基于小麦与黑麦1BL/1RS易位的小麦染色体易位研究

综述了小麦基因组,染色体和染色体转移,小麦-黑麦1BL/1RS易位,以及利用1BL/1RS易位进行育种的研究进展。

利用小麦-黑麦1BL.1RS易位系快速筛选F_(2)群体中携带抗条锈病基因Yr15的纯合个体

【目的】为了从F_(2)分离群体中快速鉴定含Yr15基因的纯合个体,从而减少后续选择的工作量。【方法】利用感条锈病的小麦-黑麦1BL.1RS易位系与含Yr15基因的小麦品系杂交,利用基于寡核苷酸探针Oligo-1RNOR的简便NDFISH方法对F_2群体进行鉴定。【结果】可以快速筛选出不含1BL.1RS易位染色体的植株,这些植株含1对1B染色体。因1BS不与1RS发生重组,所以它们都是含有Yr15基因的纯合个体,他们的自交后代不会出现抗感分离。【结论】这一方法可以提高Yr15的应用效率。对于其他小麦染色体携带的抗病基因,也可以采用这一方式,利用不同的小麦-黑麦易位染色体,从分离世代中快速鉴定出含抗病基因的纯合个体。该方法有利于加快小麦育种进程。

小麦-黑麦1RS/1BL新易位系的创制和分子细胞遗传学鉴定

利用普通小麦(Triticum aestivumL.)品种小偃6号与黑麦(Secale cerealeL.)品种德国白粒杂交,选育出一批带有黑麦抗病性状的小偃6号类型种质材料。应用连续C-分带-基因组原位杂交(sequent C-banding-GISH)技术对上述材料进行染色体组成分析,筛选出2个小麦-黑麦1RS/1BL纯合易位系BC152-1-1和BC01-89-1。其中,BC152-1-1(2n=42)除含有1对1RS/1BL易位染色体外,未见其他染色体变异;BC01-89-1(2n=43)除含有1对1RS/1BL纯合易位染色体外,还附加1条两端缺失的3R染色体。高分子量麦谷蛋白亚基(HMW-GS)组成分析和品质分析结果表明,BC152-1-1和BC01-89-1不仅含有来自小偃6号的14+15优质亚基,而且其蛋白质含量、湿面筋含量和SDS沉降值等品质性状都得到显著改良。

小麦—黑麦1BL/1RS易位系在小麦育种中的应用及改良

小麦—黑麦1BL/1RS易位系因抗病、高产在小麦育种和生产中广泛应用,但在一定程度上也对小麦加工品质有着负面影响。文中综述了1BL/1RS易位系小麦的来源及在我国的利用状况,并提出了造成负效应的可能原因及其进行改良的可能方法,进而展望了1BL/1RS易位系在我国小麦育种中的研究前景。

小麦-黑麦大粒1BL/1RS易位系的分子细胞学鉴定

为明确小麦-黑麦大粒衍生系14-1-2的遗传组成,综合采用细胞学、基因组原位杂交(GISH)、SCAR标记、SSR标记对该衍生系进行鉴定。黑麦基因组特异SCAR标记鉴定表明,14-1-2含有黑麦遗传物质;有丝分裂和减数分裂中期Ⅰ染色体数目为2n=42=21Ⅱ。以黑麦基因组为探针的GISH检测表明,14-1-2含有2个黑麦染色体臂。黑麦7条染色体上的特异标记鉴定表明,只有黑麦1RS上的特异SCAR标记在14-1-2中扩增出黑麦特异条带。小麦7个部分同源群染色体长短臂上的SSR引物鉴定表明,只有1BS上的4对引物在14-1-2中未扩增出1BS的条带,其余染色体上的引物均扩增出了相应条带。由此证实小麦1BS被黑麦1RS所替代,衍生系14-1-2为1BL/1RS易位系材料。

黑麦CenH3基因克隆及其在小麦1BL/1RS易位染色体中的定位

黑麦属蕴藏着丰富的遗传变异和改良小麦品质的优良基因,将其导入小麦能够拓宽小麦的遗传基础、丰富小麦的遗传变异。研究采用分子克隆技术获得黑麦CenH3基因的部分片段,并进行探针标记;同时,利用基因组原位杂交技术,筛选出32份1BL/1RS易位系;应用FISH技术,检测筛选出的32份1BL/1RS易位系,所有1BL/1RS易位系材料中均未发现黑麦CenH3基因的信号。但是,应用小麦和黑麦特异着丝粒DNA序列进行FISH检测,2个信号均出现在所有被检测的1BL/1RS易位系材料中。说明1BL/1RS易位染色体在不同小麦背景和山羊草属背景中均能稳定遗传,1RS的着丝粒DNA序列对1BS的着丝粒DNA序列有很好的补偿性,与小麦CenH3蛋白相互作用指导易位染色体正确分离且稳定遗传。

小麦-黑麦 1BL/1RS易位染色体和外源染色体在两个三属杂种中的减数分裂行为(英文)

利用荧光原位杂交技术分析了两个小麦_外源种杂种花粉母细胞中 1BL/1RS小麦_黑麦易位染色体和外源染色体包括中间偃麦草 (Thinopyrumintermedium (Host)Barkworth&DRDewey)、簇毛麦 (Haynaldiavillosa (L .)Schur)染色体的减数分裂行为。我们首次发现 :在减数分裂后期 ,1BL/1RS小麦_黑麦易位染色体发生错分裂 ,形成两个易位染色单体。这种错分裂导致易位染色单体在末期Ⅰ分配到两个正在形成的细胞核内 ,错分裂的易位染色单体进一步形成微核 ,并在四分体期观察到黑麦的微核出现。从贵农 2 2×遗 40 95的F2 代植株中检测到一个 2n =41的植株 ,其含有一对 1BL/1RS小麦_黑麦易位染色体 ,核型分析表明 ,其中一条黑麦染色体臂比另一条的黑麦染色体臂短 1/3左右。在遗 42 12×遗 40 95的F2 代中检测到一个具有中间偃麦草染色体小片段易位到小麦染色体端粒部分的小麦_中间偃麦草易位植株。这可能是由于在减数分裂过程中发生非均等分裂导致小麦_黑麦 1BL/1RS易位染色体的黑麦染色体段臂缺失 1/3及小麦_中间偃麦草非罗伯逊易位。在两个杂种F2 植株中 ,中间偃麦草染色体分布频率为 39.6 % ,簇毛麦染色体分布频率为 43.4% ,1BL/1RS小麦_黑麦易位染色体分布频率分别为 5 1.8%和5 6 .6 %。实验结果表明 ,1BL/1RS小麦_?

小麦-黑麦1BL/1RS易位系99/2439中蛋白激酶基因的克隆

[目的]克隆和分析小麦受体蛋白激酶基因片段。[方法]对经白粉菌诱导24 h的小麦-黑麦1BL/1RS易位系99/2439叶片中cDNA进行5′-RACE,获得小麦受体蛋白激酶基因的部分片段,并分析其蛋白质序列同源性。[结果]通过RACE获得了长度为1 708bp的小麦受体蛋白激酶基因片段。该片段的氨基酸序列(S1125)与基因Lrk19在641个氨基酸跨度内有86%相同,91%相似。S1125与小麦抗锈病基因Lrk10在636个氨基酸跨度内有84%相同,88%相似。S1125可能为丝氨酸-苏氨酸激酶。[结论]所克隆的小麦蛋白激酶基因片段与Lrk19基因和小麦抗锈病基因Lrk10具有较高的同源性。

抗白粉病的小麦-黑麦1BL/1RS易位系99/2439的cDNA文库构建

用pGEMT-easy质粒载体构建了经白粉菌诱导0.5 h、1.0 h、12 h、24 h和48 h的小麦-黑麦1BL/1RS易位系99/2439叶片cDNA文库1个.文库宿主菌为E.coliDH10B,诱导文库平均插入片段为1 kb左右.

小麦-黑麦1BL.1RS易位系中1BL染色体臂的变异

【目的】研究小麦-黑麦1BL.1RS易位系中1BL染色体臂的变异,为1BL.1RS在小麦育种中的进一步应用提供依据。【方法】利用GISH和FISH技术从小麦品种绵阳11(MY11)和白粒黑麦远缘杂交的后代中筛选1R(1B)代换系G1和1BL.1RS易位系G2。选用小麦染色体1B上的40对引物对亲本MY11、白粒黑麦、G1、G2以及普通小麦中国春(CS)进行SSR分析。【结果】6对引物在MY11、CS及G2中扩增出1BL的条带,在G1和白粒黑麦中未扩增出条带,其中3对引物(Xgwm259、Xbarc188,Xgwm268)在亲本MY11及后代1BL.1RS易位系(G2)中扩增出差异性的1BL条带,说明在小麦-黑麦远缘杂交产生的易位系后代中,1BL染色体臂发生变异。有13对引物在MY11、白粒黑麦和G1、G2中扩增出差异性条带,说明在小麦-黑麦远缘杂交后代中小麦微卫星发生了一定的变化;引物Xbarc8能扩增出白粒黑麦染色体1RS的特异条带,且该条带稳定出现,可以作为白粒黑麦1RS染色体识别和鉴定的分子标记。【结论】小麦-黑麦1BL.1RS易位系中1BL染色体臂发生变异,Xbarc8是鉴定白粒黑麦1RS染色体臂的新的分子标记。

利用染色体C-分带和双色荧光原位杂交技术鉴定普通小麦-黑麦-簇毛麦双重易位系1RS·1BL,6VS·6AL

为改进小麦－黑麦 １ＲＳ· １ＢＬ易位系的抗病性，丰富栽培小麦品种的遗传多样性，本文通过１ＲＳ·１ＢＬ与６ＶＳ·６ＡＬ易位系杂交，在后代中利用染色体ＣＷ带技术从杂种Ｆ２中鉴定出小麦－黑麦－簇毛麦双重易位纯合体 １ＲＳ· １ＢＬ，６ＶＳ· ６ＡＬ（２ｎ＝ ４２），ＰＭＣ ＭＩ染色体平均构型为１９．１４ ＋１．８６ ，表明该易位系具有良好的细胞学稳定性；利用生物素和地高辛分别标记的黑麦和簇毛麦基因组ＤＮＡ为探针进行双色荧光原位杂交，在ＲＴＣ和ＰＭＣ中均清晰地观察到呈黄绿色的黑麦染色质和呈红色的簇毛麦染色质，小麦染色质呈蓝色，进一步证实了Ｃ－分带结果。该易位系育性正常，并具有良好的农艺性状和白粉病抗性，是同时利用１ＲＳ·１ＢＬ和６ＶＳ·６ＡＬ易位染色体进行小麦品种改良和遗传研究的有用种质。

1BL/1RS易位系在我国小麦育种中的应用

采用SDS PAGE和SCAR标记对我国小麦主产区近 30年来主要推广品种和新近育成的部分品系共 179份进行了 1BL/ 1RS鉴定 ,结果表明 :我国 2 0世纪 80年代后育成的小麦品种中约 38%为 1BL/ 1RS品种 ,其中北方冬麦区和黄淮冬麦区频率较高 ,分别为 5 9%和 4 2 % ;长江中下游冬麦区和西南冬麦区频率较低 ,均为 2 0 % ;东北春麦区未发现 1BL/ 1RS品种。大多数中、强筋小麦品种不含 1BL/ 1RS。高分子量谷蛋白亚基可能对 1BL/ 1RS对小麦加工品质的负面影响有补偿作用。选育中、强筋小麦品种一般不宜采用 1BL/ 1RS品种作亲本 ,或至少其中一个亲本应是非 1BL/ 1RS品种 ,而且要有较好的HMW GS遗传背景 ;弱筋小麦品种选育也要注意 1BL/

小麦–黑麦易位系T1BL·1RS在小麦品种中的分布及其与小麦赤霉病抗性的关联

黑麦1R染色体短臂(1RS)携带条锈病、叶锈病、秆锈病、白粉病和蚜虫等抗性基因。为了检测1RS上是否携带与赤霉病抗性相关的基因,本研究采用1RS特异标记Xscm9对192个来自不同国家的品种/系构成的小麦自然群体和1个重组自交系(RIL)群体(宁7840与Chokwang杂交的F_7群体,共184个系)进行了分子检测,并在2011 2013年采用单花滴注法于温室中进行赤霉病抗性鉴定。结果发现,自然群体中22个品种携带1RS,携带1RS的株系三季赤霉病平均病小穗率(PSS)均显著低于不携带1RS株系的PSS(P<0.01),表明1RS对降低病小穗率有显著作用。分子标记和基因组原位杂交(GISH)检测结果表明,宁7840携带1RS。通过对宁7840/Chokwang衍生的RIL群体进行赤霉病抗性鉴定和基因型分析,发现不论主效赤霉病抗性基因Fhb1(标记Xsts142)存在与否,携带1RS株系的PSS显著低于不携带1RS株系的PSS(P<0.01);方差分析表明,宁7840携带的Fhb1与1RS在赤霉病抗扩展性上无显著互作(P>0.05)。因此认为,黑麦1RS染色体很可能携带赤霉病扩展抗性相关基因,与Fhb1基因有累加效应。

用Glu-B3、Gli-B1和SEC-1b复合引物PCR检测普通小麦1BL/1RS易位系

利用低分子量 (LMW )麦谷蛋白Glu B3的STS PCR标记、醇溶蛋白Gli B1的SSR标记和黑麦碱SEC 1b的STS PCR标记的复合PCR ,对 10个普通小麦品种、中优 950 7/CA963 2的 91个DH系和 2 8个F2 个体植株 ,进行了1BL/1RS易位系的检测。结果表明 ,中优 950 7/CA963 2的 3 9个DH系和CA963 2、晋麦 45、兰考 2 4、烟农 18、京冬 8等5个品种缺失 2个小麦贮藏蛋白位点的PCR产物 ,而拥有黑麦碱的PCR产物。利用PAGE和ELISA方法 ,对上述品种 (系 )进行了黑麦碱 (secalin)蛋白的检测 ,发现这些品种 (系 )均包含secalin ,与分子标记的检测结果吻合 ,是 1BL/1RS易位系。对 2 8个F2 单株的检测表明 ,该复合标记可以检测出早代

1BL/1RS易位对小麦加工品质的影响

分析了 138份国内小麦品种和 14份国外优质品种的 1BL 1RS易位状况和高低分子量麦谷蛋白亚基组成 ,并将其中的 78个品种连续两年在两地种植 ,研究了 1BL 1RS易位对小麦籽粒品质和面条品质的影响。结果表明 ,1BL 1RS易位品种的优质高、低分子量麦谷蛋白亚基出现频率显著低于非 1BL 1RS易位品种 ;1BL 1RS易位主要影响面团稳定时间、抗拉伸阻力、延伸性和拉伸面积等反映蛋白质质量的性状 ,使面筋质量显著降低 ,而对籽粒硬度、蛋白质含量、湿面筋含量和吸水率等主要反映蛋白质数量的性状影响较小 ,对多数淀粉性状的影响也不明显 ;1BL 1RS易位使小麦面条品质显著变劣。

1BL/1RS易位对小麦产量性状和白粉病抗性的影响及其QTL分析

用PH82-2／内乡188杂交后代240个R5：6家系，按照α-lattice设计，分别种植在安阳、焦作和泰安，对产量和抗白粉病等性状进行了考察。利用SSR和蛋白标记对群体进行部分连锁作图，分析1BL／1RS易位对产量及其相关性状的遗传效应。结果表明，1BL／1RS易位系对产量、穗数／m^2和抽穗期的影响不显著；易位系的千粒重和白粉病抗性显著高于非易位系，但株高和穗粒数减少。利用复合区间作图法进行QTL分析，发现1RS携带1个降低株高的微效QTL，位于HVM20～Sec—1标记区间，可解释4．28％的表型变异；1Rs和1BL携带抗白粉病QTL，分别位于HVM20～Sec—1和Xgwm24～Xwmc320标记区间，解释4．81％和4．66％的表型变异。鉴于1BL／1RS易位对产量的正向作用不明显，其主效抗性已丧失。又对加工品质有明显的负向影响，在小麦品质育种上最好不予应用。

HMW-GS和LMW-GS组成及1BL/1RS易位对春小麦品质性状的影响

分析了2 2 1份春小麦品种(系)的HMW GS、LMW GS组成和1BL 1RS易位状况,并用其中10 4份品种(系)研究了HMW GS和LMW GS等位变异及1BL 1RS易位对品质性状的影响。结果表明,1、7+9、5 +10、GluA3a和GluB3j分布较广,频率分别为5 7 .5 %、4 5 . 2 %、6 3 .8%、2 9. 0 %和4 2 . 5 %。1BL- 1RS易位系相当普遍,西北春麦区和东北春麦区频率分别为4 4 . 3%和34 2 %。HMW- GS和LMW -GS等位变异对SDS沉降值、和面时间与耐揉性的影响达1%显著水平,对籽粒蛋白质含量与不溶性谷蛋白含量的影响达5 %显著水平。按位点贡献大小,Glu- D1>Glu- B3>Glu -B1>Glu- A1>Glu -A3;不同亚基对品质性状的效应存在显著差异,主要表现在反映面筋强度的品质参数上。亚基1、2 、5 +10、Glu -A3d、Glu- B3f明显优于相应位点的其他亚基。1BL -1RS易位对和面时间有极显著的负向效应。

黄淮麦区部分小麦品种(系)1BL／1RS易位的分子检测

为了明确黄淮麦区小麦品种(系)中1BL/1RS易位系的分布情况,为选育优质小麦品种提供亲本选配的相关信息,利用1BL/1RS小麦-黑麦复合PCR分子标记,对211份供试材料进行了检测。结果表明,供试材料中,非1BL/1RS品种(系)118份,占55.9%;1BL/1RS品种(系)81份,占38.4%;1BL/1RS易位杂合品种(系)12份,占5.7%。各育种单位在1BL/1RS品种(系)的利用上有显著差异。在66份大面积推广的品种中易位系占45.5%,略高于全部供试材料中1BL/1RS的频率。强筋小麦品种绝大多数为非易位系。

青海省小麦品种中Yr10和Yr15基因及其1BL/1RS易位的分子检测

利用抗条锈病基因Yr10和Yr15的SCAR和Barc8标记以及1BL/1RS易位的复合标记,对青海省育成和引进的137份小麦品种进行检测,以明确Yr10和Yr15基因以及1BL/1RS易位在青海小麦品种资源中的分布.结果显示:在137份材料中,有4份检测到Yr10基因,19份检测到Yr15基因,分别占参试材料的2.9%和13.9%,没有检测到同时携带Yr10和Yr15基因的材料;有22份材料为1BL/1RS易位,占参试材料的16.1%.研究表明,青海省大部分小麦抗锈品种及1BL/1RS易位品种为外引种品种.

小麦品种抗条锈病基因Yr10、Yr18及1BL/1RS易位的分子检测

利用抗条锈病基因Yr10、Yr18以及1BL/1RS易位的SCAR或STS标记,对2006-2010年75份国家审定的小麦品种进行了分子检测,以明确Yr10、Yr18以及1BL/1RS易位在我国2006-2010年审定小麦品种资源中的分布。结果显示:75份材料中有13份检测到Yr10基因的标记,1份检测到Yr18基因的标记,分别占参试材料的17.3%和1.3%,只有‘西农928’能同时检测到Yr10和Yr18基因;25份含有1BL/1RS易位片段,占参试材料的33.3%。表明1BL/1RS易位在我国小麦育种中利用率仍然较高,对目前流行条锈菌小种有良好抗性,而表现慢锈性的Yr18在小麦育种的利用率较低,建议在我国小麦育种中加强利用。