高分辨太赫兹衰减全反射频域光谱系统

由于水对太赫兹(THz)波具有强烈的吸收,含水样本的太赫兹光谱检测面临重大挑战。为解决太赫兹光谱对含水样本的高灵敏检测问题,本文提出并实验验证了一种太赫兹衰减全反射(ATR)的高分辨频域光谱系统。该系统采用创新式光混频相干检测技术,获得了出色的动态范围和分辨力性能,在0.3~1.2 THz范围内,峰值动态范围超过100 dB,频率分辨力高达100 MHz。创新式的ATR架构有效提升了灵敏度,在对不同浓度α-乳糖水溶液的实验测量中,实现了对水溶液样本的直接、精确定量检测。

小麦抗病育种的战略问题——小麦对锈病、白粉病第二线抗源的建立和应用

自1979年起,逐步形成了一套包括抗源搜集、筛选、分析、遗传研究和转育等5个步骤的抗源搜集、研究和应用体系。目的在于寻求尽可能多的,不同于1BL/1RS所含有的Yr9,Lr26和Pm8的,多样化的第二线抗源,并将它们转育到较好的遗传背景中去。至目前为止,已找到33个不同于上述基因的二线抗源,并用其中一些育成了62个农艺性状大为改善的抗病种质,已先后分发给兄弟单位应用。它们的进一步应用将会使我国小麦对这些病害的抗性更为持久,产量更为稳定。

后条中32时期我国小麦条锈抗源之现状

用条中 (CY) 2 9、 31、 32号生理小种对 6类抗性材料进行了苗期分小种和成株期混小种鉴定。结果表明 ,除Yr5、 10、 15外 ,还有一些 Yr基因和许多抗病材料目前在我国仍表现抗病。加强对这些抗源材料的研究与利用将能缓解当前条锈病抗源贫乏的危机。

小麦对条锈病水平抗性育种方法研究──准水平抗性材料的搜集和筛选

根据前人思路及经验，从量的概念出发，搜集到准水抗材料170份。抗性鉴定结果表明，其中59份表现高抗及良好水平特性。33份表现p，s／O型反应，水平特性较好。17份表现垂直特性。9份表现苗期高感。并对各种类型的准水抗材料的应用前景进行了讨论。

小麦骨干亲本“胜利麦/燕大1817”杂交组合后代衍生品种遗传构成解析

小麦地方品种燕大1817是我国小麦育种骨干亲本之一，胜利麦/燕大1817杂交组合是北部冬麦区小麦品种遗传改良的基础组合。利用随机分布于小麦全基因组21条染色体上的175对在胜利麦和燕大1817间具有多态性的SSR标记（每条染色体平均8.3对）分析了燕大1817和胜利麦对其38份后代衍生品种的遗传贡献率。结果表明，在全基因组水平上，燕大1817对其后代衍生品种贡献率为26.8%，胜利麦对其后代衍生品种贡献率为43.6%；在部分同源群水平上，燕大1817对其后代衍生品种A、B和D基因组的贡献率分别为25.9%、25.7和26.4%，胜利麦对其后代衍生品种A、B和D基因组的贡献率分别为46.1%、39.1%和44.0%。说明引进种质对我国北部冬麦区小麦品种遗传改良起了重要作用。在染色体水平上，胜利麦对其后代衍生品种的21条染色体贡献率在20.0%~63.3%间，其中对1A染色体贡献率仅有20.0%，对7A染色体贡献率高达63.3%。骨干亲本燕大1817对其后代衍生品种的21条染色体贡献率在7.5%~44.2%间，其中对2A染色体贡献率仅有7.5%，对7D染色体贡献率可达44.2%。骨干亲本燕大1817对后代衍生品种贡献率较高的基因组（单元型）区段有7个，分别是3A上的Xwmc11–Xcfa2262、7B上的Xbarc1073–Xwmc475、1AL上的Xgwm357–Xwmc312、7DS上的Xbarc305–Xwmc506、4AS上的 Xgwm165–Xgwm610、1B上的Xwmc419–Xwmc134和2D上的Xcfd56–Xbarc228，其中，3A染色体上的Xwmc11–Xcfa2262区段对衍生品种贡献率高达77.5%。而胜利麦对后代衍生品种贡献率较高的基因组（单元型）区段有8个，分别是6BS上的Xwmc105－Xwmc397、3D上的Xgdm72–Xgdm8、2DS上的Xgdm5–Xgwm455、7AL上的Xbarc121–Xgwm332、5DL上的Xgwm174–Xwmc161、5BL上的 Xgwm499–Xbarc308、5A上的Xbarc141–Xgwm291和4BL上的Xgwm66–Xgwm251，其中6BS上的Xwmc105–Xwmc397区段对衍生品种的贡献率最高，达71.3%。这些基因组（单元型）区段上存在许多与产量、抗病、抗逆和适应性等重要农艺性状相关的基因和QTL，对北部冬麦区小麦品种遗传改良可能起了重要作用。

小麦抗白粉病基因Pm21的分子鉴定和标记辅助选择

利用小麦抗白粉病基因Pm21的RAPD标记（OPH17（1400））、SCAR标记（SCAR（1400）和SCAR（1265））和荧光原位杂交技术（FISH）对小麦抗病育种材料中的抗白粉病Pm21基因进行了分子鉴定和标记辅助选择。利用随机引物OPH17进行RAPD分析结果表明，在3～5次重复共372次RAPD扩增中，有28次（7．53％）未获得扩增产物，有21次（5．64％）扩增结果难以判断目标片段OPH17（1400）的有无，说明RAPD标记检测结果的可靠性和重现性较差，在育种中应用有一定局限性。而在利用SCAR标记共488次PCR扩增中，均可以扩增出与Pm21基因连锁的多态性SCAR（1400）或SCAR（1265）目标片段，说明SCAR标记是稳定、准确、可靠的DNA分子标记，可应用于育种群体中Pm21基因的分子鉴定和标记辅助选择。利用RAPD和SCAR标记对具有不同遗传背景的"滚动式加代回交转育"抗白粉病育种群体中抗病基因Pm21分子标记检测结果表明，DNA分子标记与植株的白粉病抗性表现一致，并在此基础上进行了标记辅助的向农艺亲本的回交转育。荧光原位杂交结果表明，经多代回文改良，未发现簇毛麦6VS染色体臂与普通小麦染色体的重组。

利用小麦微卫星标记定位一个来自野生二粒小麦的抗白粉病基因

培育抗病品种是控制小麦白粉病危害最经济有效而又安全的手段。寻找和创造新抗源是抗病育种的基础工作 ,是解决抗源单一化问题的有效途径。来自以色列的野生二粒小麦G - 30 5 -M对北京地区小麦白粉菌流行小种 1 5号表现免疫 ,用G - 30 5 -M与小麦品种 781杂交并用京 41 1回交 (G - 30 5 -M 781 京 41 1 3) ,成功地将G - 30 5 -M的抗白粉病基因转入普通小麦中。遗传分析表明转入小麦中的抗病性苗期表达受一对显性基因控制 ,该基因暂定名为MlG。用 96对小麦微卫星引物对一个 1 67株的抗性分离家系进行了SSR分析 ,发现引物WMS5 70扩增产物在抗感个体间存在多态性。经分离群体验证 ,抗病基因MlG与小麦染色体 6AL上的微卫星位点Xgwm5 70连锁 ,遗传距离为 1 4.9± 3.0cM ,据此将MlG定位于 6AL。根据系谱和基因位点分析 ,推断MlG基因是不同于已知抗白粉病基因的一个新基因。

小麦抗白粉病基因pm42的EST连锁图谱构建和比较基因组学分析

目的基因精细遗传连锁图谱的构建是图位克隆的基础,小麦功能基因精细遗传连锁图谱的构建依赖于比较基因组学分析。水稻和短柄草(Brachypodium distachyon)基因组序列是小麦比较基因组学分析和功能基因精细遗传定位的重要工具。本研究利用小麦、短柄草和水稻的基因组共线性关系对小麦抗白粉病基因pm42进行比较基因组学分析,明确了pm42基因所在2BS基因组区域与短柄草第1染色体和水稻第3染色体直系同源基因组区域的对应关系,开发出与抗白粉病基因pm42连锁的EST-SSCP(expressed sequence tag-single strand conformation polymorphism)标记CD452782和BF201235,以及EST-STS(expressed sequence tag-sequence tagged site)标记CJ674042、EB513371和CV771633,构建了pm42基因EST标记遗传连锁图谱,CJ674042、BF201235、CD452782和CV771633位于pm42近端粒侧,距离pm42的遗传距离分别为1.9、12.0、19.7和25.7cM;EB513371位于pm42近着丝粒侧,与pm42的遗传距离为14.6cM。整合原有的作图数据,构建了pm42基因的高密度比较基因组学遗传连锁图谱,pm42被定位于3.3cM的区间,该区间对应于短柄草66kb的基因组区域及水稻69kb的基因组区域。该结果为抗白粉病基因pm42高密度精细遗传连锁图谱构建、分子辅助选择和基因聚合奠定了基础。

小麦品种贵农21抗条锈病基因的SSR标记

对贵农21携带的条锈病(Puccinia striiformis Westendf.sp.tritici)抗性基因进行鉴定和遗传分析,明确了贵农21携带1个抗条锈病显性单基因,暂命名为YrGn21。采用F2代抗病分离群体和集群分离分析法(BSA),建立了与YrGn21连锁的11个微卫星标记Xcau14、Xwmc49、Xgwm403、Xgdm62、Xwmc272、Xgwm459、Xbarc240、Xbarc187、Xgdm28、Xgwm11和Xgwm413,并将YrGn21定位于小麦1BS的近着丝粒区域,与位于1BS染色体上的Yr26基因具有等位性关系,为贵农21抗条锈病基因在育种中的利用,进行标记辅助选择和基因累加提供了便利。

簇毛麦6VS上4个新分子标记的鉴定及与抗白粉病基因Pm21的连锁分析

Pm21具有强抗白粉病特性,位于簇毛麦6V染色体短臂(6VS)上。染色体分析和白粉病抗性检测表明,Pm21在受体小麦内是稳定遗传的。筛选与Pm21相连锁分子标记,在小麦抗白粉病辅助选择育种上有重要意义。利用RAPD和AFLP分子标记方法,对簇毛麦6V染色体和含有6V的小麦-簇毛麦代换系、6VS的易位系6AL/6VS、6DL/6VS进行分子标记筛选,以分析位于6VS上的分子标记及其与Pm21的关系。RAPD检测表明,OPK08910特异片段存在于含簇毛麦6V染色体的代换系(6A/6V)、易位系(6AL/6VS,6DL/6VS)和簇毛麦中。AFLP检测显示,PstⅠ+AGG/MseⅠ+CAC、PstⅠ+ACC/MseⅠ+CCT和PstⅠ+AAG/MseⅠ+CGC共3对引物分别可以在6A/6V、6AL/6VS、6DL/6VS和VV中扩增出264bp、218bp和232bp特异带,并与抗白粉病基因Pm21共分离,因此,上述来源于6VS上的4个新的分子标记,可作为源自簇毛麦Pm21基因的选择标记,用于小麦抗病育种。

普通小麦品种Brock抗白粉病基因分子标记定位

为明确利用Brock转育成的小麦抗白粉病品系3B529(京411*7//农大015/Brock,F6)抗性的遗传基础,将高感白粉病小麦品系薛早和3B529杂交,获得F1代、F2分离群体和F2:3家系。抗病性鉴定和遗传分析结果表明,3B529对E09小种的抗性受1对显性基因控制,暂被定名为MlBrock。利用BSA和分子标记分析,获得了与MlBrock连锁的3个SSR标记Xcfd81、Xcfd78、Xgwm159和2个SCAR标记SCAR203和SCAR112,根据SSR和SCAR标记在中国春缺体-四体、双端体和缺失系的定位结果,将MlBrock定位在小麦染色体臂5DS Bin0～0.63区间上。MlBrock与Xcfd81和SCAR203共分离,与SCAR112的遗传距离为0.5cM。这些分子标记的建立有利于今后Brock抗白粉病基因分子标记辅助选择和基因聚合。综合抗白粉病基因MlBrock的染色体定位和抗谱分析结果,推测MlBrock很可能是Pm2基因。

小麦品种“唐麦4号”抗白粉病基因的分子标记与染色体定位

唐麦4号是对小麦白粉病(Blumeria graminis f.sp.tritici)具有良好抗性的T1BL·1RS育成品种,遗传分析结果表明,唐麦4号携带1个抗白粉病半显性单基因,暂命名为PmTm4。采用唐麦4号为抗病亲本的杂交组合(唐麦4号/Clement)F2代抗、感病分离群体和F3代家系,利用集群分离分析法(BSA)建立了与PmTm4连锁的分子标记连锁图Xcau12—Xgwm611—PmTm4—XEST92—Xbarc1073—Xbarc82—Xwmc276。根据小麦7BL连锁图的标记顺序和抗白粉病基因连锁标记在中国春缺体-四体、双端体和缺失系上的定位结果,将PmTm4基因定位于小麦7BL染色体臂末端。以上研究结果为唐麦4号抗白粉病基因在育种中的利用、分子标记辅助选择和基因累加提供了便利。

小麦抗白粉病基因

到目前为止,小麦中已经鉴定出31个主效抗白粉病基因位点 Pm1-Pm31 ,对这些小麦抗白粉病基因位点的来源、染色体定位、遗传特点以及载体品种等方面进行了概括性综述.

栽培小麦Brock和京411感染白粉菌后蛋白质组的变化

用华北地区流行的白粉菌15号生理小种,感染强抗白粉病的栽培小麦Brock和对白粉病敏感的小麦京411,通过蛋白质组技术分析其差异蛋白。结果表明,Brock经白粉菌感染12h后,至少有6个蛋白质斑点(43kD/pI6.7、43kD/pI6.9、43kD/pI7.2、28kD/pI5.8、26kD/pI5.5和26kD/pI6.5)表达量明显增加;感染3d后,有5个蛋白质斑点(48kD/pI5.6、43kD/pI6.9、43kD/pI7.2、28kD/pI5.8和26kD/pI5.5)表达量增加;感染5d后,有12个新的蛋白质斑点(16kD/pI7.6、42kD/pI6.5、40kD/pI4.8、40kD/pI4.6、31kD/pI5.7、16kD/pI4.6、20kD/pI8.3、50kD/pI6.7、48kD/pI6.6、28kD/pI5.7、23kD/pI4.8和25kD/pI4.7)被诱导合成,2种蛋白质斑点(26kD/pI4.6和17kD/pI7.9)消失。京411经白粉菌感染12h后,3个蛋白质斑点(21kD/pI6.4、18kD/pI5.4和14kD/pI7.0)表达量增加;感染3d后,有2个蛋白质斑点(80kD/pI5.4和14kD/pI7.0)表达量增加,1个蛋白质斑点(16kD/pI5.4)表达量下降;感染5d后,有3个蛋白质斑点(50kD/pI7.3、40kD/pI7.3和24kD/pI7.2)表达量增加,2个斑点(40kD/pI4.8和14kD/pI7.2)表达量下降,但没有发现新的蛋白质合成。对Brock中诱导产生的12个新蛋白质斑点,利用MALDI-TOF-MS方法,于NCBI进行数据查询,其中有6个分别属于F-box亮氨酸高度重复蛋白、重金属转运/解毒蛋白、β-1,3-葡聚糖酶(两个同工体)、β-1,3-葡聚糖酶前体、锌指蛋白。功能查询表明,上述6个蛋白参与细胞周期调控、发育、激素响应、基因转录和病害防御等。推测Brock和京411感染白粉菌后,出现的蛋白质组变化可能与各自的抗、感白粉病特性有关。

小麦条锈病抗源S2199抗病基因分子标记及其与Yr5的关系

选用含有小麦条锈病抗源S2199的杂交组合(3338/14119//S2199)F4/2*陕354F2代519个单株和其F3家系对S2199抗条锈病基因进行遗传分析和分子标记定位。结果表明,来自条锈病抗源S2199的条锈病抗性为显性单基因控制,暂命名该基因为YrS2199。采用BSA法和SSR分子标记分析,筛选到与抗条锈病基因YrS2199连锁的SSR分子标记Xdp269和Xgwm120,连锁距离分别为0.7cM和11.0cM,并将其定位在2BL染色体末端上。这两个分子标记为S2199抗条锈病基因的分子标记辅助选择和抗病基因聚合提供了便利。通过等位性检测和14个条锈菌生理小种分小种鉴定,初步明确了S2199含有的抗条锈病基因可能是Yr5或其等位基因。抗源S2199是一个具有优良农艺性状的材料,为小麦育种提供了一个新的Yr5或其等位基因供体。

普通小麦品种农大399抗白粉病基因SSR和AFLP-SCAR分子标记

小麦白粉病是由布氏禾白粉菌(Blumeria graminis f.sp.tritici)引起,在小麦生产上发生最广泛的世界性病害之一。普通小麦品种农大399(系谱为Torino/2*2552//9516/3/5*石4185)是利用"滚动式加代回交转育"育成的高产、抗白粉病新品种。利用农大399和高感白粉病小麦品种石4185进行杂交,获得农大399/石4185的F1、F2分离群体和F2:3家系。对F1、F2分离群体和F2:3家系进行了苗期抗白粉病鉴定和遗传分析,结果表明:农大399对白粉菌生理小种E09的抗性受l对显性基因控制,暂命名为MlND399。通过BSA和分子标记分析,获得了与MlND399连锁的1个SSR标记Xcfd81和2个AFLP-SCAR标记SCAR203和SCAR112。其中MlND399与Xcfd81的遗传距离为0.2 cM,与SCAR203的遗传距离为1.0 cM,与SCAR112的遗传距离为1.2 cM。根据SSR标记在中国春缺体-四体、双端体和缺失系中的定位结果,将MlND399定位在小麦染色体臂5DSBin 0.67～0.78区间上。根据对抗白粉病基因的染色体定位结果,推测MlND399是Pm2基因。这些与MlND399连锁分子标记为利用农大399的抗白粉病基因进行抗病基因聚合和分子标记辅助选择育种奠定了基础。

小麦品种成株期抗条锈性表达生育期的研究

对5个携带不同成株期抗性的小麦品种在温室和田间成株期抗病性的研究表明,Chuanyu 12在温室条件下表现感病到中度感病,而在田间表现抗病;携带慢锈性抗性的品种Weebill在温室和田间都表现中度抗病;携带Yr18和2~3个微效抗性基因的品种Chpaio, Tukuru 和 Saar,在温室和田间都表现高度抗病.在温室条件下,对在不同生育期5个抗病品种的反应型和潜育期的研究表明,反应型在分蘖期开始降低,而潜育期随着生育期的发展表现延长.虽然田间严重度和温室反应型、潜育期之间有良好的相关性,成株期抗性的鉴定仍最好在田间进行.

以色列野生二粒小麦苗期抗病性鉴定

野生二粒小麦是小麦抗病育种的重要资源库之一。为了了解野生二粒小麦对我国小麦白粉病和锈病的抗性表现,通过接种试验对采自以色列16个不同地区的152份野生二粒小麦材料进行了白粉病和条锈、叶锈病的苗期抗性鉴定。结果表明,其中有86.8%的材料对小麦白粉菌15号小种表现高抗,对小麦条锈菌小种条中29、31、32的抗性主要集中在来自Mt.Hermon地区的材料上。所有鉴定材料均不抗小麦叶锈菌小种THT和PHT。由于野生二粒小麦与普通小麦杂交比较容易,因而其抗病性可通过杂交和回交向普通小麦转移,可进一步丰富我国小麦抗病育种的抗源。

小麦品种Grandin抗白粉病基因的鉴定和SSR标记

为了明确美国红粒硬质春小麦品种Grandin在小麦育种中的利用价值,对其进行了白粉病抗性基因的鉴定,并利用分子标记进行了定位。遗传分析结果表明,Grandin携带1个显性抗白粉病基因,该白粉病抗性基因与小麦SSR标记位点Xcfd 81和Xcfd 78连锁,遗传距离分别为0.9 cM和3.3 cM。根据小麦微卫星标记遗传连锁图以及利用中国春第5同源群双端体系对这两个SSR标记位点的定位结果,该抗白粉病基因被定位于小麦染色体5D短臂,与小麦已知抗白粉病基因Pm2的定位结果基本一致。进一步通过标记多态性比较和小麦白粉菌分小种鉴定证实Grandin所含的抗白粉病基因就是Pm2。同时还对Pm2基因的STS标记在不同群体中的实用性进行了讨论。

野生二粒小麦导入普通小麦的抗白粉病基因MlWE29分子标记定位

小麦白粉病(Blumeria graminis f.sp.tritici)是严重影响小麦生产的重要病害之一,培育和应用抗病品种是有效控制和减少病害的最经济有效的方法。野生二粒小麦是硬粒小麦和普通小麦的四倍体野生祖先种,是小麦抗病性遗传改良的重要基因资源。本研究利用来自以色列的野生二粒小麦WE29与普通小麦杂交,再用普通小麦连续回交和自交,育成高抗白粉病小麦新品系3D258(系谱为燕大1817/WE29//5*87-1,BC4F6)。将3D258和高感小麦白粉病的普通小麦品种薛早配制杂交组合,对其F1、F2代分离群体和F3代家系进行白粉病抗性鉴定和遗传分析。结果表明3D258携带抗白粉病显性单基因,暂命名为MlWE29。利用集群分离分析法(BSA)和分子标记分析,发现6个SSR标记(Xgwm335、Xgwm213、Xgwm639、Xwmc415、Xwmc289和Xwmc75)和5个EST-STS标记(BE494426、BE442763、CD452476、BE445282和BE407068)与抗白粉病基因MlWE29连锁。利用中国春缺体-四体系、双端体系和缺失系将抗白粉病基因MlWE29及其连锁标记物理定位于5BL染色体的0.59–0.79区域。这一普通小麦抗白粉病种质资源的创制及其连锁分子标记的建立为小麦抗病基因分子标记辅助选择、基因积聚和分子育种提供了新的物质基础。