小麦-簇毛麦属间染色体易位系的高效诱导

利用60Coγ射线以不同剂量照射硬粒小麦-簇毛麦双二倍体即将成熟的花粉,将其授于母本中国春,创造出一批包含小麦-簇毛麦易位染色体的材料,对这些材料用中国春进行连续回交或自交,可有效保留簇毛麦染色体片段,实现外源基因的转移。研究结果表明,60Coγ射线照射花粉后产生易位染色体的频率因剂量不同而有显著差异,12 Gy和8 Gy剂量照射后杂交的M1群体中,产生小麦-簇毛麦易位染色体的单株分别占调查总数的76.7%和50.0%,均显著高于用其他方法创造易位的频率,并且12 Gy较8 Gy产生了更优的易位类型;创制的易位染色体有67.6%可以从M1传递到BC1,BC1的易位染色体有96.4%可传递到BC2;在回交后代中,加以人为选择,整条簇毛麦染色体很快丢失,至BC2F2即有纯合易位株出现。

基于EST-PCR的簇毛麦染色体特异分子标记筛选及应用

为定位、转移和利用簇毛麦有益基因,通过花粉辐射,获得一批包括小麦-簇毛麦易位染色体的异染色体系。为了鉴定这批材料中的簇毛麦染色体身份,根据水稻、小麦的EST序列合成了240对STS引物,其中34对引物在普通小麦中国春与簇毛麦间存在多态性;进一步对亲本及簇毛麦二体异附加系进行PCR扩增分析,标记CINAU32-300可追踪簇毛麦1V染色体,标记CINAU33-280、CINAU34-510、CINAU35-1100、CINAU36-380和CINAU37-400可追踪簇毛麦2V染色体,标记CINAU38-250可追踪簇毛麦3V染色体,标记CINAU39-950和CINAU40-800可追踪簇毛麦4V染色体,标记CINAU41-745和CINAU42-1050可追踪簇毛麦5V染色体,标记CINAU44-765和CINAU45-495可追踪簇毛麦7V染色体。加上本室已开发的2个6V染色体特异标记,用这些簇毛麦特异分子标记鉴定辐射诱导材料的部分回交后代,选育出小麦背景中只包含单条簇毛麦染色体的整套1V至7V染色体系,同时有18条易位染色体的簇毛麦身份得到确定,表明这些标记可以用来快速检测普通小麦背景中的簇毛麦染色体或染色体片段。

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。

普通小麦川麦60-簇毛麦3V(3D)代换系的分子细胞学鉴定

一年生二倍体簇毛麦携带多种抗性基因,被认为是小麦抗性改良的重要基因源。本研究前期创制了一个高抗小麦条锈病的普通小麦(中国春,CS)-簇毛麦3V(3D)代换系CD-3,并将该条锈病抗性基因初步定位于簇毛麦3V染色体上。本研究以川麦60作为父本,以CD-3为母本,在回交自交系BC,F2群体中筛选到一个高抗条锈病的株系,命名为1901-245,并进一步对该株系进行分子标记、焚光原位杂交(FISH)及田间条绣病抗性鉴定。分子标记和熒光原位杂交(fluorescence in situ hybridization,FISH)结果显示,1901-245携带一对簇毛麦3V染色体,丢失了一对小麦3D染色体;1901-245花粉母细胞减数分裂中染色体配对正常,单价体出现频率较低,且3V染色体未出现单价体。田间条锈病抗性鉴定结果显示,1901-245及其亲本CD-3均表现为高抗小麦条锈病,而亲本川麦60则表现为高感小麦条锈病。以上结果表明,簇毛麦3V染色体上的条锈病抗性基因在1901-245的遗传背景下能正常表达;1901-245为普通小麦-簇毛麦3V(3D)代换系材料,高抗小麦条锈病且遗传稳定,可进一步在小麦遗传改良中加以应用。另外,FISH鉴定及植株形态观察结果显示,1901-245仍含有较多亲本CD-3(CS背景)的遗传背景,因此后期可继续将1901-245与川麦60进行回交,并在后代中加大簇毛麦3V染色体的追踪力度。

从小麦-簇毛麦易位系TAC文库中筛选Hv-S/TPK基因

本实验室已经通过基因芯片技术筛选到一个白粉菌诱导后上调表达的抗病相关基因Hv-S/TPK,并获得了它的全长cDNA序列。利用Hv-S/TPK的特异引物筛选小麦-簇毛麦6VS/6AL易位系基因组可转化人工染色体(Transformation-competent artificial chromsome,TAC)文库,获得了阳性TAC单克隆,并进一步获得了含有Hv-S/TPKcDNA序列的5160bp(GenBank Accession No.EU153366)的亚克隆。对亚克隆的序列分析结果表明,Hv-S/TPK基因在起始密码子和终止密码子之间有3个内含子和4个外显子,4个外显子序列与簇毛麦上已得到的Hv-S/TPK的cDNA序列100%同源。对起始密码子上游序列分析结果表明,该基因的调控序列中,含有W-Box、OCS-element等与抗病相关的元件。以TAC克隆为探针与小麦-簇毛麦6VS/6AL易位系有丝分裂中期染色体进行荧光原位杂交(Fluorescence in situ hybridization,FISH),结果表明含有Hv-S/TPK基因的TAC克隆来自于簇毛麦。

具簇毛麦6V染色体小麦抗白粉病NIL培育与抗病遗传特性分析

以小麦-簇毛麦染色体代换系6A/6V为Pm21抗病基因供体,农艺性状优良的京411为轮回亲本,经杂交和连续7代回交、自交后培育了小麦抗白粉病近等基因系(京411♀/6A/6V♂//京4117),白粉病抗性遗传和抗病性检测表明,Pm21呈显性单基因遗传,近等基因系强抗白粉病。

簇毛麦1V染色体的传递及品质效应分析

簇毛麦是小麦的一个野生近缘种,小麦-簇毛麦1V异附加系和异代换系的蛋白质含量和沉降值均高,将簇毛麦1V染色体的优质基因导入普通小麦,进一步创造小麦-簇毛麦1V染色体易位系是小麦品质改良的有效途径。以小麦-簇毛麦1V异染色体系材料为基础,用普通小麦连续回交,结合原位杂交和PCR标记鉴定方法,分析1V染色体以及1V结构变异体通过雌、雄配子的传递行为。结果表明,簇毛麦1V染色体以及1V结构变异体在BC1,BC2,BC3的平均传递率均低于理论值,且随着回交世代的增加,传递率逐渐增大;至BC3,两种易位染色体通过雌、雄配子的传递均符合1∶1分离规律,而端体系和整条1V染色体传递率仍低于理论值50%;不同类型1V染色体通过雌配子的传递率在世代间相对大小是一致的,均为W.1VL>1VS.W>1V>Mt1VL>Mt1VS,并且高于通过雄配子的传递率。品质测试结果表明,1V异染色体系材料与中国春和硬粒小麦相比,蛋白质和湿面筋含量均高,可望成为当前小麦品质改良的优异资源。