小麦-簇毛麦端体附加系中6VS的细胞遗传学行为及其抗性遗传研究

小麦 -簇毛麦 6VS端体附加系AD134抗白粉病特性受 6VS上基因的控制 ,在不同小麦背景下都能充分表达。单体附加的 6VS抑制小麦染色体正常配对 ,造成单价体数量增加 ,但其影响程度还与小麦遗传背景的互作有关。观察到多种减数分裂异常现象 ,但染色体断裂的频率较低 ,表明使用端体附加系选育易位系应增大杂交后代的群体。AD134细胞学稳定性较差。在杂合状态下 ,6VS通过雌、雄配子的传递率均显著下降 ,但其通过雌配子的传递率 (平均 2 3 8% )仍显著高于通过雄配子的传递率 (平均 7 4% ) ,也高于 6V通过雌配子的传递率 。

小麦-簇毛麦端体附加系中6V端体的细胞遗传学行为及其在Moisson 6M^v/6B中的传递

簇毛麦6V染色体上携有抗白粉病基因Pm21.本研究利用抗白粉病小麦-簇毛麦单端体和双端体附加系(2n=42+1t和2n=42+2t)为材料,通过自交,观察后代植株6V端体出现频率,以评价外源染色体在小麦背景中的遗传平衡程度及稳定性,为利用培育小麦-簇毛麦导入系提供理论依据.通过对自交群体植株根尖细胞染色体数观察,发现在双端体附加系(2n=42+2t)自交群体(F2)中,2n=42+2t,2n=42+1t,2n=42的出现频率分别为51.92%,40.38%和7.7%;在单端体附加系(2n=42+1t)的F2群体中,2n=42+2t,2n=42+1t,2n=42的出现频率分别为1.85%,17.59%和80.56%.χ2检验表明(χ20.01=0.000),两自交群体间6V端体传递能力存在显著差异,6V端体的传递能力与亲本携带的端体数密切相关,双端体附加系在减数分裂时主要形成n+t配子,而单端体附加系则形成n和n+t两种配子,n+t配子参与受精的竞争能力主要取决于6V端体的遗传平衡程度,单端体附加系自交群体中的6V端体出现频率较低.这表明6V端体可能携有较多的不利基因导致n+t配子竞争能力较差.小麦-簇毛麦6V双端体附加系Pana(2n=42+2t)6VS在Moisson 6Mv/6B中通过雌雄配子传递频率研究发现,6VS通过雌配子的传递频率(33.33%)远高于通过雄配子的传递频率(4.87%).这也与其抗病性鉴定结果一致.此外,还发现以Pana(2n=42+2t)为母本获得了小麦-偏凸山羊草-簇毛麦三属杂种,而以Pana(2n=42+2t)为父本却未能获得小麦-偏凸山羊草-簇毛麦三属杂种,暗示Pana(2n=42+2t)附加端体可能对花粉育性有一定不利影响.

二套小麦-簇毛麦染色体附加系苗期耐盐性及籽粒硒和叶酸的含量

簇毛麦(Dasypyrum villosum)作为小麦的近缘种,具有许多优良基因,是改善小麦耐盐性和提高小麦营养品质的理想材料。以小麦-簇毛麦#2和小麦-簇毛麦#3二体附加系为材料,进行耐盐性鉴定及籽粒中硒和叶酸含量的测定。发现小麦-簇毛麦#2附加系和#3附加系在盐胁迫下的萌发率分别为16.67%-43.33%、26.67%-70.00%,均高于对照中国春(6.65%);盐胁迫下附加系DA3V#3、DA7V#3、DA2V#3和DA5V#2的萌发率分别为70.00%、56.67%、53.33%和43.33%;盐胁迫下附加系的生长正常,株高和根长均大于对照中国春,其中DA4V#2和DA2V#3的株高分别达到15.2和16.1 cm,DA2V#3根长为3.4 cm;在14个附加系和对照中,DA2V#2和DA2V#3籽粒硒含量最高,分别为8.47和7.60μg/g。小麦-簇毛麦#2附加系和#3附加系籽粒中叶酸含量为9.00-26.10μg/100 g,大多数附加系高于对照中国春(10.98μg/100 g),其中,附加系DA4V#2和DA6V#2与对照差异达极显著水平,DA6V#2比对照增加2.4倍。簇毛麦2V#3、3V#3和5V#2染色体可能存在耐盐相关基因,2V染色体可能存在富硒相关基因,6V#2染色体可能携带籽粒叶酸合成的相关基因。

普通小麦-簇毛麦2V染色体端体异附加系的选育与鉴定

簇毛麦(Haynaldia villosa)具有抗多种病害、耐旱、耐寒等优良性状,是可供小麦改良利用的优良遗传资源。本研究综合利用根尖细胞有丝分裂中期染色体Giemsa C-分带、花粉母细胞减数分裂中期Ⅰ染色体构型分析、荧光原位杂交(genomicin situhybridization,GISH)及分子标记等技术,从普通小麦-簇毛麦2V(2D)异代换系与含有Ph抑制基因的中国春高配对材料(pairing homoeologous inhibitor,PhI)C04-13的杂交后代中选出分别含有簇毛麦2V长臂和短臂的普通小麦-簇毛麦2V端体异附加系。含有簇毛麦2V短臂的附加系在护颖颖脊上有刚毛,而在含2V长臂的附加系的护颖颖脊上没有刚毛,可将控制护颖颖脊刚毛性状的基因进一步定位在簇毛麦2V染色体的短臂上。筛选出可以追踪2V染色体短臂的SSR标记wmc25。该分子标记和护颖颖脊刚毛形态标记可用来追踪导入小麦遗传背景中的簇毛麦2V染色体短臂。

小麦-中间偃麦草异附加系条锈病抗性的研究

应用缺体回交法 ,以阿勃缺体为母本 ,中 4为父本 ,培育出小偃麦二体异附加系 7个 ,其中 St3、St5、St7对目前流行条锈病小种表现免疫。二体异附加系与阿勃杂交及其相互杂交的 F1PMC M1结果表明 ,所有附加系分别附加了一对中 4的外源染色体 ,其中 St5和 St7附加的染色体相同 ,但不同于 St3所附加的外源染色体。这表明中 4的中间偃麦草 St染色体组中至少有两条染色体携带有抗条锈病基因。

小麦-冰草附加系Ⅱ-21-2的细胞遗传学与分子标记分析

在本研究室获得的一套小麦-冰草附加系材料中,附加了冰草(1.4)重组P染色体的附加系Ⅱ-21-2出现了较高频率的多价体。对小麦-冰草附加系Ⅱ-21-2的10个不同株系花粉母细胞减数分裂进行观察与统计,结果表明,不同株系均存在低频率的单价体,染色体异常联会主要表现为出现六价体和四价体,其中株系1-7-3出现六价体频率较高,出现六价体的花粉母细胞为41%,而株系1-7-7有13%的花粉母细胞出现四价体。小麦SSR标记分析表明,不同株系存在小麦基因组或P基因组的多态性。小麦-冰草附加系Ⅱ-21-2染色体异常联会可能与附加的P染色体有关,而其分子水平的多态性和重组可能对于遗传改良具有潜在的意义。

簇毛麦端体6VS的抗病同源序列的克隆及分析

本研究采用玻璃针切割法对小麦遗传背景下的簇毛麦端体6VS进行了微切割,根据已克隆抗病基因的保守域设计引物,从6VS端体DNA中扩增出10类抗病基因同源片段Hvrgak1-Hvrgak10(GenBank登录号为AF387113-AF387120,AY040671,AY040672)。并利用抗病同源序列作探针,进行与小麦抗白粉病基因的相关分析,结果表明,Hvrgak2、Hvrgak4和Hvrgak5可能与抗白粉病基因相关。这些抗病基因同源片段可以为抗病基因克隆提供切入点或是直接的探针。

染色体组荧光原位杂交鉴定小麦中的簇毛麦染色体

染色体组荧光原位杂交鉴定小麦中的簇毛麦染色体余懋群１邓光兵１Ｍ．Ｃｅｒｂａｈ２马欣荣１陈静１Ｏ．Ｐａｎａｕｄ２Ｓ．Ｙａｋｏｖｌｅｖ２（１．中国科学院成都生物研究所，成都６１００４１）（２．ＵｎｉｖｅｒｓｉｔｅＰａｒｉｓＳｕｄ，Ｌａｂｏｒａｔｏｉｒｅ...

十倍体长穗偃麦草雄性育性基因ThMs1的克隆、表达及功能分析

【目的】从小麦隐性核雄性不育突变体ms1与十倍体长穗偃麦草异附加系中,克隆雄性育性恢复基因ThMs1,解析该基因的表达模式、编码蛋白的生物化学活性和生物学功能,鉴定新的小麦ms1育性恢复基因,从而更好地应用于小麦杂交育种。【方法】通过基因组原位杂交(genomic in situ hybridization,GISH),鉴定ms1与十倍体长穗偃麦草异附加系中小麦外源的染色体类型;通过同源克隆法在小麦-十倍体长穗偃麦草异附加系中克隆雄性育性基因ThMs1,并稳定转化小麦ms1进行基因功能互补验证;利用RT-PCR及实时荧光定量PCR分析检测基因的表达模式;进一步通过RNA原位杂交分析基因的组织细胞特异性表达特性;利用特异性抗体进行Western blot检测ThMs1蛋白在体内的表达情况;经SignalP软件分析预测蛋白结构;通过蛋白-脂质结合活性分析检测ThMs1蛋白是否具有脂类分子结合活性。【结果】证实小麦ms1与十倍体长穗偃麦草异附加系细胞中含有偃麦草4Ag染色体;从小麦-十倍体长穗偃麦草异附加系中克隆了雄性育性基因ThMs1,遗传转化功能互补试验证实ThMs1能够完全恢复小麦ms1突变体的雄性不育表型,基因的聚类分析表明MS1只存在于禾本科植物中;通过RT-PCR和实时荧光定量PCR检测发现ThMs1在减数分裂期的花药中特异表达,RNA原位杂交分析证实ThMs1在小麦小孢子发生过程中特异表达;Western blot检测发现ThMs1在小麦减数分裂期的花药中表达;对ThMs1蛋白氨基酸序列进行结构预测发现,该蛋白具有推测的脂类结合分子结构域,ThMs1蛋白脂类分子结合试验表明ThMs1蛋白特异结合磷脂酸和磷酸化的磷脂酰肌醇。【结论】克隆了一个新的来自十倍体长穗偃麦草、可恢复小麦隐性核雄性不育突变体ms1雄性育性的ThMs1,该基因与小麦Ms1具有相似的分子结构、时空表达模式和脂结合活性,导致2个蛋白在小麦中也具有相似的生物学功能,ThMs1可以替代普通小麦Ms1的功能调控小麦花粉育性,该结果为利用小麦ms1通过分子设计建立小麦杂交育种体系(新一代杂交育种体系)提供了一个新的育性恢复基因。