利用SRAP分子标记评价小麦三雌蕊近等基因系的遗传背景

普通小麦三雌蕊突变体(TP)具有明显的穗粒数优势,为评估该突变体在育种中的利用价值,进行了近等基因系培育。以三雌蕊突变体(TP)为供体,单雌蕊中国春、川麦28、绵阳29、内麦9号为轮回亲本,经7代回交和4代自交,初步培育出三雌蕊近等基因系CSTP、CM28TP、MY29TP和NM9TP。利用128对SRAP引物对培育的近等基因系及轮回亲本进行遗传分析,结果表明:(1)128对引物共扩增出978条谱带。其中有120对引物的扩增产物具有多态性,占所用引物的93.8%。这120对引物共扩增出638个差异谱带,占总谱带数的65.2%;(2)利用128对SRAP引物计算9个材料之间的遗传相似系数。其中中国春与CSTP的相似系数为0.9346,绵阳29与MY29TP的遗传相似系数为0.9070,川麦28与CM28TP的遗传相似系数为0.9397,内麦9号与NM9TP的遗传相似系数为0.8732;(3)通过聚类分析筛选出2对遗传相似性大于0.93的近等基因系,即CM28TP与川麦28、CSTP与中国春。

三雌蕊小麦的形态及遗传初报

对小麦的珍稀类型 :三雌蕊小麦的形态特征作了详细描述 ,对三雌蕊性状的遗传规律进行了初步测定 ,并探讨了该资源的利用途径。

小麦三雌蕊近等基因系的主要农艺性状分析

为充分利用小麦三雌蕊品系的优良性状,全面分析小麦三雌蕊基因pis1对其农艺性状的遗传效应,本研究利用Excel和SPSS软件对小麦三雌蕊近等基因系‘CSTP’、‘CM28TP’、‘MY29TP’和‘NM9TP’及其相应的轮回亲本的主要农艺性状进行了差异性、相关性和聚类分析。结果表明,各近等基因系与其轮回亲本在株高、茎粗、旗叶长、旗叶宽、有效穗数、穗长以及小穗数等7个农艺性状上差异不显著,除CSTP外,其他3个近等基因系的穗粒数明显高于其轮回亲本。但千粒重和小区产量均低于轮回亲本。相关性分析表明,小区产量与千粒重呈极显著正相关。而小区产量和千粒重都与穗粒数呈不显著的正相关,即仅提高穗粒数不能有效的提高产量。因而要利用小麦TP品系进行育种研究,其首要目标是提高千粒重。聚类分析表明,近等基因系与相应的轮回亲本聚在一起,这说明构建的近等基因系是成功的。

小麦三雌蕊基因Pis1的多效性研究初报

利用小麦三雌蕊突变体与绵阳29杂交,再以绵阳29为轮回亲本,多次回交,并结合人工选择,构建了小麦三雌蕊性状的近等基因系.对小麦三雌蕊突变体,绵阳29以及小麦三雌蕊性状近等基因系的小穗数﹑穗长﹑穗粒数﹑叶长﹑叶宽﹑茎粗﹑千粒重和单株粒重等8个农艺性状进行了分析,结果表明:其中除小穗数和穗长没有显著性差异,其余6个农艺性状均表现出显著性差异.近等基因系在穗粒数、叶长、叶宽、茎粗和单株粒重这5个农艺性状明显高于轮回亲本,而千粒重明显低于轮回亲本.由此可见Pis1基因有增加穗粒数、叶长、叶宽、茎粗和单株粒重的效应,有降低千粒重的副效益.

小麦三雌蕊突变体与人工合成小麦SYN769之间特异性SRAP标记筛选

利用128对SRAP引物组合对小麦三雌蕊突变体和人工合成小麦SYN769进行SRAP分析,筛选小麦三雌蕊突变体和SYN769之间具有差异的特异性分子标记,为利用SRAP标记对pis1基因进行精细定位奠定基础.结果表明:128对引物共扩增出1304条谱带.其中有24对引物的扩增产物具有多态性,占所用引物的18.40%.这24对引物共扩增出49个差异性谱带,占总谱带数的3.76%.SRAP技术是一种简单有效的分子标记系统,可用于TP×SYN769作图群体中的基因定位.

小麦三雌蕊突变体主要农艺性状的遗传力分析

对小麦三雌蕊突变体开花期的株高、穗长、穗下节间长、茎粗,旗叶长,旗叶宽,倒二叶长,倒二叶宽和小穗数等9个农艺性状的遗传力进行了研究.结果表明:小麦三雌蕊品系的这9个主要农艺性状的广义遗传力均较高,为63.38%-96.53%.株高、穗长、穗下节间长、旗叶长和倒二叶长的狭义遗传力较大,属于高遗传力性状,其遗传力主要受基因加性效应控制,应在早代进行选择.旗叶宽、茎粗、倒二叶宽和小穗数的狭义遗传力较小,属于低遗传力性状,在早代选择的效果差.

赤霉素和2,4-表油菜素内酯互作对小麦三雌蕊突变品系种子萌发及幼苗生长的影响

小麦三雌蕊突变品系(TP)具有3个正常的雄蕊和3个可育的雌蕊,由于TP品系中一朵小花可结3粒种子,显著地增加穗粒数,因而具有一定的育种学价值,然而TP小麦所结实的种子发芽率较低,它在农业生产和育种利用中具有一定的局限性。为了提高TP小麦的农业利用价值,采取有效的农业措施促进TP种子萌发和幼苗生长非常必要。本研究以TP种子为材料,采用GA3和EBR溶液浸泡法,开展激素处理对其种子萌发和幼苗生长效应的研究。结果表明,1 mg?l?1和10 mg?l?1 GA3 对TP种子萌发、幼苗根长、苗长有显著促进效应(P ?1和0.015 mg?l?1的EBR显著增加TP种子萌发率和幼苗苗长(P 0.05)。GA3和EBR组合对TP 种子萌发和幼苗生长具有明显互作效应,配合后使用效果更好,综合考虑萌发率和种苗等因素,10 mg?l?1 GA3 + 0.0015 mg?l?1 EBR组合较好,与对照相比,种子萌发率增加1.69倍,根长和苗长分别增加49.7%和118.1%,与单一GA3和EBR处理相比,TP种子萌发率分别增加13.0%和32.2%,根长分别增加15.2%和7.5%,苗长分别增加9.1%和34.3%。

WAG1基因在小麦三雌蕊品系和中国春中的差异表达分析

小麦WAG1基因是MADS-box家族C功能基因的一种,对小麦心皮和雌蕊的发育起到重要的调控作用.为了解WAG1基因对小麦三雌蕊突变体(TP)形态构建产生的影响,本文利用RT-PCR技术从三雌蕊突变体近等基因系CSTP幼穗中克隆了WAG1基因完整的编码区序列,对其cDNA及推导的氨基酸序列进行分析,结果显示该基因编码区长765bp,编码254个氨基酸,序列与雌蕊化异质小麦(AB084577.1)完全一致;通过定量PCR分析WAG1在CS和CSTP中的差异表达,结果显示该基因在CSTP幼穗不同发育阶段的表达量为:幼穗长度2-5mm﹥5-7mm﹥7-10mm,并且高于在CS幼穗对应阶段的表达量,约是其4.5倍.这表明WAG1基因可能在小麦三雌蕊形成的过程中,尤其是在其雌蕊原基分化发育时期起到了重要作用.本研究的结果对于进一步明确WAG1基因的结构和功能,尤其是在小麦三雌蕊形态构建中的作用提供了基础资料.

基于转录组数据的三雌蕊小麦中SNP/InDel位点的挖掘

为了进一步定位Pis1基因,加快小麦的分子标记辅助育种工作,获得高质、高产、稳产的小麦品种。以川麦28(CM28)与其三雌蕊近等基因系CM28TP为研究材料,对CM28和CM28TP幼穗的3个阶段(幼穗长度为0.2~0.5 cm,0.5~0.7 cm,0.7~1.0 cm)进行转录组测序,然后通过GO数据库对变异位点所在的基因进行分类分析,并选取4个位于Pis1基因附近的SNP标记进行验证。结果表明,CM28TP和CM28幼穗3个阶段共有的SNP/InDel位点为5310个,其中SNP位点5024个,InDel位点286个。SNP位点中转换类型(63.33%)多于颠换类型(31.28%),两者的比值达到了2.02;InDel位点中插入类型(152个)多于缺失类型(134个);SNP/InDel位点在A基因组上分布最多、其次是B基因组、D基因组上最少。对SNP/InDel所在的基因进行GO分类注释表明,生物学进程中基因的占比最高,其次是细胞组分和分子功能。SNP/InDel位点对蛋白质功能的影响预测表明,有36个变异位点会严重影响蛋白质功能,中度影响蛋白质功能的位点有1279个。从Pis1基因的定位区间附近筛选了4个SNP位点进行PCR扩增和测序验证,发现这4个位点与RNA-Seq分析结果一致,这表明挖掘出的SNP/InDel位点是准确的。本研究丰富了小麦中的SNP/InDel标记,为小麦高密度遗传图谱构建、基因定位和分子标记辅助选择育种奠定了基础,同时开发出的4个位于Pis1基因附近的SNP标记,为图位克隆该基因提供了可能。

与小麦三雌蕊基因(Pis1)连锁的SRAP标记研究

【目的】为了寻找与小麦三雌蕊基因Pis1连锁的分子标记。【方法】利用川麦28(CM28)与其三雌蕊近等基因系CM28TP杂交的F2群体为研究材料,采用SRAP分子标记技术,结合分组混合分析法(BSA)筛选与Pis1基因连锁的分子标记。【结果】(1)1936个SRAP引物组合在两亲本CM28和CM28TP中具有多态性的引物组合为224对,多态性引物比例为11.57%;(2)利用三雌蕊池和正常池进一步筛选得到m2e36和m16e26 2个与Pis1基因连锁的SRAP标记;(3)利用218个F2分离群体检测,算出m2e36与Pis1基因的图距为18.22 cM,m16e26与Pis1基因的距离为22.63 c M,这2个分子标记分别位于Pis1的两侧。【结论】该结果为进一步利用SRAP标记进行小麦基因定位奠定了基础。

小麦三雌蕊性状的遗传分析与连锁标记开发

CH257是‘三粒小麦’与普通小麦‘石优20’回交3次后选育的一个三雌蕊材料,可大幅度增加小麦的穗粒数。为了解析小麦三雌蕊性状的遗传方式,挖掘其控制基因并开发相关分子标记,该研究利用CH257和‘中国春’配制组合,获得其F_(1)、F_(2)和BC_(1)F_(1)群体进行遗传分析;使用纯合正常和纯合三雌蕊F_(2)株系,采用分离群体分组分析法(bulked segrgant analysis,BSA)构建单雌蕊、三雌蕊混池进行90K基因芯片扫描,根据芯片结果在相应区段开发分子标记。结果表明:CH257中三雌蕊的发育受1对显性单基因Pis-CH257控制;使用90K基因芯片扫描将Pis-CH257定位于2DL染色体上,在2DL相应区段开发标记,共获得5个与Pis-CH257连锁的共显性SSR标记,其顺序为2DL07、2DL17、2DL22、Pis-CH257、2DL25、2DL38,Pis-CH257两侧的连锁标记2DL22、2DL25与其遗传距离分别为1.1cM和2.5cM。本研究结果为克隆控制小麦三雌蕊性状的基因奠定了基础。

小麦三雌蕊品系UCR-14KD基因cDNA序列克隆及表达分析

为进一步了解小麦UCR-14KD基因的结构特点及其在小麦三雌蕊性状形成过程中所发挥的作用。利用RT-PCR技术从小麦三雌蕊近等基因系CSTP幼穗中克隆了TPUCR-14KD基因完整的编码区序列,并利用实时定量PCR分析了该基因的时空表达模式。该基因编码区长381 bp,编码126个氨基酸,二级结构为α螺旋和无规则卷曲;实时定量PCR检测结果显示该基因在CSTP幼穗中大量表达,而在幼穗不同发育阶段的表达量为:幼穗长度2~5 mm>5~7 mm>7~10 mm,并且显著高于该基因在CS幼穗对应阶段的表达量。TPUCR-14KD基因可能在三粒小麦形成的过程中,尤其是在雌蕊原基分化初期起到了重要作用。

小麦三雌蕊近等基因系的麦谷蛋白和醇溶蛋白分析

为充分利用小麦三雌蕊近等基因系的优良性状,深入探索其在小麦遗传育种中的利用价值。采用聚丙烯酰胺凝胶电泳技术,对小麦三雌蕊近等基因系的高分子量麦谷蛋白(HMW-GS)、低分子量麦谷蛋白(LMW-GS)和醇溶蛋白进行了分析。以‘中国春’(CS)为参照,按照LMW-GS和醇溶蛋白电泳图谱条带迁移距离大小和条带多态性对供试材料进行聚类分析。麦谷蛋白的SDS-PAGE电泳结果表明,10份材料共出现了10种HMW-GS亚基类型和8种亚基组合;在Glu-A1位点,主要亚基Null的频率达60%;Glu-B1位点,主要亚基7+8的频率为50%;Glu-D1位点,主要亚基2+12的频率为60%;主要亚基组合为Null/7+8/2+12。10份材料共分离出20条LMW-GS带谱,其中共有带谱10条,比例为50%。醇溶蛋白的A-PAGE电泳结果表明,10份材料共分离出25条带谱,其中共有带谱5条,比例为20%。聚类分析结果表明,10份材料的遗传距离为0.03～0.28,当遗传距离为0.26时,10份材料可分为3大类。综合麦谷蛋白和醇溶蛋白分析以及聚类分析结果可知,小麦三雌蕊近等基因系不能用于提高小麦的品质育种,但可用于提升小麦的产量育种,其首要目标是提高千粒重。

小麦三雌蕊突变体与四川主要小麦品种籽粒的微量元素含量分析

为探究小麦三雌蕊突变体相关材料与四川主要小麦品种籽粒的微量元素含量差异,测定了29份小麦材料籽粒中钙(Ca)、铬(Cr)、镉(Cd)、铅(Pb)、铁(Fe)、锰(Mn)、钠(Na)、锌(Zn)和硒(Se)等9种元素,并利用SPSS21.0进行了元素之间的差异分析和相关分析。结果表明:29份小麦材料中相同微量元素含量差异明显;CM28、川麦44、绵麦41、绵麦45、川育21、MY29TP、CSTP和NM9易于富集Cd、Cr和Pb三种有害微量元素之一,从营养品质角度出发这些材料不适合作为育种材料亲本。相关分析表明:Se与Cr、Mn、Fe、Zn,Fe与Cr、Mn、Zn,以及Zn与Mn这些微量元素之间存在显著或极显著正相关,说明这些元素在小麦籽粒中表现出相互促进累积的作用。本实验室特有的小麦材料CM28TP和HTS-1易于累积多种对小麦生长和人体有益的微量元素,且含量高于平均值。这些结果将为培育对多种微量元素累积具有高敏感型的优良小麦品种亲本选择和相关基因发掘研究提供参考依据。

小麦雌蕊和雄蕊突变体与川麦28之间特异性ISSR标记筛选

利用42条ISSR标记对小麦三雌蕊突变体(TP)和雄蕊同源转化为雌蕊突变体(HTS-1)与川麦28之间特异性的ISSR分子标记进行筛选,为利用ISSR标记定位Pis1基因和控制雄蕊同源转化成雌蕊的hts1和hts2基因奠定基础。结果表明:42条引物共扩增403个条带,有9条引物能在TP和CM 28之间扩增出差异条带,占所用引物的21.4%。有20条引物能在HTS-1和CM 28之间扩增出差异条带,占所用引物的47.6%。有21条引物能在TP与HTS-1之间扩增出差异条带,占所用引物的50%。每条引物最多能扩增出4条差异条带,大部分产生1~2条差异性条带。差异条带大小主要集中在250~750bp之间。这也证明了ISSR标记是一种简单有效的分子标记,可作为SSR的一种重要补充标记用于遗传图谱的构建。