小麦族全基因组测序研究进展

小麦族是禾本科植物中最重要的粮食作物来源之一,包括小麦、大麦、黑麦等麦类作物,全球年产量高达9亿t,约占全部谷类产量的30%。小麦族物种基因组庞大,重复序列比例高,且倍性水平多样,因此其从头测序和组装难度相对较大。近年来,随着三代长读长测序技术和针对复杂基因组的组装算法不断发展,以及测序成本显著下降,越来越多的小麦族物种的全基因组测序工作相继完成。本文综述了小麦族中小麦属、大麦属、黑麦属、偃麦草属和山羊草属共计17个物种(包括亚种)的全基因组研究进展,包括测序技术、拼装策略、组装质量、基因组和基因功能的主要分析内容等,旨在为更复杂的植物基因组测序和基因组学研究提供一定的理论与技术参考。

小麦族中含St染色体组物种的特异分子标记的建立

以拟鹅观草(Pseudoroegneria spicata)、偏凸山羊草(Aegilops ventricosa)、二倍体簇毛麦(Dasypyrum villosum)、荆州黑麦(Secale cereale cv.Jingzhou rye)、普通小麦中国春(Chinese Spring)等15个物种为材料,用200条10碱基随机引物进行RAPD分析,筛选到拟鹅观草基因组中1个542 bp的特异DNA片段(GenBank登录号为DQ992032),命名为OPH11542。根据OPH11542设计特异引物,对小麦族物种进行PCR扩增,发现拟鹅观草可以扩增出OPH11542以及分子量分别为742 bp(GenBank登录号为DQ992033,记为OPH11742)和743 bp(GenBank登录号为EF014218,记为OPH11743)的DNA片段,而其他材料均未扩增出这3个片段。经序列比对结合多个软件的分析结果认为该3个片段为同一类新重复序列。利用特异引物对15份含St染色体的物种进行扩增,发现含StY染色体组的物种均能扩增出OPH11742或OPH11743,而含StH染色体组的物种均能扩增出OPH11542。这表明St染色体组在与其它染色体组组合形成多倍体的过程中往往会出现不同程度的重组或修饰。OPH11542、OPH11742和OPH11743可以作为检测St染色体的分子标记。

陕西、宁夏部分地区小麦族植物资源调查、收集与分类鉴定

2 0 0 2年 8月对陕西、宁夏部分地区分布的小麦族 (Triticeae)植物进行了调查与收集 ,共收集小麦族植物 6属、16种、14 5个居群 ,并对每一物种及其居群的分布区、生境、海拔、2n染色体数目等进行了分析。同时 ,对所收集材料的可利用性、调查收集的基本单元以及小麦族植物的保护进行了讨论。

几种小麦族禾草及其杂交后代基因组DNA的RAPD研究

应用随机扩增多态性DNA（RAPD）技术分析蒙古冰草、航道冰草及其种间杂种F1、BC1代和加拿大披碱草、野大麦及其属间杂种F1代的基因组DNA差异性。筛选出能检测各条本及杂交后代间遗传差异的适宜引物；从DNA分子水平验证出亲本加拿大披碱草和野大麦两属间种比亲本蒙古冰草、航道冰草二种间的亲缘关系远；杂种F1代的RAPD图谱有明显偏母本的倾向；随机扩增多态性DNA技术可用于牧草远缘杂种鉴定及遗传育种研究。

小麦族植物的分类现状及主要存在的问题

小麦族(Triticeae)是禾本科、早熟禾亚科中一个有重要经济价值、以多年生植物占优势的族,族内绝大多数种类是重要的粮食作物和畜牧业上的优良牧草,饲用价值极高,有些种类具有耐寒、耐旱、耐碱等特性,是农牧业上良种繁育、牧草利用的重要基因资源。但该族同时又是分类学上的一个疑难族,各学者对族内系统分类意见不一、争议颇大,尤其在族的界限、族下类群划分以及类群演化关系上问题较多,至今尚未解决。查阅了国内外分类学文献,探讨其分类差异以及存在问题,为充分开发利用中国丰富的小麦族植物资源提供理论依据。

小麦族四个属模式种的醇溶蛋白分析

利用酸性聚丙烯酰胺凝胶电泳 (APAGE)对小麦族披碱草属、鹅观草属、猬草属和仲彬草属 4个属的模式种进行了醇溶蛋白电泳分析 ,结果表明 :(1 ) 4个模式种具有明显的醇溶蛋白遗传多样性 ,其种间醇溶蛋白多态性高达 92 .3 % ;(2 ) Elymus sibiricus和 H ystrix patula具有相似的醇溶蛋白带型 ,而 Roegneria caucasica和Kengyilia gobicola的带型基本相似 ,其醇溶蛋白图谱能够反映一定的系统关系 ;(3 )不同收集地的 E. sibiricus材料间也存在明显的醇溶蛋白遗传差异 ,新疆的 E. sibiricus具有较丰富的醇溶蛋白带纹 ,而甘肃的 E. sibiricus的醇溶蛋白带纹较少。

E和St基因组特异RAPD片段在部分小麦族植物中的分布

两个Ｅ基因组（包括Ｅｅ和Ｅｂ）特异ＲＡＰＤ片段和两个Ｓｔ基因组特异ＲＡＰＤ片段的序列分析表明，４个片段均为新的ＤＮＡ克隆片段。染色体原位杂交显示ＯＰＤ１２４４４为区域化连续高度重复序列，而ＯＰＦ０３１２９６（Ｅｂ特异）、ＯＰＢ０８５２５（Ｓｔ特异）、ＯＰＮ０１８１７（Ｓｔ特异）为弥散性高度重复序列。研究还显示：大部分ＤＮＡ高度重复序列在亲缘关系较近的小麦族植物基因组间是共享的，差异可能主要是在重复次数及片段长度上，而能否用ＲＡＰＤ技术扩增主要决定于某一基因组的这些重复序列中有无与特定引物相匹配的区域。文中就这些重复序列在小麦远缘杂交后代外源遗传物质检测、多倍体物种染色体组组成研究中的潜在价值进行了讨论。

山东小麦族植物叶表皮微形态的研究

利用光学显微镜,对山东小麦族5属9种植物的叶片下表皮微形态特征进行了研究。叶片下表皮微形态在属间差异明显,可作为分属的参考依据;山东5种鹅观草属植物的叶片下表皮微形态可分为两种类型,这与形态上划分的拟披碱草组和犬草组相一致。

几种小麦族禾草及其杂交后代农艺特性的研究

对几种小麦族多年生禾草及其杂交后代的生育、产草量等农艺特性进行了比较研究,结果表明,加拿大披碱草×野大麦属间杂种F1的生长速度偏向母本,株高呈双亲的中间型,具有父本野大麦的强短根茎特性和果后营养期长的优良特性,表现出很强的分蘖能力和再生能力,其花粉可育率为1.19%,结实率0,杂种平均优势16.98%。蒙古冰草×航道冰草种间杂种F1的生长速度和株高均介于双亲中间,具有父本航道冰草分蘖和再生能力强的特性,花粉可育率为26.75%,结实率5.30%,杂种平均优势19.35%;BC1的生长速度呈双亲的混合型,株高、分蘖性和再生性偏向其回交父本蒙古冰草,花粉可育率为46.67%,结实率14.77%,BC1育性恢复明显。

小麦族中间鹅观草不同居群的形态多样性分析

小麦族(Triticeae)植物的野外调查、收集通常是以形态学为依据的。为了探讨小麦族植物在野外调查、收集的科学取样策略,本项研究以小麦族具有自花授粉习性的3个中间鹅观草(Roegneria sinica.var.m ediaKeng)居群、每个居群30个单株为材料,对11个形态学性状的多样性进行了分析。结果表明,3个居群的总遗传多样性指数为1.991,遗传多样性主要集中于居群内(91.76%),而居群间的遗传变异(8.24%)相对较小;不同取样梯度下的遗传多样性指数随单株取样数目的增加呈现增大趋势,但当取样数目达到18株时,遗传多样性指数达到最高值。上述结果说明,对于小麦族自花授粉植物野外调查、收集时,应以居群为单位,而且每一居群至少应调查、收集18个单株,才能代表居群的遗传多样性。以形态学为依据的取样策略的建立,对于指导野外调查、收集具有现实意义。

小麦族鹅观草属植物研究进展

鹅观草属Roegneria是小麦族中最大的一个属,对于鹅观草属的归属问题,不同时期的学者拥有各自的看法和观点。根据国内外的研究资料,综述了鹅观草属植物的分类历史及围绕这一问题而展开的有关鹅观草属形态学标记、细胞学标记、生化标记和分子标记的研究进展情况,从几方面研究的结果来看,我国的大多数学者认为披碱草属和鹅观草属植物之间遗传差异较大,应把鹅观草作为一个独立的属对待,但也有少数人认为把鹅观草属和披碱草属合为1个属处理。此外,还对鹅观草的形态特征及地理分布进行了详细的描述。

小麦族内的核质互作研究进展

本文从核质基因型互作、细胞质与染色体组互作、细胞质与染色体 (片段 )互作和细胞质基因与细胞核基因互作 4个层次综述了小麦族内核质互作研究的最新进展及其对小麦遗传学和遗传育种学的拓展 ,提出了小麦族内核质互作研究的重点领域——核质杂种的遗传变异、新型核质杂种的创制和杂种优势利用 。

用nrDNA ITS序列探讨小麦族含StH基因组物种的系统发育

小麦族中具StH基因组的物种被包含在广义披碱草属中。本研究利用nrDNA ITS序列,采用最大简约法、最大似然法和基于MJ算法的网状结构分析,对16个不同地理分布和形态特征的具StH基因组组成的物种及8个含St和H基因组的拟鹅观草属和大麦属的二倍体物种进行了系统发育分析。结果表明,1)过去归属于裂颖草属和猬草属的物种大松鼠尾巴草、瓶刷草和猬草与披碱草属物种关系较近,应当划入披碱草属中;2)北美的StH基因组物种聚类在一起,其亲缘关系较近,它们与欧亚大陆的StH基因组物种存在较大变异和分化;3)具StH基因组物种较大程度的变异和分化与物种的地理分布有关;4)St基因组和H基因组的二倍体物种分别存在较大的分化。同时本研究还讨论了造成小麦族StH基因组物种变异和分化的可能原因。

4种小麦族牧草种子耐盐补偿生长特性研究

在不同浓度单盐（NaCl）与复盐（NaCl：CaCl2：MgSO4：K2SO4=71：3：4：22）土壤中对冰草、中间偃麦草、长穗偃麦草Alker及Tyrcll种子萌发时的耐盐补偿生长特性进行了研究。结果表明，单盐胁迫下仅长穗偃麦草Alker表现出耐盐补偿生长现象；复盐胁迫下4种牧草种子均表现出耐盐补偿生长现象，冰草仅在0．4％盐浓度下表现耐盐补偿生长，中间偃麦草在0．2％及0．6％盐浓度下表现耐盐补偿生长，长穗偃麦草Tyrell与Alker的耐盐补偿生长范围为0.2％～0．8％。耐盐补偿生长点除冰草为0．4％外，中间偃麦草、长穗假麦草Alker及Tyrell种子的耐盐补偿生长点相同，均为0．2％。4种材料种子的耐复盐能力高于耐单盐能力。

木原均,.洛夫与小麦族(禾本科)的现代遗传学属的概念(英文)

分类学是认识生物体的一种工具,对生物体间系统关系的理解,种质资源利用的指南,也是一种交流用的普通语言。因此,分类处理需要反映这些关系的近期认识。在自然界,生物体只有两个绝对的单位:个体与种。一个种是一群个体被不可缺少的生殖关系相互联系成为的一个绝对单位。生殖隔离是种与种间的基本界限,同时也是生物演化过程中形成独立基因库(gene pools)的惟一因素。既然在种以上的分类群没有绝对界线,在种以上的任一分类处理都不可能避免人为性。虽然如此,仍然必须作出某些分类适应它们的描述、利用与(或)研究。这篇文章对小麦族分类群间生物系统关系的划分是基于遗传学的研究。我们分类处理的原则是:(1)反映这些种系统演化现今的理解;(2)便于种质资源的利用;(3)避免与传统处理有不必要的剧烈改变。

新疆多年生小麦族植物染色体数的观察

本文对1987年采集于新疆的多年生小麦族(Triticeae Dum. )属种进行了细胞学观察。该地区多年生小麦族各属种的染色体数目变化范围是从2n=14到2n=84,前者主要存在于大麦属(Hordeum)、新麦草属(Psathyrostachys),而后者全部集中于赖草属(Leymus).其中染色体数目为2n=28和2n=42的频率最高,主要存在于鹅冠草属(Roegneria)和披碱草属(Elymus)。Roegneria gobicola, Roegneria kuqaensis, Roegneria tahelacona, Roegneria zhoasuensis的染色体数为首次报道。

小麦族植物作为牧草种质资源的初步评介

全世界的小麦族植物约有20属,300余种。我国原产的约有150余种。引进的约有100余种。作者种植了其中的200余种作了系统分类、地理分布、生理生态、营养成分、经济性状和牧草农艺性状的研究,现将小麦族植物作为牧草种质资源分16属分别予以评介。

小麦族鹅观草属三种植物的生物系统学研究

本文研究了禾本科小麦族鹅观草属的3个种:缘毛鹅观草(Roegneria pendulina Neuski 2n=4x=28),纤毛鹅观草(R. ciliaris (Trin.) Nevski 2n=4x=28)和鹅观草(R. kamoji Ohwi 2n=6x=42)及其种间杂种的形态变异和染色体配对行为。各杂种F_1的减数分裂染色体配对数较高,但杂种高度不育。在杂种减数分裂中还观察到一定频率的多价体形成。以上结果充分表明该3种植物享有两个共同的基本染色体组,在S和Y染色体组之间发生过染色体相互易位,缘毛鹅观草的染色体组可拟定为S^PY^P。

小麦族植物淀粉粒形态研究

为深入研究小麦族植物的淀粉粒形态特征,利用光学显微镜和电子显微镜对收集于中国的16种小麦族植物淀粉粒形态进行分析。结果表明,小麦族植物淀粉粒均为单粒淀粉粒,二维形状上大多为近圆形,部分呈椭圆形。从淀粉粒组合形式上来看,16个样品均包含有A型(>10μm)和B型(<10μm)淀粉粒。其粒径大小与圆度存在正相关关系(R2=0.401 3),即平均粒径越大,其圆度越高,在二维形态上越接近正圆。聚类结果表明,16个样品可以分为5类,鹅观草与黑麦淀粉粒差异最为明显,各为一类;二棱皮大麦、六棱皮大麦、披碱草、硬粒小麦为第三类;斯卑尔托山羊草、野生大麦、大麦为第四类;二棱裸大麦、新疆大麦、六棱裸大麦、纤毛鹅观草、春小麦、小麦无芒蚂蚱、野生二粒小麦为第五类。根据多变量分析结果,提出了小麦族植物淀粉粒鉴定的判别方程式。研究成果充实了小麦族植物淀粉粒数据库和图谱。

小麦族植物的属间亲缘和系统发育的探讨

本文研究了国产及引进的小麦族植物共17属。以花序形态演化为基础,结合叶表皮及成熟胚的解剖结构,论述了小麦族下各属的亲缘关系,提出了本族植物的系统演化树系图。作者首次以花序、小穗,小花三级结构相结合的观点分析了小麦族花序的形态演化;叶表皮结构的变化与花序演化基本同步;成熟胚的结构在小麦族中分化不大,但胚芽卷曲状况及其所含维管束数目对本族的系统安排仍有价值。综上述研究,作者将小麦族划分为3个亚族:(1)小麦亚族中小麦属、山羊草属、簇毛麦属、旱麦草属、异花草属及黑麦属彼此亲缘关系较近,并处于本族系统演化的较高位置;偃麦草属和赖草属亦与小麦属有较近的亲缘关系;冰草属、鹅观草属和披碱草属是本亚族中距小麦属较远的类群。(2)大麦亚族在本族的系统发育中有相对独立性,但赖草属和披碱草属与此亚族下某些属在各性状上均有联系,可认为是沟通两亚族间亲缘关系的类群。(8)柱穗麦亚族仅含柱穗麦属,与小麦亚族亲缘较近,系统位置亦较高。