 0Ⅱ +2Ⅰ ,说明山农 870 74 5 5 1是一个双体异代换系 ;其白粉病抗性为显性 ,且由偃麦草染色体决定。对山农 870 74 5 5 1及其亲本进行RAPD分析 ,从 80个随机引物中 ,筛选出一个引物 (OPE13)分别能在山农 870 74 5 5 1、分离群体的抗病植株DNA池和抗病植株中稳定地扩增出长穗偃麦草亲本的特异DNA片段。

小麦-大麦异代换系的创制及鉴定研究

利用"缺体回交法"以小大麦二体异附加系WBA9816作父本与阿勃缺体小麦杂交,创制小大麦异代换系.F1再用该异附加系回交,回交后代通过细胞学鉴定,筛选2n=43的双单体植株套袋自交,从自交后代群体培育出WBS02126;用原位杂交GISH和染色体C-分带技术鉴定表明,WBS02126为2D/2H异代换系;田间试验结果显示,WBS02126生长发育良好,育性基本正常,表现弱春性,叶片宽厚上挺,叶色淡绿,棒状穗,小穗排列紧密,长芒,早熟,综合抗病性好.

利用RFLP分子标记鉴定小麦-顶芒山羊草异代换系

利用顶芒山羊草（ＡｅｇｉｌｏｐｓｃｏｍｏｓａＳｉｂｔｈ和Ｓｍ２ｎ＝１４，ＭＭ）与四倍体小麦杂交合成双二倍体（ＡＡＢＢＭＭ），以其为桥梁与普通小麦品种欧柔回交，通过花药培养和配子选择，在花培材料后代中获得了具有顶芒山羊草Ｍ染色体的代换系（２ｎ＝４２）。

普通小麦-簇毛麦异附加系和异代换系的C-分带鉴定

用改良的C-分带技术鉴定南京农业大学细胞遗传研究室获得的普通小麦的簇毛麦V_2、V_3、V_4、V_6、V_7染色体异附加系和V_2、V_5异代换系,得到与N-分带和染色体配对分析一致的结果,并且由于C-分带可同时鉴别小麦全部21对染色体,鉴定出V_2异代换系中被代换掉的小麦染色体为1A。

小麦–华山新麦草异代换系DH2322的分子细胞遗传学鉴定

利用分子标记、细胞学、基因组原位杂交(GISH)等技术,结合田间农艺性状调查,对小麦–华山新麦草七倍体材料H8911与硬粒小麦D4286杂交F4代分离群体中株系DH2322进行了综合鉴定。华山新麦草基因组特异SCAR标记鉴定表明,DH2322含有华山新麦草遗传物质;细胞遗传学观察显示,DH2322染色体构型为2n=42=21 II;有丝分裂和花粉母细胞减数分裂中期I基因组原位杂交(GISH)鉴定表明,DH2322的染色体由40条小麦染色体和2条华山新麦草Ns染色体构成,且2条Ns染色体能完全配对为一个二价体;SSR和STS分子标记分析表明,DH2322缺失小麦D基因组的2D染色体,而含有华山新麦草的2Ns染色体;农艺性状分析结果表明,DH2322具有双亲的形态学特征,结实性好,穗长和穗粒数显著大于亲本。

普通小麦异代换系的产生和利用

本世纪30年代,秋水仙素抑制纺锤丝形成和移动功能的发现为人工合成多倍体提供了有力手段,小黑麦(Triticosecale,wittmarck)作为一个人工合成新物种在生产上逐渐开始发挥作用。组织培养技术在远缘杂交中的应用,使许多种、属间杂交获得成功。在小麦与多倍体亲缘种、属杂交中也产生了许多新的异源八倍体,如八倍体小偃麦(Tritielytrigia or Agrotriticum)等。但这些异源多倍体新物种由于有一个完整染色体组的导入,常带来一些不利的性状,如稳定性差、晚熟、种子饱满度差、不易脱粒等,迫使育种工作者有选择地引进个别有用基因或染色体,以助于人工合成异源多倍体在生产上的直接利用。

小偃麦异代换系抗病基因的鉴定及其SSR分子标记

小偃麦山农87074-557是小麦—长穗偃麦草双体异代换系,它保留了偃麦草的许多优良特性,是小麦抗病育种和遗传改良的基础材料。本文利用接种鉴定法对山农87074-557的抗病性进行鉴定表明:其对白粉病和条锈病均表现免疫,其抗性基因来源于长穗偃麦草,且其白粉病和条锈病抗性均分别受1对显性基因控制。在592对小麦SSR引物中寻找到1个标记Xgwm344120/150与白粉病抗性基因和条锈病抗性基因连锁,推测白粉病抗性基因可能为新基因,条锈病抗性基因可能不同于已定位的抗小麦条锈病基因。

抗大麦黄矮病毒小麦-中间偃麦草二体异代换系的选育和细胞、生化、分子生物学鉴定

结合花药培养和常规选育 ,从 77_5 433×中 5杂交组合后代中选育出 6个抗大麦黄矮病毒 (barleyyellowdwarfvirus ,BYDV)、染色体数目为 42的小麦 (TriticumaestivumL .)新种质 ,并用减数分裂配对分析、单体小麦测交法、基因组原位杂交、C分带、同工酶等电聚焦和RAPD对上述材料进行了综合鉴定 ;表明这些材料都是小麦_中间偃麦草(AgropyronintermediumGarten)二体异代换系 ,其抗病性来自其携带的一对中间偃麦草染色体 (来源于中 5 )。

小麦-中间偃麦草异代换系的细胞学和SSR标记鉴定

中间偃麦草含有丰富的优良基因,在小麦的遗传改良中具有重要利用价值。对从八倍体小偃麦TAI-7045与普通小麦复合杂交后代中选育的小麦种质系CH-9916进行细胞学鉴定,其根尖细胞染色体数目为2n=42,为六倍体普通小麦,在苗期和成株期CH-9916对条锈病均表现免疫,中抗白粉病。通过SSR标记鉴定分析,其可能是由偃麦草的染色体代换了小麦的2D染色体。以上结果表明,种质系CH-9916可能是一个异代换系。

抗白粉病6R(6B)染色体异代换系的选育

以中7902(6B)单体为母本,Holdfast-KingⅡ6R 二体异附加系为父本配制杂交组合,经白粉病抗性追踪和细胞学鉴定,选育出抗白粉病6R(6B)二体异代换系.其与普通小麦中8601以及与"中国春"6B 重双端体的 F_1植株,在减数分裂中期1染色体构型分别为20″+2′和20″+1′+2t′,从而,证实6B 染色体被6R 染色体代换.同时,对6R 染色体上抗白粉病基因的进一步利用进行了讨论.

利用缺体回交法选育小黑麦异代换系的研究

以4D缺体为母本,黑麦为父本进行杂交,授粉后16～18d进行幼胚培养,培养的试管苗用0.05％秋水仙素处理,加倍后的植株再用缺体回交1～2次,就可获得小黑麦异代换系。在第二次回交的F_1(B_1F_1)代里,单体代换植株占18.5％;双单体代换占24％,这两种类型经自交后都获得了4D/4R异代换系,有的异代换系已直接用于生产。