普通小麦辉县红-荆州黑麦异染色体系的选育及其梭条花叶病抗性鉴定

为发掘和利用荆州黑麦所携抗梭条花叶病基因,综合利用分子细胞遗传学与分子标记技术结合多年抗性鉴定,从高感梭条花叶病小麦地方品种辉县红与荆州黑麦杂交后代(F7～F9)中选育出二体异附加系5个(分别添加1R、2R、R3、5R和R7)、5RS端二体异附加系1个和多重异附加代换系2个(染色体组成分别为20″+2R(2D)″+4R″和19″+1R(1B)″+2R(2B)″+4R″)。鉴定表明,双二倍体荆辉1号高抗梭条花叶病,表明黑麦抗性基因可在小麦背景中稳定表达,2R、R7二体异附加系及2个含2R的多重异附加代换系均表现高抗,推测2R和R7上可能携带抗病基因。这些材料是研究荆州黑麦抗性基因遗传及小麦抗病育种的新种质。

利用PCR技术初步鉴定小麦加州野大麦异染色体系

为快速鉴定普通小麦与普通小麦加州野大麦双二倍体杂交、回交后代植株的染色体组成 ,研究小麦背景中添加的外源染色体与小麦染色体之间的部分同源关系 ,选用已被定位在小麦 7个部分同源群 2 1条染色体上的 38个SSR引物对杂种回交后代植株进行PCR扩增。结果表明 ,其中 2 7个小麦SSR引物在普通小麦与小麦加州野大麦双二倍体间有多态性扩增 ,涉及 4个部分同源群的 11对引物 ,可在不同杂种回交植株中扩增出与双二倍体相同的多态带纹 ;根据PCR扩增和细胞遗传学分析的结果 ,在 18个回交后代中初步鉴定出 7个可能的异附加系 ,其中 2个二体异附加系、 1个端二体异附加系、 2个单体异附加系和 2个双单体异附加系。所选育的异附加系分别涉及第 1、 2、 4和 7部分同源群。

利用RFLP分子标记确定导入小麦的鹅观草(R .kamoji)染色体的部分同源群归属

选用来自小麦族 7个部分同源群的 2 6个DNA探针对 4 5个小麦 -鹅观草衍生后代株系及鹅观草、中国春和扬麦 5号亲本进行RFLP分析 ,结果表明 16个小麦 -鹅观草异附加系、异代换系或可能的易位系中所涉及鹅观草染色体分别属于第 1、3、5、6、7部分同源群。小麦 -鹅观草异染色体系中导入的成对鹅观草染色体能够较稳定地遗传给后代。K139、K14 1、K2 14、K2 18、K2 19、K2 2 4二体附加系所添加的鹅观草染色体属第 1部分同源群 ,但K2 14和K2 18所添加的鹅观草染色体与K2 19、K2 2 4所添加的鹅观草染色体分别来自鹅观草不同的染色体组。K14 7端体添加系涉及鹅观草第 1部分同源群染色体长臂 ,而K139、K14 1和K14 7所涉及的鹅观草染色体长臂分别来自鹅观草 3个不同的染色体组。鹅观草U染色体与小麦第 1部分同源群有同源关系 ,属第 1部分同源群的鹅观草染色体尤其是其长臂与赤霉病抗性有关。鹅观草第 1部分同源群与第 6部分同源群染色体之间可能涉及重排。K2 0 3添加的 2条鹅观草染色体分别与第 1和 6部分同源群同源。K16 6导入的鹅观草染色体涉及第 5部分同源群短臂。K177(2n =4 1,2 0II+I)中 ,所渗入的鹅观草染色质涉及第 5 (5L)、6 (6S)、7(SL)部分同源群。鹅观草S、H和Y 3个染色体组间具部分同源性。

大赖草染色体对小麦光合特性和产量性状的效应研究

了解大赖草染色体对小麦光和特性和产量性状的效应,为进一步利用大赖草外源基因提供理论依据。通过光合仪测定灌浆初期旗叶光合指标,收获后调查产量性状,对小麦-大赖草二体附加系、代换系和亲本‘中国春’进行了鉴定。结果表明,10个异染色体系的净光合速率均低于对照普通小麦‘中国春’,但除H和L染色体附加系外,均差异不显著;大赖草A、F染色体有增加气孔导度的正向效应;大赖草K染色体具有提高蒸腾速率的正向效应;大赖草E染色体具有增加水分利用效率的正向效应。大赖草E、J染色体能够提高小麦单穗粒重和千粒重,对提高小麦产量具有正效应。10份异染色体系中均未发现含高光效基因的大赖草染色体,大赖草附加系DALr#E、DALr#J可用于小麦产量性状的改良。

大赖草染色体对小麦农艺性状和抗病、耐热性的效应研究

大赖草(Leymus racemosus,2n=4x=28,Ns Ns Xm Xm)具有大穗、多花、抗旱和抗多种病害等优良特性,是小麦改良的重要亲缘物种。前人已经通过染色体工程育成一批小麦-大赖草异染色体系,但是大赖草染色体对小麦主要农艺性状、抗病性和耐热性的效应分析尚鲜有报道。本研究通过人工接种或自然发病抗性鉴定,以分期播种模拟高温胁迫环境并通过千粒重变化评价耐热性,收获后调查主要农艺性状和再生习性,对10个小麦-大赖草异染色体系和小麦亲本‘中国春’进行了综合鉴定。结果表明,10个异染色体系在苗期对白粉病均表现高感,成株期抗性较‘中国春’有所改善,但未发现高抗白粉病材料;对条锈病抗性均优于‘中国春’。研究还发现,大赖草H染色体有增加穗长、小穗数、提早抽穗期和增加黄矮病抗性的效应,H、A染色体具有增加耐热性的效应,J染色体对粒长、粒宽和粒厚均有正向效应,A、L染色体含有控制芒的基因,F染色体具有再生性和复小穗基因。综合上述研究表明,小麦-大赖草异附加系DALr#A、DALr#F、DALr#H、DALr#J可用于小麦农艺性状、黄矮病、条锈病和耐热性的抗性改良。

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。

大赖草染色体对小麦耐旱和耐盐性的效应研究

了解大赖草染色体对小麦耐旱和耐盐性的效应,为进一步利用大赖草有益基因提供理论依据。利用20%PEG6000溶液和不同浓度Na Cl溶液对10份小麦-大赖草二体附加系、代换系和亲本中国春进行干旱和盐胁迫处理,调查萌发期相对芽长、盐害指数。结果表明:大赖草的耐旱和耐盐性受多条染色体控制。大赖草F、J、L和N染色体附加具有增加萌发期耐旱性的正向效应,依次为N>J>F>L,E染色体对干旱最敏感。大赖草E、F、I、J和N等5条染色体附加具有增加耐盐性的正向效应,250 mmol/L下I染色体附加正向效应最大。上述大赖草染色体附加系可用于小麦耐旱、耐盐性的改良。

植物染色体工程在小麦品种改良上的研究进展

染色体工程（Ｃｈｒｏｍｏｓｏｍｅｅｎｇｉｎｅｒｉｎｇ）最早是由Ｒｉｃｋ和ｋｈｕｓｈ在１９６６年提出来的。植物染色体工程的用途很广，其中最重要的是基因定位和异源基因的导入。用导入异源基因改良现有小麦品种是小麦育种的重要方向之一。目前，生产上推广使用的小...

小麦远缘杂交现状、抗病基因转移及利用研究进展

小麦近缘植物中含有丰富的抗病、抗逆和抗虫等基因,是小麦育种的优异基因源。通过远缘杂交可以将近缘植物优异基因转移给小麦,创制包括双二倍体或部分双二倍体、附加系、代换系和易位系等在内的小麦-近缘植物异染色体系。这些含小麦近缘植物血缘的异染色体系是研究物种染色体行为与进化、基因定位与作图的重要素材,也是拓宽小麦的遗传基础、抵御小麦重要病虫害、增加小麦产量和提升小麦品质的重要物质基础。为了更加清晰地了解小麦远缘杂交概况及小麦近缘植物抗病基因向小麦的转移,也为今后小麦远缘杂交研究和种质资源的开发利用提供参考,文中对小麦族物种分类、小麦远缘杂交的定义与意义、小麦族山羊草属、黑麦属、偃麦草属、簇毛麦属、冰草属、大麦属、披碱草属、赖草属、新麦草属以及旱麦草属物种与小麦远缘杂交现状和异染色体系创制情况进行了概括,并对来源于小麦近缘植物被正式命名的17个抗条锈病基因、35个抗叶锈病基因、30个抗秆锈病基因、41个抗白粉病基因、3个抗赤霉病基因、1个抗麦瘟病基因、1个抗叶枯病基因、1个抗颖枯病基因、4个抗褐斑病基因、2个抗眼斑病基因、1个抗梭条花叶病基因、2个抗线条花叶病基因和2个抗禾谷类黄矮病基因向小麦的转移情况及其所在染色体的位置信息进行了归纳。小麦-黑麦1RS·1BL易位系、1RS·1AL易位系和小麦-偏凸山羊草2NS/2AS易位系等抗病优良种质的育成与利用在世界小麦育种史上做出了突出贡献,然而,这仅仅得益于对少数抗病基因的利用。与目前已经被命名的基因数量相比,被利用到小麦育种中的抗病基因相对较少。文中分析了当前已命名抗病基因利用情况比例偏低的原因,并对今后如何利用这些抗病基因提出了建议。同时,还列举了已克隆的源自小麦近缘植物的抗病基因,并对克隆这些基因的方法以及今后可能的研究热点进行了分析,认为加强无遗传累赘的小麦-近缘植物易位系的创制与应用仍可能是今后小麦育种材料创新与新品种培育的一个重要发力点。

基于簇毛麦No.1026转录组的SSR序列分析及其PCR标记开发

【目的】探究从前苏联引进的簇毛麦No.1026(Dv#4)的EST-SSR序列特征及其在染色体的分布,分析它们在不同簇毛麦间及与小麦间的多态性,为其进一步的研究与利用提供依据。【方法】通过Illumina HiSeq测序获得No.1026植株的转录组序列,利用MISA软件分析转录组SSR序列及特征,采用Primer 3设计SSR引物,随机合成238对引物,对小麦中国春与簇毛麦Dv#4和引自英国剑桥的簇毛麦Dv#2的基因组DNA进行扩增,在琼脂糖凝胶上分离评价扩增产物的多态性,并利用一套小麦-簇毛麦异染色体系进行扩增分析。【结果】检测了No.1026总长62.76 Mb的转录组序列,发现10 497个SSR位点,它们分布于8 735条Unigene上。在1—6个核苷酸的重复单元中,单、双、三碱基的重复占95.85%,其中三核苷酸串联重复数量最多,占SSR总数的50.33%,而CCG/CGG基序的重复占三核苷酸串联重复的41.66%;单核苷酸重复是第二大类型,出现频率为27.13%,其中A/T重复占单核苷酸重复的74.58%。二核苷酸重复类型的数量位列第三,占SSR总数的18.39%。在238对EST-SSR引物中,88对在中国春与簇毛麦(包括Dv#2和Dv#4)之间的扩增产物显示多态性;8对只在簇毛麦和单一异染色体系扩增;4对可在簇毛麦和多个异染色体系中特异扩增;但多数可在簇毛麦中清晰扩增的引物不能在任何异染色体系中扩增,推测可能与簇毛麦基因组及染色体导入小麦过程中的变异有关;47对(19.74%)在2份不同来源的簇毛麦Dv#2和Dv#4之间的扩增产物呈现多态性。利用1对EST-SSR引物和1个EST-PCR标记检测48个簇毛麦植株,证明多态性的SSR引物可有效用于检测簇毛麦的异质性。【结论】簇毛麦No.1026(Dv#4)的转录组中存在丰富的SSR序列,其中CCG/CGG、A/T和AG/CT等三核苷酸、单核苷酸和二核苷酸是其最主要的串联重复基序。部分EST-SSR的侧翼保守序列与单一或若干外源染色体特异相关联,据此开发特异的分子标记,可用于跟踪检测小麦背景中特异的簇毛麦染色体或染色体片段。Dv#4与Dv#2间的部分EST-SSR具有多态性,提示2份不同来源簇毛麦的表达序列间存在一定程度的遗传差异,因此,簇毛麦Dv#4值得进一步的发掘研究。