由簇毛麦V染色体引起的小麦-簇毛麦染色体代换系、易位系中线粒体蛋白质组的变化(简报)

线粒体是需氧生物中的一种半自主性细胞器，在能量代谢中，它起了一个关键的作用。柠檬酸循环、电子传递和氧化磷酸化过程均在线粒体内完成。线粒体具有高度的生物化学和遗传上的独立性，含有DNA和核糖核蛋白体，负责合成生物体内2％-5％的蛋白质。线粒体DNA具有自身复制能力，控制着众多的遗传性状，在植物中广泛存在的细胞质雄性不育则被认为是由线粒体基因组控制的性状。由于线粒体在能量代谢、遗传性状控制等多方面的功能，近5年中，线粒体蛋白质组的研究引起了研究者们的很大兴趣。

小麦-簇毛麦染色体代换系、易位系V染色体RAPD标记筛选

利用105条S系列和100条Operon随机引物,对小麦-簇毛麦代换系(6V／6A)、两个易位系(6VS／6AL,6VS／6DL)及亲本簇毛麦(VV)、硬粒小麦(AABB)、栽培小麦(AABBDD)的多态性进行了筛选分析。80.95％的S系列引物扩增出了结果,且条带较清晰;在100条OP系列引物中均扩增出结果,条带清晰可见。从205个随机引物中发现,只有1个引物OPW03在含有簇毛麦V染色体的4个材料中均扩增出1条约570 bp的谱带,而在栽培小麦和硬粒小麦中没有发现。因此,可以推测这个分子标记(OPW03-570)是位于簇毛麦V染色体短臂上的。

小麦—簇毛麦染色体代换系、易位系特异蛋白组分的双向电泳比较分析(英文)

利用双向电泳技术,对栽培小麦(AABBDD)、染色体代换系(6V/6A)、易位系(6VS/6AL)、(6VS/6DL)和簇毛麦(VV)的叶片全蛋白进行了比较研究。在栽培小麦、代换系和两个易位系中检测到超过350个蛋白组分,它们的分子量范围是10-110 KD,等电点在4.5-8.6之间。栽培小麦、6V/6A、6VS/6AL、与6VS/6DL之间的双向电泳谱型极为相似,但与簇毛麦不同。在代换系、两个易位系和簇毛麦中检测到了特异蛋白组分16 KD/pI5.0,而在栽培小麦中未检测到该组分,这些结果表明16 KD/pI5.0蛋白可能定位于簇毛麦V染色体短臂上。

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。

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。

用基因组原位杂交与RFLP标记鉴定小麦-簇毛麦抗白粉病代换系

用荧光素标记的簇毛麦(Haynaldia villosa)基因组总DNA作探针,以普通小麦基因组总DNA作封阻,与花粉母细胞减数分裂中期Ⅰ制片的染色体进行原位杂交。结果表明,抗白粉病小麦品系GN22是普通小麦-簇毛麦二体代换系;用已定位在小麦第6部分同源群上的RFLP探针psr113、psr371进行Southern分析,进一步证明,小麦品系GN21、GN22是普通小麦-簇毛麦6A(6V)代换系;结合同工酶等电聚焦电泳分析,首次把簇毛麦编码的α-淀粉酶-1生化位点定位在簇毛麦6V染色体长臂上,暂命名为α-Amy-Ⅴ1。研究结果表明,原位杂交与RFLP技术相结合是全面、准确鉴定小麦外源染色体及其与小麦染色体部分同源关系的有效方法。

普通小麦-簇毛麦异附加系和异代换系的C-分带鉴定

用改良的C-分带技术鉴定南京农业大学细胞遗传研究室获得的普通小麦的簇毛麦V_2、V_3、V_4、V_6、V_7染色体异附加系和V_2、V_5异代换系,得到与N-分带和染色体配对分析一致的结果,并且由于C-分带可同时鉴别小麦全部21对染色体,鉴定出V_2异代换系中被代换掉的小麦染色体为1A。

普通小麦-簇毛麦6V代换系45S rDNA和5S rDNA位点的FISH分析

采用顺序基因组原位杂交和双色荧光原位杂交技术,对普通小麦-簇毛麦6V代换系K0736的45S rDNA和5S rDNA基因位点进行了分析。结果表明,该代换系2n=42,有1对簇毛麦6V染色体,为6V/6A代换系,45S rDNA位点有8对,位于7对染色体上。5S rDNA位点有6对,分别位于6对染色体上。在1AS、1BS、5DS的端部同时存在45S rDNA和5S rDNA位点,并在物理位置上紧密相邻。同时讨论了rDNA位点的数目和分布位置存在变异的可能因素。

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。

用分子原位杂交（GISH）鉴定小麦－簇毛麦双倍体、附加系、代换系和易位系

用生物素标记的簇毛麦（Ｈａｙｎａｌｄｉａｖｉｌｌｏｓａ）染色体组ＤＮＡ（ｔｏｔａｌｇｅｎｏｍｉｃＤＮＡ）作探针，以普通小麦染色体组ＤＮＡ作遮盖（用量１：２００左右），进行有丝分裂中期和减数分裂中期Ｉ染色体的分子原位杂交（ＧＩＳＨ），经抗生物素蛋白－辣根过氧化物酶复合物（ｂｉｏ－ｓｔｒｅｐｔａｖｉｄｉｎ－ｈｏｒｓｅｒａｄｉｓｈｐｅｒｏｘｉｄａｓｅ）和联苯胺四盐酸（ＤＡＢ）检测显色后，小麦－簇毛麦双倍体、附加系、代换系和易位系中的簇毛麦染色体及染色体片段显棕色，与显浅蓝色的小麦染色体可明显区分。用ＧＩＳＨ不仅可以检测导入小麦中的簇毛麦染色质，而且可以清楚地显示出易位染色体断裂点的确切位置。将ＧＩＳＨ用于减数分裂期染色体配对分析，还可以清晰形象地显示出同源和非同源染色体之间的配对和分离情况。

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。

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6V染色体缺失系的鉴定和RFLP标图

簇毛麦６Ｖ染色体缺失系的鉴定和ＲＦＬＰ标图①刘大钧齐莉莉王苏玲周波陈佩度（南京农业大学作物细胞遗传农业部重点开放实验室，南京２１００９５）南京农业大学细胞遗传所自７０年代中期以来，一直致力于将亲缘物种的有用基因导入到普通小麦的研究，先后选育出高抗白粉...

簇毛麦染色体的形态学及Gie msa-C带的多态性研究Ⅱ.簇毛麦染色体在人工双二倍体中的C-带变化

对硬粒小麦 -簇毛麦双二倍体纯系的簇毛麦染色体C -显带研究表明 ,纯系中每一条簇毛麦染色体的带型及分布具有相当的稳定性 ,为簇毛麦染色体导入小麦后进行鉴定提供了可靠的保证。双二倍体纯系中的簇毛麦与自然群体中簇毛麦染色体的带型比较发现 ,尽管带型有一定的可比性 ,但仍然存在一定的差异。自然群体的簇毛麦染色体带型多态性远大于纯系 ,特别是 3V和 7V染色体 ,发生了较大变化。因此该结果表明 ,把簇毛麦种质导入小麦后 ,为了对导入的簇毛麦染色体或片段进行准确的鉴定 。

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。

普通小麦─簇毛麦抗白粉病异代换系的选育

硬粒小麦─簇毛麦双二倍体对白粉病免疫，抗条锈。以部分阿勃小麦缺体系与其杂交、回交，杂交结实率为0～81．25％，回交率为6．67％～14．42％，F1植株存活率为0～80％；所用缺体系不同，杂交结实率和F1植株存活率存在差异。F1存活植株大多花粉改育或花药不开裂，自交结实能力差，只能得到极少量种子。在阿勃6B缺体系与硬粒小麦─簇毛麦双二倍体的回交后代中选育出普通小麦─簇毛麦异代换系，该代换系对白粉病免疫，生长良好，结实正常。

基于小麦SNP芯片对簇毛麦6V#2和6V#4染色体及其与小麦6A、6D染色体的多态性分析

【目的】利用大数据比较2条不同的簇毛麦6V(#2和#4)染色体及其与小麦6A、6D染色体间DNA水平上的差异,为小麦-簇毛麦靶向易位的精准设计育种提供依据。【方法】以6V#4(6D)异代换系RW15为父本和6V#2(6A)异代换系南87-88为母本进行杂交,获得F2分离群体,利用6V#4S/6V#2S/6AS/6DS/6VL特异分子标记检测F2植株,筛选新类型的代换系,并用分子标记结合基因组原位杂交(genomic in situ hybridization,GISH)对新类型代换系进行确认,再利用小麦55K芯片中的6A、6D探针,对新代换系及其双亲南87-88和RW15进行分析;结合660K芯片6A、6D探针对2份簇毛麦的SNP分析结果,筛选6V特异SNP。【结果】GISH分析表明,19EL124和19EL134的体细胞染色体数2n=42,分别携带2条完整的外源染色体;分子标记鉴定结果表明,19EL124含有6V#4S/6DS特异标记带,缺失了6V#2S/6AS特异带,而19EL134含有6V#2S/6AS特异标记带,缺失了6V#4S/6DS特异带;19EL124和19EL134都含有6VL的特异带,证明19EL124为6V#4(6A)异代换系,19EL134为6V#2(6D)异代换系。55K芯片检测结果表明,异代换系中关键染色体探针的检测效率显著低于其他染色体,且对同类型异代换不同系的检测效率也有所不同。1177个6A探针中,63.21%不能对6A代换系南87-88分型,68.90%不能对6A异代换系19EL124分型,22.51%检测到6V#2和6V#4间的多态性,其中88个只能检测到6V#4染色体,而155个只能检测到6V#2染色体;479个6D探针中,49.48%不能对6D异代换系RW15分型,53.44%不能对6D代换系19EL134分型,16.70%检测到6V#2和6V#4间的多态性,其中23个只能检测到6V#2染色体,42个只能检测到6V#4染色体。整合55K和660K芯片的共有探针,分别从395个6A、231个6D探针筛选获得簇毛麦6V特异的SNP标记22个和15个,其中3个可在6V#2和6V#4染色体间显示多态性。【结论】小麦染色体的缺失与外源染色体的替换,使相应染色体探针的检测效率大幅降低,NA分型比例极大增加,且多数NA分型在2条不同的外源染色体间显示多态;相同探针对2条外源染色体的检测效率不同,小麦6A探针可以更好地检测6V#2,而小麦6D探针可更好检测6V#4;在簇毛麦与异代换系6V染色体的一致性分型中,筛选获得簇毛麦6V特异的SNP标记37个。

簇毛麦对不同白粉病菌菌系的抗性反应及其在小麦遗传背景下的表达

对引自原苏联的簇毛麦（ＨａｙｎａｌｄｉａｖｉｌｏｓａＬ．Ｓｃｈｕｒ２ｎ＝１４ＶＶ）及其与硬粒小麦杂交育成的双二倍体ＴＨ１ＴＨ１ＷＴＨ２ＷＴＨ３ＴＨ３Ｗ，普通小麦－簇毛麦６Ｄ／６Ｖ异代换系及普通小麦亲本和已知抗白粉病基因的１８个小麦品种为供试材料，用８４个来自美国、德国、中国的小麦白粉病菌菌系进行苗期接种鉴定。发现簇毛麦及其衍生系对所有参试的白粉病菌系表现免疫和抗，比供试的已知抗性基因的１８个小麦品种抗性强，抗谱广。其抗性基因在８１０８６Ａ、Ｄ３１１、墨７５、陕７８５９、宛７１０７、冀麦３０等小麦遗传背景下均能很好表达。

小麦-黑麦代换系间杂交后代减数分裂行为的研究

利用小麦-黑麦5R/5A二体代换系与6R/6A二体代换系间杂交,观察子二代减数分裂中染色体行为的变化,分析染色体并常行为及其与染色体易位的相关性。由于减数分裂是高等生物形成生殖细胞的时期,因此,是染色体变异的敏感时期,又是将变异传递给子代的关键时期。所以,在减数分裂过程中出现单价体、多价体、落后染色体、微核等染色体异常行为,这些现象会影响染色体配对、交换,对研究染色体易位的形成能提供重要依据。