太谷核不育小麦在山西的利用与研究进展

太谷核不育小麦作为小麦特异种质资源,是理想的遗传改良工具。总结了山西省利用太谷核不育小麦及其衍生种质矮败小麦在品种选育、种质创新、基础研究和群体构建等方面的研究进展与取得的育种成就,并提出今后利用矮败小麦开展轮回选择、培育优异新品种的方向。

偃麦草属植物对小麦的遗传改良研究进展

小麦近缘植物偃麦草属中有许多小麦缺乏的优良基因,如抗病、抗旱、耐盐、耐寒、耐高温及优质、高产等基因,通过远缘杂交将其优良基因导入小麦基因组中,对小麦遗传改良具有重要意义。国内外已将偃麦草的抗病、抗逆等多种基因导入小麦中,并获得了一定的研究成果,但对偃麦草属的其他农艺性状如优质、高产等报道较少。围绕偃麦草生物学分类、农艺特性、染色体组成及其在小麦遗传改良中的应用研究进展进行阐述,以期对小麦遗传育种实践中高效利用偃麦草种质资源有所启发。

小麦新种质CH09W80抗白粉病基因遗传分析及分子定位

CH09W80是由八倍体小偃麦TAI7047与高抗小麦白粉病品种晋太170杂交/回交选育出的抗白粉病小麦新种质。苗期对我国广泛流行的白粉菌株E09,E20,E21表现为免疫或近免疫,抗性表现与其亲本TAI7047相似。CH09W80与感病亲本绵阳11杂交F1及F2遗传群体接种E09成株鉴定结果表明,CH09W80的抗白粉病受1对显性核基因控制。采用分离群体分组分析法(bulked segregant analysis,BSA),以432对SSR标记对抗感亲本CH09W80和绵阳11及其F2抗感池进行筛选,获得3对具有多态性SSR标记。根据这3对标记在小麦染色体上的位置,推测CH09W80的抗白粉病基因可能位于2AL染色体上,其抗性来源于中间偃麦草。

山西省冬小麦地方品种形态特征和生物学特性的遗传多样性分析

为了有效利用山西省冬小麦地方品种质资源,了解不同生态区的冬小麦地方品种在主要农艺性状上的遗传多样性,对551份山西省冬小麦地方品种的遗传多样性进行聚类与主成分分析。结果表明:16个质量性状和7个数量性状都存在着丰富的遗传多样性。对比2个冬麦区的小麦23个性状发现:芒形、幼苗习性、粒质和穗长4个性状的遗传多样性指数比其他性状高,遗传变异较丰富。其中,南部中熟麦区的芒形、抗倒伏性、穗长和小穗着生密度4个性状多样性指数较高,茎粗和整齐度多样性指数偏低;中部晚熟麦区的芒形、幼苗习性、穗长和千粒重4个性状多样性指数较高,株高、小穗着生密度、整齐度和叶姿多样指数偏低。根据材料间各性状的遗传差异,经聚类分析将材料分为5大类群,其中第Ⅳ类群属于矮杆、穗粒数多和千粒重高的丰产亲本材料。7个数量性状的主成分分析结果表明:前3个主成分累计贡献率达72.78%,第一主成分反映每穗小穗数和每穗粒数,第二主成分反映小穗着生密度,第三主成分反映千粒重。本研究对深入探索山西小麦地方品种的遗传多样性提供理论参考,并为小麦新品种选育提供优异的亲本材料。

小麦白粉病成株抗性研究现状

由白粉菌引起的小麦白粉病是一种世界性病害。培育抗病品种是防治小麦病害最有效的措施,而合理利用小麦白粉病成株抗性基因对小麦持久抗病育种十分重要。从小麦白粉病成株抗性研究现状出发,分析了小麦白粉病致病机理、抗病基因鉴定、基因定位及成株抗白粉病基因有效利用,可为我国小麦白粉病持久抗性研究提供极大的便利。

小麦新种质CH1357抗白粉病遗传分析及染色体定位

白粉病是影响小麦产量和品质的一种主要病害。小偃麦衍生品系CH1357对白粉病具有较好的成株抗性,苗期对27个菌株表现为免疫或高抗,是一个高抗白粉病的优异抗源。为了明确其抗白粉病基因在染色体上的位置,对台长29/CH1357和绵阳11/CH1357的F1、BC1及F2:3家系进行了遗传分析,并利用分离群体分组分析法(bulked segregant analysis,BSA)将其初步定位。CH1357的白粉病抗性受1对显性核基因控制,位于染色体5DS,暂命名为PmCH1357。其侧翼连锁标记为Xcfd81和Xbwm8,在2个作图群体台长29/CH1357和绵阳11/CH1357中的遗传距离分别为2.0cM/11.3cM和1.5cM/8.9cM。PmCH1357与5DS染色体上已报道的其他抗白粉病基因抗谱不同,可能是一个新的抗源。

抗白粉病基因PmCH1357相关分子标记验证与评价

由禾本科布氏白粉菌Blumeria graminis(DC.)f.sp.tritici(Bgt)引起的白粉病是影响小麦产量和品质的一种主要病害。为了评价小麦抗白粉病基因相关分子标记在育种中的有效性与实用性,本试验利用感白粉病品种晋麦66和小偃麦衍生品系CH1357构建的341个F 2:3家系为材料,利用本课题组前期已定位的8个与抗白粉病基因PmCH1357相关的分子标记(Xcfd81、Xbwm20、Xbwm21、Xbwm25、Xmp510、Xbwm8、Xbwm9和Xgwm190)对群体进行PCR检测,并接种白粉菌株E09进行苗期抗病性鉴定,分析PCR扩增产物与白粉病抗性间的相关性。结果表明,4个标记(Xcfd81、Xbwm20、Xbwm21和Xbwm25)对群体检测的纯合抗病基因型与纯合抗病表现型符合率均达到93%以上,可用于抗白粉病基因PmCH1357的筛选;为进一步提高标记筛选的准确性,可使用多个标记组合,使用基因同一侧的标记组合进行选择会降低选择效率,使用基因两侧标记组合进行选择可有效提高选择的准确性。使用标记组合Xcfd81+Xbwm8对抗白粉病基因PmCH1357进行选择可以获得更高的准确性及更多有效植株。

99份小麦地方品种抗白粉病种质发掘及其分子鉴定

利用国内白粉菌流行小种E09和E20分别对收集到的99份小麦农家种及地方品种进行了苗期抗性鉴定,共筛选出10份兼抗2个小种的材料,其中对2个小种均达到高抗以上的材料有6份,分别为028079、石家庄8号、菏泽2号、复壮30、冀麦2号和白齐麦。利用抗白粉病基因Pm21,Pm52,PmLK906和PmLX66对99份材料进行了分子检测,结果发现,复壮30、菏泽2号分别含有Pm5E和Pm52,台中23和成都秃头含有Pm LK906,其余材料均未检测到上述抗白粉病基因,也未见有含抗白粉病基因的报道。这6份材料可以作为有效抗源应用于小麦抗病育种中。

抗白粉病基因PmCH1302的遗传分析及染色体定位

CH1302是以来源于中间偃麦草的八倍体小偃麦TAI7047为桥梁亲本选育的高抗白粉病的小麦新品系,对白粉菌多个流行小种均表现出良好抗性。为了解其抗白粉病基因来源及其在染色体上的位置,对绵阳11×CH1302的F_1、F_2及F_(2∶3)家系进行了遗传分析,推断其抗白粉病基因可能来源于中间偃麦草,暂将其命名为PmCH1302。利用i Select 90K SNP芯片对抗、感病池进行扫描,发现位于2AL染色体上的多态性位点最多,为313个,占全部多态性位点的9.79%,且集中于2AL染色体100~105 c M和150~155 cM两个区域附近。在上述位点选取SSR标记,筛选出3对与Pm CH1302连锁的分子标记,Xwmc522、Xgwm356和Xgwm526,其中Xgwm356和Xgwm526位于Pm CH1302两侧,连锁距离分别为3.1 c M和7.8 cM。利用遗传图谱以及中国春缺体、双端体将PmCH1302定位于小麦2AL染色体上。进一步与位于2AL上的Pm4、Pm50比较发现,PmCH1302可能是位于2AL上的一个新基因或等位基因。

小麦叶锈病成株抗性研究进展与展望

小麦叶锈病是由叶锈菌(Puccinia triticina)侵染引起的一种真菌性病害,是我国小麦的主要病害之一。其抗性分为苗期抗性和成株期抗性,苗期抗性具有较好的小种专化抗性,成株期抗性则具有较好的持久性,因此,选育成株期抗性品种对于减少因叶锈病危害造成的产量损失至关重要。主要综述了小麦叶锈病成株抗性(Adult-plant resistance,APR)的研究进展和发展现状,并展望了叶锈病成株抗性基因在小麦育种中的应用前景。已经有研究报道了位于小麦16条染色体上的70个叶锈病成株抗性数量遗传位点(quantitative trait loci,QTL),其中,位于染色体1BS,1BL,2AL,2BS(2个),2DL,4DL,5BL,6AL,7BL和7DS上的11个位点对叶锈病的抗性具有多效性。分子标记类型的增加和测序技术的改进,尤其是高通量基因分型技术的发展,将会促进这些数量性状位点的精细定位与克隆,使这些抗叶锈病基因快速应用于小麦抗性育种,增强小麦新品种抗叶锈病的持久性。

脱毒地黄试管苗的微扦插快繁技术研究

目的:建立快速繁殖脱毒地黄苗的方法。方法:采用L9(34)正交试验设计方法,分别探讨了温度、光照和光照时间3种因素对地黄试管苗成活率的影响,以及湿度、膜下光照和扦插密度3种因素对地黄试管苗扦插成活率的影响。结果:地黄试管苗成活率试验的9个组合处理中,地黄试管苗成活率最高为96.07%;3种因素对地黄试管苗成活率均有影响,其中温度影响显著(P<0.01);试管苗最佳培养条件为:培养温度为22~25℃,光照强度为2000~2500 Lx,光照时间为12 h/d。地黄试管苗扦插成活率试验的9个组合处理中,地黄试管苗扦插成活率最高为98.01%;3种因素对地黄试管苗扦插成活率均有影响,其中湿度影响显著(P<0.05);脱毒地黄试管苗大田微扦插的最佳条件为:育苗湿度为90%~95%,膜下光照强度为1500~2000 Lx,扦插密度为1400~2000株/m2。结论:该方法能简便易行的获得大量高质量的脱毒地黄苗。

玉米强杂种优势组合的基因型分析与分子预测

基于40个SSR位点的分析,87份自交系划分4大群。其中,第Ⅰ群包括4小类,第1小类为Reid种群;第2小类包括郑58;第Ⅱ群分为2类,类2分为2组,其中一组属于Lancaster种群;第Ⅲ群是塘四平头群;第Ⅳ群可能是新的优势类群。以Reid×Lancaster杂优模式为例子,对强优势组合的亲本位点进行了比较,筛选出了有效母本自交系Z42和Z44,有效父本自交系Z13,Z14,Z15,Z16,Z17,Z18,Z19,Z30;对所有组合与对照品种的杂合位点数进行比较后,推荐了20个强优势组合供田间试验。

小偃麦渗入系耐盐性鉴定及其在F_2群体中的遗传分析

小麦耐盐品种选育对于改良和利用盐碱地、增加粮食产量具有重要意义。CH7124是由小麦和中间偃麦草Z1141杂交、回交而来的高代渗入系,在苗期对盐胁迫环境表现出高度耐受性,耐盐表现与其外源亲本Z1141和小偃麦TAI8335相似。对CH7124/绵阳11的F_1及F_2群体耐盐鉴定结果表明,CH7124的耐盐性可能受2个以上QTL控制。采用分离群体分组分析法,以100个SSR标记对亲本CH7124和绵阳11以及F2群体的耐盐/敏感池进行筛选,结果获得2个多态性标记Xwmc175和Xgwm213。根据中国春缺体-四体鉴定结果,推测CH7124的2B和5B染色体上可能各存在一个耐盐相关QTL。

小麦基因组学研究进展

由于小麦基因组庞大而且高度重复,其基因组学相关研究一度落后于水稻和玉米等二倍体作物。随着近年来测序组装、基因编辑等技术的快速发展,小麦正式步入了以基因组功能表征为中心的新时期,这将有力促进小麦功能基因的克隆,并揭示其在不同材料间的变异类型。阐述了小麦基因组测序、功能注释、基于NGS的遗传学和功能基因组学4个方向的研究进展,以期为小麦基础研究和分子育种提供参考信息。

小麦-中间偃麦草代换系CH188分子细胞学鉴定

中间偃麦草在小麦遗传改良中具有重要的作用。通过对小麦-中间偃麦草代换系CH188进行农艺性状、细胞学和分子标记技术鉴定,以确定其优良农艺性状及导入小麦基因组中的外源染色体。结果表明,CH188平均穗长14.60 cm,株高70.60 cm,小穗数、千粒质量等优于主栽品种;根尖细胞的有丝分裂中期染色体数目为2n=42;基于中间偃麦草第6同源群Contig序列开发了160个STS标记,其中,8个可作为识别小麦-中间偃麦草代换系CH188中6St染色体特异标记,可以推测小麦-中间偃麦草代换系CH188是小麦的一对染色体被中间偃麦草6St染色体替代;其优良的农艺性状可能来源于中间偃麦草6St染色体。CH188具有优良的农艺性状,可能是一个小麦-中间偃麦草代换系。

籽粒苋叶绿体基因组密码子偏好性分析

对筛选出的47条籽粒苋叶绿体基因组蛋白编码序列的密码子使用偏性特征进行分析,结果发现:籽粒苋叶绿体基因组密码子第3位碱基GC的含量较低,为27.31%,即第3位密码子富含A和U;有效密码子数(ENC)值在35.25~61.00之间,基因组中多数蛋白编码序列的密码子使用偏好性偏弱。相对同义密码子使用度(RSCU)分析表明,有29个密码子的RSCU>1,其中密码子第3位碱基以A、U结尾有24个,表明密码子的第3位碱基使用偏好于A和U。中性分析发现,GC3与GC12相关性显著,回归曲线斜率为0.403,表明突变对密码子偏性有极大影响;ENC-plot分析发现,大部分基因落在标准曲线及其附近,表明自然选择也一定程度上影响了密码子偏性。进一步的对应性分析发现,第一轴显示了22.98%的差异,为主要影响因素,其与ENC值的相关性达到显著水平,但与GC3、CBI、GCall相关性不显著。综合分析表明,突变是影响籽粒苋叶绿体基因组密码子偏好性的主要因素,但其他因素也可能有一定影响;UUU、UUA、UCU等24个密码子为最优密码子。

小偃麦衍生品系的赤霉病抗性评价

由镰孢属(Fusarium)真菌侵染引起的赤霉病是严重威胁小麦生产的重要病害之一,但小麦育种中可直接利用的抗源非常有限。采用单花滴注法接种赤霉菌株F0609,对来源于中间偃麦草或长穗偃麦草的119份小偃麦衍生品系进行3年6个环境的抗病鉴定,发现平均病小穗率<10%的材料有13份,抗性评价为抗病(R);平均病小穗率介于10%~25%之间的材料有61份,抗性评价为中抗(MR);其余45份材料的平均病小穗率介于25%~50%或>50%,抗性评价为中感或高感(MS和S)。在13份高抗赤霉病材料中,CH16387的抗性显著优于苏麦3号和望水白,CH16371和CH16379的抗性显著优于望水白,其余10个品系与抗病对照苏麦3号和望水白的抗性水平相当。这13份材料分别来自小麦-中间偃麦草部分双二倍体TAI8045和小麦-长穗偃麦草部分双二倍体TAP8430与普通小麦的杂交组合,TAI8045抗性显著优于对照品种望水白, TAP8430与苏麦3号和望水白的抗性相当,而杂交组合中的小麦亲本对赤霉病表现感病,推测这些材料的抗性可能来自TAI8045和TAP8430。这些抗病材料为小麦抗赤霉病育种提供了新的种质资源。

小麦抗逆相关转录因子DREB密码子偏好性特征分析

DREB(dehydration responsive element binding)转录因子在植物抵抗干旱、高盐、低温等非生物逆境中发挥着重要作用。为探究普通小麦抗逆相关转录因子DREB密码子的偏好性特征,本研究运用CodonW、CHIPS和CUSP软件程序分析了小麦DREB基因的密码子使用特性,并与13种植物的DREB密码子偏性进行比较。结果表明,小麦DREB基因主要偏好以GC结尾的密码子;根据RSCU值,确定小麦DREB基因的高频密码子有14个;不同作物间DREB基因的密码子选用偏好性存在一定差异;基于DREB编码序列的聚类分析比基于密码子使用偏性聚类分析更能准确地反映物种间的亲缘关系;属于真核生物的酵母菌比属于原核生物的大肠杆菌更适宜作为DREB基因表达的异源受体。小麦DREB与模式植物基因组之间密码子使用偏性差异较小,拟南芥可能比烟草和番茄更适合作为该基因转基因研究的理想受体。小麦DREB密码子偏性分析为该基因的异源表达及分子遗传研究提供了一定的理论依据。

晋太系列小麦品种选育与育种体会

分析了"十五"以来山西省农业科学院作物科学研究所育成的晋太65、晋太170、晋太9923、晋太182和晋太102这5个晋太系列小麦品种的遗传背景、特征特性、产量与品质特点,总结了育种经验,探讨了山西中部小麦育种的现状和今后的发展方向。

启动子的类型及应用

基因功能和遗传改良生物现状是生物学重点研究内容之一,基因表达的调控主要由上游的启动子控制。综述了启动子的结构组成和特征,并介绍了3种类型的启动子即组成性启动子、组织特异性启动子和诱导型启动子在植物基因工程中的应用,最后探讨了启动子应用尚存在的问题,并作出了进一步展望。