大麦抗赤霉病近等基因系的转录组分析

赤霉病是大麦主要病害之一,严重影响大麦产量与品质。为研究大麦赤霉病抗性分子机制,以2个大麦赤霉病抗、感近等基因系N53和T66为材料,利用转录组测序技术(RNA-Seq),分析N53、T66在接种禾谷镰刀菌后不同时间点的基因表达特征和差异。结果表明:以接种0 h作为对照,N53和T66分别鉴定出15230和15106个差异表达基因。不同接种时间点上、下调的基因数目和富集到GO及KEGG通路的基因数目在两材料间存在显著差异。不同处理组间共筛选出421个共同差异表达基因,GO功能注释分类分成3大类42个亚类,KEGG通路共涉及到21个,并在信号转导(signal transduction)、植物-病原体相互作用(plant-pathogen interaction)、植物激素信号转导(plant hormone signal transduction)、MAPK-信号通路-植物(MAPK signaling pathway-plant)、苯丙烷类生物合成(phenylpropanoid biosynthesis)通路显著富集。综上,这一研究从转录组水平初步探索大麦对赤霉病的响应机制,可为进一步挖掘大麦赤霉病抗性候选基因、明晰大麦赤霉病抗性分子机制提供参考。

利用小麦抗条锈病近等基因系对四川条锈病变化进行抗性监测及分析

【目的】跟踪鉴定小麦抗条锈病近等基因系年度间抗条锈性变化和相应抗条锈基因的有效性,可为四川小麦抗条锈病育种和品种合理布局提供科学指导。【方法】通过人工接种四川优势条锈病混合菌系和田间自然诱发相结合的方法,在2014—2022年对以Avocet S为背景的小麦抗条锈病近等基因系进行最终病害严重度的持续跟踪鉴定。【结果】2014—2022年间,对四川条锈菌优势小种一直表现抗病的基因(系)仅有3份,占10.7%,分别为:Yr5、Yr15和PBW343,是四川省有效的抗病基因,可在条锈病抗病育种中进一步加以利用。表现感病的基因(系)有13份,占46.4%,分别为:AOC-YRA、AOC+YRA、Yr1、Yr6、Yr7、Yr8、Yr9、YrSP、YrCV、Yr28、Yr29、Yr31和AOC-Null,其抗性在四川省已失效,在今后的抗病育种和生产上应避免单独使用。表现不稳定的基因(系)有12份,占42.9%,分别为:Yr2、Tatara、Yr10、Yr17、Yr18、Yr24、Yr26、Yr27、Pavon、Seri、Opata和Super Kauz,应持续加强后续监测,提早进行品种的合理布局和必要的品种更替。【结论】以Avocet S为背景的小麦抗条锈病近等基因系连续9年对条锈病的抗性表现基本稳定,是适合四川麦区的鉴别寄主。对条锈菌进行病情监测和评估是一项应该长期坚持的工作,这将为保障我国小麦安全生产提供关键的技术支撑。

小麦Glu-1D位点HMW-GS近等基因系创制及对品质的影响

【目的】编码高分子量麦谷蛋白亚基(HMW-GS)的Glu-D1位点对面粉加工品质的影响大。其中,5+10和2+12是Glu-D1位点最常见的2个等位基因。为了分析这2个亚基组合在四川小麦品质育种中的利用价值。【方法】创制了综合农艺性状优良的近等基因系蜀麦1764A(具有5+10)和蜀麦1764B(具有2+12)。【结果】单核苷酸多态性(single nucleotide polymorphism,SNP)分析表明,二者主要的遗传差异位于1D染色体的403~414 MB区间,且该区间包含了Glu-D1位点。四川省多点试验和区域试验表明,二者的田间农艺性状和产量无显著差异,能够排除田间性状差异对品质分析带来的干扰。品质参数分析表明,5+10和2+12亚基差异不会对小麦籽粒蛋白质含量产生显著影响,但是前者提高了面筋强度、降低了延伸性。对于面包和馒头品质,5+10亚基优于2+12亚基。但是,对于面条品质,2+12亚基优于5+10亚基。5+10和2+12亚基差异没有影响饺子和饼干的加工品质。【结论】在面包和馒头品质改良中应采用5+10亚基,但是在面条小麦育种中应优先采用2+12亚基。

小麦芒长近等基因系的表型及遗传分析

以一对芒长存在差异的小麦(Triticum aestivum L.)近等基因系CSAM1(长芒)和CSAM2(短芒)为研究材料,对其农艺性状、光合作用能力进行了调查,并对芒长性状进行了初步的遗传分析。结果表明,CSAM1(长芒)与CSAM2(短芒)在株高、株型、穗长、抽穗期、开花期、小穗数、穗粒数等性状方面均无明显差异,而芒长差异极显著(P<0.01);CSAM1(长芒)穗部的光合能力和千粒重都高于CSAM2(短芒);遗传分析表明芒长性状的遗传由单基因控制,短芒为显性,长芒为隐性。

运用近等基因系(NIL)、AFLP、RFLP和SCAR标记对玉米S组育性恢复基因(Rf_3)的研究

以１对近等基因系（ＮＩＬ）及其回交群体（ＢＣ１）为材料，采用ＢＳＡ法，利用ＡＦＬＰ技术，筛选与Ｒｆ３基因连锁的分子标记。在筛选的１２８个ＡＦＬＰ引物组合中，有２个能在ＮＩＬ及其可育池、不育池间扩增出多态性条带ＲＲ６和ＲＲ７。１００个ＢＣ１个体验证结果表明，ＡＦＬＰ标记ＲＲ６扩增产物中仅出现２个重组体，重组率２％，由此估测ＲＲ６距Ｒｆ６基因约２．０ｃＭ。并成功地将此标记转化为 ＳＣＡＲ标记，进行了ＮＩＬ和 ＢＣ１个体的特异性扩增。在来自综 ３ × Ｐ１３８的Ｆ２：３的群体上经ＲＦＬＰ分析后，将ＲＲ６定位于第二染色体的长臂上。不仅为辅助育种奠定了基础，而且为克隆Ｒｆ３基因提供了有益的信息。

水稻抗白叶枯病近等基因系CBB30的培育及Xa30(t)的初步定位

【目的】将普通野生稻资源Y238所携有的抗白叶枯病新基因Xa30(t)导入栽培稻JG30,培育近等基因系,进行分子标记定位,以便应用于育种实践。【方法】以感病籼稻品种JG30为轮回亲本,Y238为供体进行杂交、回交、自交培育近等基因系;以JG30/Y238的一个BC6F2代群体为定位群体,利用分离集团分析法(BSA),借助SSR、EST、STS等分子标记对Xa30(t)进行分子标记定位。【结果】成功培育了携有Xa30(t)基因的水稻抗白叶枯病近等基因系CBB30。从343个分子标记中筛选出4个能揭示抗感多态性的标记RM1341、V88、C189及03STS,用该4个标记对BC6F2代群体303个单株进行分子检测和连锁分析,结果表明上述4个标记均位于水稻第11染色体长臂,与Xa30(t)的遗传距离分别为11.4cM、11.4cM、4.4cM及2.0cM,且它们位于Xa30(t)基因的同一侧。【结论】通过构建近等基因系及分子标记检测找到4个与Xa30(t)基因连锁的标记RM1341、V88、C189及03STS,将Xa30(t)基因定位于水稻第11染色体长臂上。

利用4个姊妹近等基因系群体定位水稻粒重和粒形QTL

粒重是决定水稻产量的三要素之一。利用世界上粒重最大的品种之一SLG-1(供体亲本)与小粒品种日本晴(Nipponbare,轮回亲本)杂交,在各回交世代选择粒重较大单株与日本晴回交,构建水稻粒重和粒形的姊妹近等基因系(SNILs)。对获得的73株BC4F1单株进行粒重频率分布统计,选择粒重频率分布在4个峰值处的代表性单株,自交获得4个BC4F2SNILs群体。利用BSA法(分离群体分组混合分析法),从均匀分布在水稻染色体上的1513对SSR标记中筛选出与粒重和粒形相关的多态性标记19对,以LOD≥2.5作为选择阈值,对粒重、粒长、粒宽和粒厚进行QTL扫描,共检测到6个区域的12个QTL,贡献率从7.22%到53.38%。这些QTL所在区域包含已克隆的粒长GS3和粒宽GW2,也包含没有精细定位的第2染色体的RM6318～RM1367、第3染色体的RM5477～RM6417和第6染色体的RM3370～RM1161等3个区域控制粒重和粒形的5个QTL。其中第3染色体上RM5477～RM6417区间存在粒形贡献率较大的新的QTL。构建含有这些粒重QTL的姊妹近等基因系,为进一步精细定位或克隆新的粒重或粒形QTL奠定了基础。

用新的分子标记方法（RAPD）分析小麦抗白粉病基因Pm4α的近等基因系

ＲＡＰＤ是一种新发展的分子标记技术，本实验利用这种技术对小麦抗白粉病基因Ｐｍ４α的近等基因系进行分析。在１００个随机引物中找到了３个引物在这对抗白粉病的近等基因系中所扩增出的带型出现差异。并根据理论计算所找到的差异与抗性基因Ｐｍ４α连锁的概率是０．７，即３个差异中应有２个标记与抗性基因连锁。

早衰和正常小麦近等基因系旗叶光合特性与产量比较研究

本试验以小偃54×8602高代分离品系中的早衰与对照品系近等基因系为试验材料,研究了早衰对小麦旗叶光合速率、籽粒灌浆速率及产量的影响。结果表明,早衰小麦旗叶叶绿素含量较低,而且在生育后期下降较快;在整个灌浆期,旗叶光合速率、PSⅡ最大光化学效率Fv/Fm均低于对照;光饱和点低而光补偿点高,可利用的光强范围较窄,一天之中Pn都比对照低,光合“午休”现象严重;表观量子效率和CO2羧化效率均较对照低;早衰小麦叶片积累了较多的丙二醛,细胞膜脂过氧化程度高。由于叶片功能的衰退,使早衰小麦籽粒灌浆速率低,灌浆持续期短,粒重下降,最终减产20%以上。

携有抗白叶枯病新基因Xa23水稻近等基因系的构建及应用(英文)

1993～ 1998年 ,构建了携有抗稻白叶枯病新基因 Xa2 3的近等基因系 ,命名为 CBB2 3。以全生育期高度感病并具有改良株型的籼稻品种 JG30为轮回亲本 ,与携有 Xa2 3的抗性供体 H4杂交 ,JG30 / H4的 F1 通过回交、自交直至 B5F4,各世代均用与目标基因 Xa2 3相对应的专化小种菌系 P6人工接种鉴定 ,同步进行株型和农艺性状选择 ,直至抗性稳定和农艺性状类似其轮回亲本。比较了 CBB2 3(携 Xa2 3)和 IRBB2 1(携 Xa2 1)对 2 0个菌系包括 10个菲律宾小种、3个日本小种和7个中国病原型代表菌系的抗谱 ,Xa2 3抗所有 2 0个菌系 ;Xa2 1抗 19个菌系 ,对菲律宾 10号小种则高度感病。用近等基因系 CBB2 3构建了 JG30 / CBB2 3组合的 F2 分离群体 ,通过 SSR标记筛选 ,初步将 Xa2 3定位于水稻第 11染色体。进一步筛选出 3个与 Xa2 3更紧密连锁的 AFL P标记。其中的 APKj2 3与 Xa2 3之间的图距约为 1.0 c M。并报道了在抗病育种中已有效的应用了携有 Xa2 3的近等基因系 CBB2 3。

近等基因系法对小麦显性矮源的研究

【目的】开拓小麦育种新矮源,克服自小麦矮化育种“绿色革命”以来,仅使用Rht1、Rht2、Rht8等少数几个隐性矮源的局限性,为选育高度集约化的小麦新品种提供条件。【方法】将国内外已定名的5个显性矮源Rht10、Rht3、Rht12、Rht21、奥尔森矮(Olesen dwarf)和西南大学农学与生物科技学院培育与征集的7个致矮力弱的显性矮源回交导入4个中、高秆(85～105cm)轮回父本品种(BC4F1),建立了4套矮秆基因的近等基因系。2005～2006两年,在非竞争群体条件下开展了近等基因系的多因素品系比较试验,研究矮源及轮回父本遗传背景两个主因素对近等基因系主要农艺性状的影响效应。【结果】12个显性矮源在本试验统一遗传背景条件下株高为37.9～74.3cm,显性矮源的株高与其株粒重呈高度正相关(r=0.8884),株高每上升1cm,则株粒重增加0.24g。随显性矮源株高的提升、致矮力减弱,其近等基因系的农艺性状得到改善。显性矮源的株高提升到60cm以上时,即有可能达到和超过中、高秆轮回父本的单株生产力,从而作为新型矮源应用于小麦矮化育种。此外,12个显性矮源具有一致的延迟早熟轮回父本抽穗以及降低轮回父本千粒重的多效性效应,这些不利的多效性效应可以通过轮回父本遗传背景的修饰作用加以改良。【结论】株高在50cm以下的强致矮力显性矮源,难以直接用于小麦育种,但通过矮秆主基因突变以及特殊遗传背景的修饰等途径可以衍生出株高呈不同程度提升、以致达到70～80cm理想株高的弱致矮力显性矮源。加强株高提升的弱致矮力显性矮源的研究是将显性矮源应用于小麦杂交育种的有效途径。推荐株高在60～75cm的弱致矮力显性矮源SW07、SW05、女水妖矮、SW02、Rht21用于小麦矮化育种。

水稻小穗簇生性近等基因系的构建及其近等性评价

为了研究育种中间材料Z1820突变产生的小穗簇生基因对农艺性状的影响和对该基因进行定位克隆,我们用恢复系泸恢17(LH17)和N45作母本,Z1820作父本杂交,并用上述恢复系作轮回亲本,连续回交并自交,获得了簇生性近等基因系Cl-LH17和Cl-N45。用形态相似法和SSR标记对获得的2对近等基因系进行多态性分析,结果表明:(1)LH17和Cl-LH17在株高、穗长上有显著差异,在所考查的其他性状上差异不显著;N45和Cl-N45仅在穗长上有显著差异。(2)在所选用的120对SSR引物中,对LH17和Cl-LH17,只有第6染色体的2个引物(RM7434、RM5957)揭示了多态性,而对N45和Cl-N45则有位于3条染色体上的4个引物能揭示多态性。综合形态和SSR标记分析说明,LH17和Cl-LH17是1对近等性理想的簇生性近等基因系,有利于该簇生基因的进一步研究;Z1820的簇生基因能使穗长、株高负增长,对有效穗、每穗总粒数、结实率等重要性状无显著影响。(3)簇生性在N45的遗传背景中的表现强于在LH17的遗传背景中的表现。

小麦2+12和5+10亚基近等基因系间面粉品质差异的研究

分析和研究了小麦栽培品种克旱九、垦大四和龙麦 2 0的高分子量麦谷蛋白亚基 (HMW- GS)近等基因系的面粉品质。这些近等基因系是通过 5～ 6次连续的选择性回交获得的。结果表明 ,在蛋白质和干面筋含量上 ,近等基因系间的差别不显著。在湿面筋与干面筋的比值 (湿面筋 /干面筋 )上 5 +10亚基的近等基因系比带有 2 +12亚基的近等基因系要小 4 .7%～ 5 .9% ,差异达极显著水平 (P<0 .0 1) ,在 Zeleny沉降值与干面筋的比值 (沉降值 /干面筋 )上要高9.9%～ 14 .7% ,差异极显著 (P<0 .0 1)。

干旱胁迫对蜡质含量不同小麦近等基因系光合特性的影响

【目的】探讨叶片蜡质含量对干旱胁迫下小麦光合特性的影响。【方法】本研究以一对小麦近等基因系多蜡质品系JM205和少蜡质品系JM204为试验材料,将二者种植在同一盆中,在人工气候室采用逐渐干旱的方式模拟田间干旱过程中的土壤水分变化。随着干旱处理时间的延长,土壤相对含水量逐渐降低,同步测定了不同土壤相对含水量下小麦旗叶的水势、光合气体交换参数及荧光参数。【结果】轻度干旱胁迫(土壤相对含水量在60%—49%)下,多蜡质品系JM205与少蜡质品系JM204旗叶的光合速率(Pn)无显著差异,随着干旱程度的加重,多蜡和少蜡质品系的光合速率都逐渐降低,但少蜡质品系JM204下降幅度更大。在中度干旱胁迫(土壤相对含水量在49%—32%)下,多蜡质品系比少蜡质品系具有较高的水势和较大的气孔开度,因此CO_2供应充足,光合速率更高;少蜡质品系的PSII实际光化学效率(ΦPSⅡ)和最大光化学效率(Fv/Fm)较多蜡质品系下降更快,说明少蜡质品系PSII电子传递受阻情况和光抑制比多蜡质品系更严重;快速叶绿素荧光动力学曲线参数分析(JIP-test)发现PSII电子传递受阻主要是因为受体侧QA到QB电子传递限制。在重度干旱胁迫(土壤相对含水量下降到32%以下)时,多蜡质与少蜡质品系的水势和光合能力都大幅下降且二者间没有明显差异。【结论】本研究表明,多蜡质品系JM205在中度干旱胁迫(土壤相对含水量49%—32%范围)下具有较高的光合优势;本研究为小麦抗旱性选育与利用提供了理论依据,并对进一步的研究提供了建议。

小麦Wx基因近等基因系的创制及其对直链淀粉含量、面条感官品质的影响

为明确不同Wx基因对小麦直链淀粉含量的影响以及筛选面条品质优异的基因型,以糯小麦品系Caiwx（aabbdd）为3个Wx基因隐性突变供体亲本,以扬麦01-2（AABBDD）为轮回亲本,利用连续回交结合花粉碘染、STS标记和同工酶标记检测方法,创制了8种Wx基因纯合基因型的近等基因系,其基因型分别为AABBDD、AABBdd、AAbbDD、AAbbdd、aaBBDD、aaBBdd、aabbDD和aabbdd。利用这些基因型探讨了不同Wx基因对直链淀粉含量及面条感官品质的影响。结果表明,各系的直链淀粉含量为0.9%~24.8%,系间差异显著;糯小麦型（aabbdd）直链淀粉含量最低,双缺失型和单缺失型其次,双缺失型中aaBBdd型含量最高,单缺失型中AAbbDD型含量最低,表明Wx-B1对直链淀粉的合成作用最大。糯小麦型面条的色泽、表观、软硬度、黏性、韧性得分以及总分显著低于其他类型及轮回亲本扬麦01-2;单缺失型面条的色泽、表观得分、总分显著高于轮回亲本扬麦01-2,其中aaBBDD型面条品质表现突出,与市售优质面条粉＂雪花粉＂制作的面条得分相当,而其他7种基因型及轮回亲本扬麦01-2的面条评分均显著低于雪花粉。说明可以通过遗传操作Wx基因培育优质面条小麦品种。

龙麦20小麦品种中7+8~*亚基和17+18亚基近等基因系间的品质差异

【目的】确定高分子麦谷蛋白亚基17+18和7+8*间的遗传差异。【方法】利用生化标记和选择性回交(5次)的方法将拥有超量表达的Bx7亚基的加拿大超强筋小麦品种Glenlea的7+8*亚基转移到了小麦品种龙麦20亚基组成为1,17+18,5+10的近等基因系(NILs)中,获得了龙麦20的17+18亚基和7+8*亚基的近等基因系。2005年这对近等基因系被种植在黑龙江农业科学院育种研究所的试验地里,试验设计采用随机取组,6次重复。【结果】品质分析结果表明,7+8*亚基类型的龙麦20与17+18亚基龙麦20类型相比,面粉蛋白质含量提高5%(P=0.012)、干面筋含量增加4%(P=0.018)、湿面筋/干面筋降低2%(P=0.043)、沉降值提高10%(P=0.013)、形成时间提高13%(P=0.258)、稳定时间提高256%(P=0.029)、断裂时间提高86%(P=0.020)、软化度降低35%(P=0.007)。【结论】7+8*亚基对面筋强度有较大的正向影响。

水稻抗稻瘟病近等基因系的cDNA微阵列分析

应用cDNA微阵列对来源于中 15 6 /谷梅 2号重组自交系的水稻抗稻瘟病近等基因系G2 0 5和G71的稻瘟病菌胁迫基因表达谱进行了分析 ,发现有 3个cDNA克隆的表达仅在抗病基因系G2 0 5接种病原菌 12h后受到诱导 ,其中两个为功能已知基因 ,另一个为功能未知的新基因。另有 35个差异表达克隆在两个近等基因系中均检测到 ,其中 17个克隆的表达在G2 0 5和G71均受到病原菌的诱导 ,另外 18个克隆的表达则在G2 0 5和G71均受到病原菌的抑制。序列分析表明 ,这些稻瘟病菌应答基因分别与防卫反应、信号传递、逆境胁迫和光合作用及糖代谢等功能相关 ,为植物抗病机制提供了相关信息。另外 ,Northern还证实了编码富含甘氨酸蛋白基因 (GlycinerichproteinGrp)的表达受稻瘟病病原菌的诱导 ,是一个稻瘟病诱导相关基因。

水稻白叶枯病新抗源Y238的鉴定及其近等基因系培育

从 2 6 9份普通野生稻中鉴定出一个高抗白叶枯病的新抗源 ,编号为Y2 38。通过多菌系鉴定、抗谱分析及与目前国际上已知基因比较 ,证明该新抗源含有一个新基因 ,暂命名为WBB2。对JG30 /Y2 38杂交后代成株期接种鉴定、遗传分析表明 ,WBB2为完全显性基因。通过杂交和回交 ,已将WBB2导入栽培稻中构建近等基因系。

花期干旱胁迫对籼稻近等基因系水分和光合生理的影响

【目的】利用一套表观性状显著差异的籼稻近等基因系,在研究花期干旱胁迫对育性影响的基础上,研究其水分和光合生理响应过程。分析表观农艺性状改变对水稻水分和光合生理的影响和作用机制,分析表观农艺性状、水分和光合生理与耐旱性之间的联系,以期揭示水稻花期耐旱性主效基因的生理性状指标。【方法】于主茎见穗至此后的15 d进行干旱处理,研究花期干旱胁迫对水稻近等基因系剑叶和根系生理活性的影响。【结果】花期干旱胁迫下,各水稻近等基因系表现出不同的抗旱性,且耐旱性与表观农艺性状间并无明显规律可循,与正常浇水条件下水稻本身的水分和光合特性也无显著相关性,但花期干旱胁迫条件下,水稻抗旱系数与剑叶含水率和剑叶水势降幅的相关系数分别为0.614**和0.514**,与气孔导度降幅的相关系数为0.541**,表明花期干旱胁迫下水稻的耐旱性与剑叶含水量、水势和气孔导度的降幅这3个水分生理参数密切相关。此外,除Fv/Fm的降幅与抗旱系数的相关系数为0.470*外,花期干旱胁迫下水稻光合生理指标改变值与耐旱性无显著相关性。【结论】水稻花期干旱胁迫下的水分生理参数变化值可作为筛选耐旱水稻品种的指标。