滇西地区小麦地方品种SSR分子标记遗传多样性及亲缘关系分析

作物种质资源鉴定评价是种质资源保护与利用的重要环节。滇西地区是云南省小麦地方品种最重要的原产地,分布有类型多样数量丰富的资源。开展分子遗传多样性分析对明确其遗传背景、提高育种利用率具有重要意义。本研究利用65个SSR分子标记对186份来源于滇西地区的小麦地方品种进行遗传多态性分析。共检测出等位变异407个,平均为6.26个。主要等位基因频率共计为36.1077,平均为0.5555。基因多样性指数总计为37.5473,平均为0.5777。多态性信息含量(PIC)总计为34.9924,平均为0.5383,变幅为0.1465~0.8356之间,多态性达到高度水平(PIC≥0.5)。A、B、D亚基因组中,基因多样性指数的平均值从高到低依次为B>A>D;7个同源群中,基因多样性指数的平均值变幅为0.5202~0.6508,最高为第四同源群,最低为第七同源群。聚类分析表明共分为2大类群,其中5份材料为第Ⅰ类群,主要为四倍体材料;181份材料为第Ⅱ类群,全部为六倍体材料。第Ⅱ类群中的铁壳麦单独聚为一类,其他地方材料大致可按临沧、保山、大理等相同地理来源聚为一类。主成分分析结果与聚类分析一致。上述结果表明滇西小麦地方品种遗传多样性丰富,是未来小麦育种改良的宝贵基因库。

山西小麦地方品种萌发期的抗旱性

利用20%PEG-6000作为渗透介质进行室内模拟干旱胁迫,测定小麦发芽率、发芽势、胚芽鞘长、主胚根长;采用模糊隶属函数与抗旱系数相结合的方法对品种萌发期的抗旱性进行综合评价,并利用灰色关联分析了各个形态指标与抗旱性的关系。结果表明,干旱胁迫下,各品种的发芽率、发芽势、胚芽鞘长、主胚根长均比对照不同程度地降低或缩短,而且不同品种间差异达显著或极显著水平;萌发期各品种抗旱性表现依次为:白和尚头>晋麦47>竹杆青>四月黄>小红麦>灯笼红>红皮冬麦>忻县冬麦>中麦9号。应用灰色关联分析的方法研究萌发期发芽势、发芽率、胚芽鞘长和主胚根长的抗旱系数4个性状指标与抗旱性之间的灰色关联度,结果表明,关联度依次为:发芽率>主根胚长>胚芽鞘长>发芽势,表明发芽率与萌发期抗旱性关系最为密切,其可作为萌发期抗旱性鉴定指标。

河南省同名小麦地方品种SSR遗传多样性分析

为了给河南省小麦地方品种的开发利用提供依据，利用SSR标记对白和尚头、白麦、白芒糙、出山豹等15组名称相同的小麦地方品种共计155份材料进行了组间和组内遗传多样性分析。结果发现，同名品种组内，15组材料的等位变异变化范围为47~79个，平均遗传相似系数变化范围为0.66～0.93，多态性信息含量分布范围为0.856～0.936；同名品种组间，155份材料共产生143个等位变异，遗传相似系数分布范围为0.75~1.00，平均遗传相似系数为0.90，多态性信息含量为0.981。分别对同名品种组内和组间进行聚类分析，结果发现，同名品种组内3组共7份材料遗传相似系数为1.00，而同名品种组间未出现遗传相似系数为1.00的材料。由此可见，河南省小麦地方品种具有丰富的遗传多样性，同名小麦地方品种间存在同名同质和同名异质的现象。

我国部分小麦地方品种Waxy基因多样性研究

利用2对STS引物、1对SSR引物和1对基因特异引物分析了1 739份中国小麦地方品种Waxy基因的变异情况。检测出Wx-A1基因缺失突变材料3份,Wx-B1基因缺失突变材料25份,Wx-D1基因缺失突变材料3份。利用SDS-PAGE方法对以上Waxy基因突变材料在蛋白质水平上进行鉴定,验证了Waxy分子标记在种质资源研究中的有效性。向育种家推荐一批具有不同Waxy基因缺失的地方种质,并提供了全部品种的缺失类型。

中国小麦地方品种大青芒遗传多样性研究

【目的】研究长期种植于中国东北春麦区不同环境的小麦地方品种大青芒的遗传变异。【方法】采用14个形态和农艺性状、种子贮藏蛋白分析以及84对SSR分子标记技术,对不同种植地区的5份大青芒品种的遗传多样性进行了研究。【结果】供试材料间在形态和农艺性状上表现出极大的相似性,但在编码种子醇溶蛋白的Gli-1位点、编码高分子量麦谷蛋白亚基的Glu-B1位点,以及57.1%的SSR引物位点上存在较大的遗传变异。5份供试材料内共检测到异质性SSR引物位点27个,有4份材料(ZM4401,ZM4402,ZM4407和ZM4421)内的个体间在醇溶蛋白或HMW-GS组成上具有异质性。多态性SSR引物位点揭示的遗传差异分布具有基因组、部分同源群和染色体间的不均衡性。【结论】不同来源的大青芒地方品种在14个形态学性状及农艺性状上表现一致,但由于在不同地点多年种植等原因,导致了材料间和材料内在蛋白质和DNA水平上遗传变异的产生,建议对不同来源的同名地方品种在收集、保存、研究和利用时分别处理。

四川小麦地方品种农艺性状与品质性状的聚类分析

以67份四川小麦地方品种为供试材料,对6个农艺性状和19个品质指标进行聚类分析,以期为小麦地方品种在育种中的有效利用提供信息。结果表明,在农艺性状与蛋白质、淀粉和其它品质性状方面,67个品种被聚为4类,其中第Ⅳ类10个品种相对较好,属植株较高、有效穗数最多、蛋白质品质最好、低千粒重、低淀粉类。在农艺性状与面团品质性状方面,也被聚为4类,其中第Ⅲ类12个品种较好,属高有效穗数和高单株产量、较高面团稳定时间和粉质质量指数、低千粒重类。且AS1675、AS1656、AS1594、AS1643和AS1590等5个材料同属于上述两类优质类型,它们可用于小麦的品种改良。

小麦地方品种高分子量谷蛋白亚基多样性分析

采用SDS-PAGE方法,对我国9个麦区的76份代表性地方品种的高分子量谷蛋白亚基(HMW-GS)组成比较分析,并探讨其与环境因素(平均海拔、年平均降雨量和年平均温度)的相关性。结果表明,25.0%的品种具有异质性,分别包含2～4种不同HMW-GS组合;在Glu-1位点共检测到14个等位变异,其中Glu-A1、Glu-B1和Glu-D1等位变异数分别为2、7和5;发现了3个新等位变异,包括Glu-B1位点2个和Glu-D1位点1个。所有等位变异构成16种不同的亚基组合类型,以(N,7+8,2+12)为主,频率为69.7%。在Glu-1位点上,不同麦区遗传多样性分布存在一定的不均衡性,年平均降雨量和年平均温度与麦区多样性指数呈负相关。推测环境压力可能是地方品种多样性地区分化的重要因素。

新疆冬小麦地方品种主要品质性状及其与拉面品质的关系

为了解新疆冬小麦地方品种对新疆拉面品质的影响,以30份新疆冬小麦地方品种为供试材料,测定其面粉品质、面团流变学特性及粉色等主要品质性状,并制作新疆拉面,对新疆冬小麦地方品种主要品质性状与新疆拉面加工品质特性的关系进行了研究。结果表明,湿面筋含量、干面筋含量、面团延伸性、配置比、弹性指数、稳定时间及弱化度等7个面粉品质指标与新疆拉面感官评价总分显著相关,其中干面筋含量和配置比的作用最大;逐步回归分析表明,新疆拉面加工品质主要受到干面筋含量、湿面筋含量、面粉红度(a*)的影响。新疆冬小麦地方品种具有较好的拉面加工品质,可为新疆拉面专用小麦品种选育提供种质资源。

中国小麦地方品种的SSR遗传多样性分析

【目的】揭示我国主要麦区小麦地方品种的遗传多样性。【方法】选用分布于小麦各染色体臂上的42对SSR引物,对我国10个麦区81个小麦地方品种的遗传变异情况进行分析。【结果】共检测到316个等位变异,单个引物扩增的等位变异为1～17个,平均为7.5个。参试小麦地方品种的多态信息含量PIC值为0～0.90,平均为0.63。平均等位变异数A基因组>D基因组>B基因组,平均PIC值各基因组间差异不大。遗传多样性最丰富的麦区是黄淮冬麦区和西南冬麦区。聚类分析结果表明,来自同一生态区的全部材料没有完全聚在一起,但冬麦区和春麦区材料间差异较明显。【结论】我国小麦地方品种具有较高的遗传变异,不同麦区间遗传多样性差异较大。

黄淮麦区部分小麦地方品种高分子量麦谷蛋白亚基组成分析

为了解黄淮麦区小麦地方品种的遗传多样性,并为品质改良提供基础材料,采用十二烷基硫酸钠-聚丙烯酰胺凝胶电泳(SDS-PAGE)方法,分析了黄淮麦区(黄淮平原副区、汾渭谷地副区)1 389份小麦地方品种的高分子量麦谷蛋白亚基(HMW-GS)的组成。结果表明,在供试材料中,Glu-1位点共有23种等位基因,其中Glu-A1位点3种,Glu-B1位点11种,Glu-D1位点9种,亚基null、7+8、2+12在各自的位点上出现频率最高,分别达到了98.63%、82.83%和92.65%。亚基组成类型共有42种,主要为null/7+8/2+12,频率达75.65%。筛选出一些含有1、2*、13+16、14+15、5+10、5+12等优质亚基的材料,其中有9份材料具有优质亚基组合,可作为优质基因源。同时,还对多个材料具有同一名称的254份材料从HMW-GS组成和农艺性状方面进行了综合分析,最终筛选出了18种共计51份同名材料,分别疑为同种材料,2份白芒糙和2份紫茎白,分别可确定为同一份材料。

新疆小麦地方品种籽粒硬度及其Puroindoline基因等位变异研究

【目的】籽粒硬度是重要的小麦品质性状,了解新生疆小麦地方品种籽粒硬度的变异类型和分布,为新疆小麦品质育种提供遗传信息。【方法】利用单籽粒硬度仪(SKCS)和PCR扩增、酶切及DNA测序技术,结合改良的Friabilin提取及电泳分析方法,对105份新疆小麦地方品种的籽粒硬度及Pina和Pinb等位基因进行研究。【结果】新疆小麦地方品种以硬质类型为主,平均硬度值为63.5。新疆小麦地方品种Puroindoline基因共有9种突变型,分别是Pina-D1a/Pinb-D1a、Pina-D1a/Pinb-D1b、Pina-D1a/Pinb-D1p、Pina-D1k(null)/null、Pina-D1l/Pinb-D1a、Pina-D1r/Pinb-D1a、Pina-D1a/Pinb-D1ab、Pina-D1a/Pinb-D1ac和Pina-D1b/Pinb-D1p,其中Pina-D1r/Pinb-D1a为新发现的突变型。新疆小麦地方品种Puroindoline基因型以Pina-D1a/Pinb-D1p为主导类型,共有62份,占59.1%;其Pina-D1k(null)/null和Pina-D1a/Pinb-D1ab两种突变型与其地理来源和生态型密切相关,主要分布在南疆冬小麦中。Pina-D1a/Pinb-D1a(野生型)的硬度值显著低于突变型,Pina-D1k(null)/null的硬度值最高,但Pina-D1k(null)/null、Pina-D1a/Pinb-D1p和Pina-D1a/Pinb-D1ab的硬度值差异不显著。【结论】新疆小麦地方品种籽粒硬度及其Puroindoline等位变异和分布信息能为新疆小麦品质改良和引种提供理论依据。

西北春麦区小麦地方品种高分子量麦谷蛋白亚基组成分析

为了给品质改良提供基础材料,并了解西北春麦区小麦地方品种的遗传多样性,采用十二烷基硫酸钠-聚丙烯酰胺凝胶电泳(SDS-PAGE)方法,分析了493份小麦地方品种的高分子量麦谷蛋白亚基(HMW-GS)的组成。结果表明:在供试材料中,Glu-1位点共有26个等位基因,其中Glu-A1位点3个,Glu-B1位点9个,Glu-D1位点14个,亚基null、7+8、2+12在各自的位点上出现频率最高,分别达到了94.53%、92.92%、86.24%;亚基组成类型共有30种,主要为null/7+8/2+12,频率达79.76%;同时筛选出一些含有1、2*、13+16、14+15、5+10、1.5+10等优质亚基或亚基对的材料,可作为优质基因源;西北春麦区小麦地方品种间Glu-1位点的遗传多样性,以Glu-D1位点最高,其次是Glu-B1位点,Glu-A1位点最低。

中国小麦地方品种抗条锈病基因推导

在抗条锈病鉴定的基础上,对其中51个抗性较好的小麦地方品种中的抗条锈病基因进行推导分析,以明确供试品种的基因背景。根据供试品种对22个条锈菌菌系的反应,与已知基因载体品种作比较,结果表明,11个品种可能含有抗条锈病基因Yr1,而Yr2、Yr6、Yr7、Yr8、Yr19、Yr27、YrHⅦ、YrSel、YrA、YrGaby、YrAlba、YrSD、YrCV分别存在于24个品种中;白老芒麦对所用的22个条锈菌菌系均表现抗病,推测其可能含有新的抗病基因或基因组合,另有17个品种可能含有未知的抗病基因;白疙瘩(地463)、鱼儿麦(地557)、无芒洋麦(地559)、有芒洋麦(地560)、老早麦(甘地828)和红秃子(甘平A7)6个品种几乎对所有的供试菌系都表现感病,可能不含有已知基因载体所含的抗条锈病基因。

新疆冬春麦区小麦地方品种贮藏蛋白遗传多样性研究

采用SDS-聚丙烯酰胺凝胶电泳（SDS-PAGE）对236份新疆小麦地方品种的高分子量麦谷蛋白亚基（HMW-GS）的组成进行了分析。结果表明：Glu-Ⅰ位点共有19种等位基因，其中Glu-Al位点3种，Glu-Bl位点7种，Glu—D1住点9种；亚基null、7＋8、2＋12在各自的位点上出现频率最高，分别达到91．95％、85．17％、80．93％；亚基组成类型共有21种，主要为null／7＋8／2＋12，频率达70．34％；同时筛选出33份含有1、2^＊、13＋16、14＋15、5＋10、1．5＋10、174-18等优质亚基的材料，可作为优质基因源。利用酸性聚丙烯酰胺凝胶电泳（A-PAGE）对其中的65份地方品种进行醇溶蛋白多样性分析。结果表明：电泳出现64条迁移率不同的谱带，构成65种组合，其中ω区出现的谱带最多，达17条；其次是β和γ区各16条，α区出现的谱带数最少，为15条。从每条谱带在65份材料中出现的频率看，总的变异范围为1．54％～93．85％；α、β、γ和ω4个分区多样性指数（H1）分别为0．498、0．386、0．523和0．348，表明新疆麦区小麦地方品种贮藏蛋白位点存在丰富的遗传多样性。

西北地区小麦地方品种高分子量谷蛋白亚基组成分析

【目的】分析西北地区小麦地方品种资源HMW-GS的遗传组成,为该地区小麦品质育种提供新的种质资源。【方法】利用SDS-PAGE方法,对429份西北地区小麦地方品种的HMW-GS亚基等位变异进行分析。【结果】西北地区小麦地方品种资源Glu-1位点有21种等位变异,冬、春小麦资源均以Null(74.7%和80.6%)、7+8(92.9%和88.7%)和2+12(52.8%和91.5%)为各自位点的优势亚基;有35种亚基组合形式,冬、春小麦资源均以null/7+8/2+12为优势组合(42.9%和67.2%),且在西藏地区4份小麦地方品种资源中发现2个新亚基,分别为"7**+8"和"13+8"。【结论】西北地区小麦地方品种高分子量麦谷蛋白亚基具有丰富的多样性,且春小麦地方品种HMW-GS的等位变异和组合形式高于冬小麦地方品种;从供试材料中筛选出2个以上基因位点具有优质亚基的地方小麦品种95份,其中6份地方品种在3个位点都具有优质亚基。

小麦地方品种半截芒Glu-B1位点HMW-GS基因的克隆及序列分析

高分子量谷蛋白亚基(HMW-GS)与小麦的品质特性紧密相关,挖掘小麦中HMW-GS新基因,对小麦品质改良具有重要意义。以小麦地方品种半截芒为材料,利用十二烷基硫酸钠-聚丙烯酰胺凝胶电泳(SDSPAGE)分析其HMW-GS组成,并设计特异性引物,利用PCR技术克隆其Glu-B1位点x型和y型亚基基因。序列分析表明,2个基因具有完整编码框,长度分别为2 367bp和2 106bp(GenBank登录号分别为KJ579439和KJ579440),编码789个氨基酸和702个氨基酸的蛋白,被命名为1Bx14*和1By15*。同源性搜索结果显示2条氨基酸序列与典型的HMW-GS有较高的同源性,且与普通小麦亚基1Bx14和1By15的同源性均为95%。系统进化树分析表明,1Bx14*和1By15*分别与1Bx14和1By15的遗传距离较近,聚类到同一分支上。

小麦地方品种的农艺性状和高分子量麦谷蛋白亚基组成分析

以58份我国南方麦区抗赤霉病小麦地方品种为试验材料进行农艺性状分析,同时利用十二烷基磺酸钠聚丙烯酰胺凝胶电泳(SDS-PAGE)方法,分析其高分子量麦谷蛋白亚基(HMW-GS)的组成,旨在为小麦的遗传改良与育种利用提供依据。结果表明:小麦地方品种植株普遍偏高,有效穗数多数在10个以下,小穗数平均为21.0个,穗粒数平均为44.6粒,部分品种的穗子较长,但千粒重较低,平均为27.5g。SDS-PAGE电泳分析仅出现了2种HMW-GS组合类型,遗传多样性较低。

西藏普通小麦地方品种特有高分子量谷蛋白亚基组合“Tibetan Dx5*+Tibetan Dy10”中Tibetan Dy10亚基基因测序与分析

【目的】鉴定在西藏小麦地方品种中发现的特有高分子量谷蛋白亚基组合"Tibetan Dx5*+Tibetan Dy10"中的Tibetan Dy10亚基是否与普通小麦Dy10亚基为同一亚基。【方法】利用SDS-PAGE分析和TibetanDy10亚基基因的克隆和测序。【结果】表明Tibetan Dy10亚基与普通小麦中Dy10亚基广泛存在的Dx5+Dy10组合形式中的Dy10亚基的分子序列非常相似,但分别在2个六肽中的1个氨基酸部位发生替换,第335位的甘氨酸(G)和第451位的谷氨酰氨(Q)在Tibetan Dy10中均被替换为精氨酸(R)。【结论】Tibetan Dy10与普通小麦中常见的Dy10亚基基因的DNA序列存在微小差异,属于Dy10位点的一个新变异。

4个西藏小麦地方品种低分子量麦谷蛋白亚基基因的克隆及分析

低分子量麦谷蛋白亚基(LMW-GS)是小麦贮藏蛋白的主要成分,对面团延展性和食品加工品质有重要影响。本研究从西藏小麦地方品种中分离了4个LMW-GS基因(LMW-T1、LMW-T2、LMW-T3和LMW-T4)。LMW-T1、LMW-T2、LMW-T3和LMW-T4都具有LMW-GS基因的典型结构特征,编码区全长分别是930、930、897和915 bp,分别编码308、308、297和303个氨基酸,其推断氨基酸的分子量分别为32938.40、32978.42、31624.88和32122.20 Da。根据推断氨基酸中8个半胱氨酸残基的位置,LMW-T1和LMW-T2属于TypeⅢ类;LMW-T3和LMW-T4属于TypeⅤ类。系统进化树分析表明这4个基因与前人报道的低分子量麦谷蛋白基因相似性很高,其中LMW-T2、LMW-T3和LMW-T4与LMW-m型基因聚为一类。虽然LMW-T1的N-末端的第一个氨基酸是甲硫氨酸,但是LMW-T1与LMW-s型基因聚为一类。上述四个基因的克隆进一步丰富了小麦LMW-GS的基因库资源,有助于进一步了解LMW-GS基因的系统进化、结构与功能,可作为小麦品质改良的候选基因。

四川小麦地方品种AS1643中低分子量谷蛋白基因的克隆及其蛋白质的二级结构预测

根据小麦低分子量谷蛋白基因保守区序列设计引物P1/P2,采用PCR法对四川小麦地方品种AS1643的基因组DNA进行扩增,获得1条约900bp的片段,分离、纯化后连接到载体pMD18-T上,对筛选阳性克隆测序,获得1个低分子量谷蛋白基因LMW-AS1643(GenBank登录号:EF190322),其编码区长度为909bp,可编码302个氨基酸残基组成的成熟蛋白。序列分析结果表明,LMW-AS1643具有典型的低分子量谷蛋白基因的基本结构,其推导氨基酸序列与其它已知的LMW-GS相比,最高相似性为93.40%。生物信息学分析表明,在LMW-AS1643低分子量谷蛋白中,无规则卷曲含量最高,为67.90%,其次是α-螺旋,占30.46%,β-折叠含量最少,为1.64%。