北方冬麦区小麦抗旱种质资源遗传多样性分析

遗传多样性分析对于作物资源评价和利用具有重要的意义。本研究以我国北方冬麦区136份小麦抗旱种质资源为材料,分析10个农艺性状及其耐旱指数的相关性,以及抗旱种质的遗传多样性。结果表明:在雨养和灌溉条件下,穗叶距的变异系数最高,分别为42.1%和37.2%,单穗总小穗数的变异系数最低,为6.4%和5.7%;不同水分条件下,植株稳产性主要受单株穗数、有效小穗数及穗下节长的影响;性状耐旱指数的多样性指数在1.95到2.07之间变化,平均值为2.02;根据性状耐旱指数将供试材料分为7个类群,其中第I、第III类群材料表现为对水分条件不敏感,而第II类群材料更适于在干旱条件下种植。材料之间的抗旱性差异可以作为抗旱育种中亲本选配的依据。

小麦果聚糖合成酶基因6-SFT-A单核苷酸多态性分析及其定位

【目的】小麦果聚糖合成酶基因6-SFT是果聚糖合成过程中的关键酶基因,研究6-SFT-A的多态性,分析其与小麦苗期抗旱性的关系,并进行遗传定位。【方法】以苗期抗旱性不同的30份六倍体小麦和4份小麦A基因组供体种乌拉尔图小麦为材料,通过直接测序分析6-SFT-A的单核苷酸多态性(SNP)及其与抗旱性的关系;开发基因分子标记,利用RIL群体(偃展1号×内乡188)对该基因进行遗传定位。【结果】在30份六倍体小麦材料中检测到14个核苷酸多态性位点,包括13个SNP和1个InDel,平均234 bp检测到一个多态性位点,仅在1 727和1 781 bp 2个位点检测到非同义突变;在4份乌拉尔图小麦中检测到28个SNP和4个InDel,其频率明显高于普通小麦。该基因的内含子1、2、3和外显子3为变异富集区,其它区域变异较小,外显子2变异最小,π值为0。34份材料分为3种单倍型,HaplⅠ主要包括中等抗旱材料和水敏感材料,HaplⅢ中主要包括强抗旱材料和中等抗旱材料。利用RIL群体将该基因定位于染色体4A的标记Xcwm-27与Xwpt688之间,遗传距离分别为5.3和7.9 cM。【结论】单倍型分析表明,小麦果聚糖合成酶基因6-SFT-A单倍型与小麦苗期抗旱性有一定的相关性。

小麦白粉病菌诱导的TaWRKY34基因的鉴定与分析

WRKY转录因子在植物抗病防卫反应中发挥重要作用。利用cDNA宏阵列(macroarray)和RT-PCR相结合的方法,从小麦全长cDNA文库的WRKY转录因子中筛选出一个应答小麦白粉病菌胁迫的TaWRKY34转录因子,该基因编码464个氨基酸。染色体定位分析表明,该转录因子位于小麦第一同源群染色体的短臂上,并且只在细胞核中表达。其蛋白序列与拟南芥、大麦和葡萄抗病相关WRKY转录因子的亲缘关系较近,与其中的3个WRKY基因具有相似的表达模式。TaWRKY34在Pm16/北京8377抗白粉病近等基因系中,对小麦白粉病菌、水杨酸和茉莉酸诱导的表达模式存在差异。TaWRKY34可能与小麦对白粉菌的抗性有关。

粳稻米碱消值的数量性状基因座检测

利用碱消值差异显著的大粒粳稻DL115与小粒粳稻XL005杂交获得的200个单株F2群体为作图群体,采用复合区间作图方法,利用SSR标记进行了粳稻碱消值数量性状基因座的检测。结果表明,在F2群体中碱消值呈正态连续分布,表现为由多基因控制的数量性状。共检测到与碱消值相关的QTL3个,qADV3、qADV5和qADV11,分别位于第3、第5和第11染色体的RM14870～RM1284、RM3838～RM3351和RM1812～RM332区间,对表型变异的解释率分别为6.5%、10.3%和8.1%。qADV5的增效等位基因来自碱消值较小的亲本XL005,qADV3和qADV11的增效等位基因来自碱消值较大的亲本DL115;基因作用方式表现为显性或超显性。

小麦TaMyb2基因转化拟南芥表达载体的构建与遗传转化

采用双酶切方法构建了小麦TaMyb2基因转化拟南芥表达载体pCHF3-35Sp-TaMyb2-Ⅰ-NOSter和pCHF3-35Sp-TaMyb2-Ⅱ-NOSter,并通过农杆菌GV3101介导,用渗透法将TaMyb2-Ⅰ和TaMyb2-Ⅱ基因转入拟南芥中.结果表明,TaMyb2-Ⅰ、TaMyb2-Ⅱ和表达载体pCHF3分别被KpnⅠ和PstⅠ成功酶切为837bp、840bp和10.4kb的目标条带;分别将pCHF3-35Sp-TaMyb2-Ⅰ-NOSter和pCHF3-35Sp-TaMyb2-Ⅱ-NOSter转入农杆菌GV310l中,在提取的农杆菌质粒DNA中分别扩增出了837bp和840bp目标条带,说明可用于拟南芥的转化;在含Kan(50mg/L)的1/2MS培养基上筛选转基因当代拟南芥植株的种子(T0),获得了T1代抗性植株,转化率约为0.1%.

小麦蛋白磷酸酶2A调节亚基基因TaBβ-1的克隆及其在非生物胁迫下的表达特性

【目的】克隆小麦蛋白磷酸酶2A(PP2A)调节亚基(PR55)基因TaBβ-1,分析其在非生物胁迫下的表达特性,为小麦抗逆育种提供候选基因。【方法】以小麦品种旱选10号为材料,通过电子克隆和RT-PCR获得TaBβ-1的全长cDNA序列,采用生物信息学软件分析TaBβ-1及其编码蛋白TaBβ-1的序列特征,预测其功能,利用实时荧光定量PCR(real-time quantitative PCR)技术分析该基因在小麦孕穗期不同组织中、不同生育时期新叶中的表达情况,以及在PEG、NaCl、低温及外源激素ABA等非生物胁迫下的表达模式,检测不同水分条件下成株期转基因拟南芥的叶片细胞膜稳定性。【结果】获得TaBβ-1的全长cDNA序列1931bp,其开放阅读框(ORF)为1539bp。该基因编码512个氨基酸,预测TaBβ-1蛋白分子量为57.1kD,等电点为5.87,含有PP2A调节亚基的1个CDC55保守结构域、1个alpha/beta结构域、2个PR55保守结构域和6个WD重复子。TaBβ-1在小麦孕穗期的根、穗、叶中均有表达,表达量依次为根>穗>叶;在不同生育时期的新叶中,苗期叶片的表达量最高。TaBβ-1的表达明显受PEG、NaCl、低温以及外源ABA的诱导。【结论】小麦蛋白磷酸酶2A调节亚基家族基因TaBβ-1在小麦苗期叶片中的表达量明显高于根、穗以及其它时期的叶片;TaBβ-1参与对高渗、高盐、低温等多种胁迫以及ABA处理的应答反应,但表达模式不同;在水分胁迫条件下,转基因拟南芥比野生型具有较高的细胞膜稳定性。

小麦蛋白磷酸酶2A结构亚基基因TaPP2Aa的功能标记作图

【目的】开发小麦抗旱相关蛋白磷酸酶结构亚基基因TaPP2Aa的功能标记并作图,为分子标记辅助选择抗逆育种提供依据。【方法】测序得到普通小麦及其野生近缘种TaPP2Aa的基因序列,分析其SNP位点差异,设计3对基因组特异引物和6对基因组内等位基因特异引物,利用中国春缺四体对TaPP2Aa进行染色体定位,利用RIL群体(Opata 85×W7984)和DH群体(旱选10号×鲁麦14)进行该基因的功能标记作图。【结果】TaPP2Aa定位于小麦第5同源染色体群上;TaPP2Aa-B位于RIL群体5B的标记区间Xwg909—Xgwm67,与2个标记的遗传距离分别为4.0 cM和3.6 cM,在DH群体5B染色体的标记区间Xgwm234—WMC363,与WMC363的遗传距离为7.5 cM;在2个遗传群体中与标记Xgwm67的距离分别为3.6 cM和11.4 cM。TaPP2Aa-D位于RIL群体染色体5D的标记区间Xcmwg770—Xbarc205,遗传距离分别为9.8 cM和10.0 cM。【结论】确定了TaPP2Aa所在的染色体位置,通过与DH和RIL 2个遗传作图群体中已有的抗逆主效QTL进行对比分析,明确了TaPP2Aa与小麦抗逆性状QTL具有遗传连锁关系,开发的功能标记可用于小麦抗逆性状的分子标记辅助选择。

大豆微核心种质在黄淮地区的区域适应性分析

运用主效可加互作可乘(AMMI)模型,对黄淮地区三省两年的60份大豆微核心种质数据进行了分析,目的是对参试种质的环境稳定性和适应性进行评价。结果表明,株高、有效分枝数、百粒重和产量性状的基因型与环境互作效应(G×E)占总平方和的16.73%～24.57%,均达到极显著水平,说明有进一步进行稳定性分析的必要。不同种质不同性状在各试验点具有不同的适应性,部分种质某一性状具有广泛适应性、而部分种质只在某一特定环境才能表现其潜力。本研究结果将为黄淮地区微核心种质在育种实践中的有效利用提供理论依据。

中国不同省份籼稻地方品种的遗传结构分析

利用78对SSR引物,对原产于中国14个省份的280份籼稻地方品种进行遗传多样性分析。在此基础上,采用Powermarker、Structure 2.2和Popgen 32软件分析其遗传结构。基于Nei’s遗传距离的聚类结果显示,供试材料可分为6个类群,相邻省份的品种基本聚在同一类群中,且在每个类群中各省份籼稻地方品种单独形成一个小类群,说明同一省份内品种的遗传基础较相似。而陕西籼稻地方品种聚在2个类群中,台湾籼稻地方品种聚在3个类群中,这2个省的籼稻地方品种遗传背景较复杂。按Structure 2.2软件分析结果,供试材料可分为4大类群,地理位置较近的省份籼稻地方品种基本聚在同一类群中,而陕西和台湾籼稻地方品种较分散聚于不同类群,与基于Nei’s遗传距离的聚类结果类似。按Popgen 32软件分析结果,供试材料各省份也分为4大类群。除个别省份外,相隔较近的多数省份基本聚在同一小类群或大类群中。3种软件的分析结果虽有一些差异,但基本趋于一致,并互为补充。总体而言,同一个省份的籼稻地方品种基本聚在同一小类群;相隔较近省份的籼稻地方品种多数聚类在同一个类群中,聚类结果与品种所处的地理位置相关。陕西和台湾籼稻地方品种的遗传基础较复杂。