几类异质1BL/1RS小麦雄性不育系诱导孤雌生殖性的研究

系统调查了 4种异质 (即偏凸、粘果、易变和二角山羊草细胞质 ) 1 BL/1 RS小麦雄性不育系与其一系列异质同核系、同质异核系、异质异核系杂交、回交世代诱导孤雌生殖性的遗传变异规律、染色体分裂行为和对外表现特点 ,结果表明 :1 .异源细胞质与小麦 1 BL/1 RS核型专一互作 ,有着消弱同源染色体配对 ,提高中期单价体细胞频率的作用 ;2 .特定细胞质背景下 ,专一核型内细胞单价体频率高低与诱导孤雌生殖性的频率直接相关 ;3.1 BL/1 RS易位染色体中易位片段所存在系列差异以及 1 BL/1 RS易位染色体外基因型背景不同 ,诱导孤雌生殖性的频率明显不同 ;4.提高或抑制不同杂交、回交世代间孤雌生殖频率 ,不育系母本或不同基因型父本有着同等重要的作用 ,选择最佳父母本组合杂交可明显提高或降低后代群体中的孤雌生殖性频率。

1BL·1RS染色体对小麦产量和品质相关性状的遗传效应分析

【目的】1BL·1RS易位系在小麦育种中应用广泛。解析不同背景下1BL·1RS染色体对小麦产量和品质相关性状的遗传效应,并分析其在生产中的应用情况,可为高产优质小麦的选育提供参考。【方法】244份自然群体和科农9204、京411为亲本构建的188个重组自交系(KJ-RIL-F8)为试验材料,利用1RS特异性分子标记对其进行基因型鉴定,结合表型数据分析,明确1BL·1RS易位系对产量和品质遗传效应。通过分析1BL·1RS易位系在不同年代审定品种中的占比,明确其在生产中的选择利用情况。【结果】188份KJ-RILs试验材料中有74份为1BL·1RS易位系,其产量相关性状分析表明,1BL·1RS易位系在高低氮条件下均显著延长小麦抽穗期,增加籽粒含氮比、旗叶长和旗叶面积,显著降低穗粒数,而对单株穗数、千粒重和旗叶宽3个性状的影响均不显著;其品质相关性状分析表明,1BL·1RS易位系在高低氮条件下均显著提高小麦的吸水率、湿面筋含量、蛋白质含量和籽粒硬度,而对容重、延展性和沉降值3个性状的影响均不显著。244份自然群体试验材料中,有76份为1BL·1RS易位系,其产量性状效应分析表明,1BL·1RS易位系可以显著增加穗粒数、穗长和小穗数,显著降低株高,而对单株穗数、千粒重、旗叶长、旗叶宽、旗叶面积5个性状的影响均不显著。将244份自然群体试验材料按照不同麦区和品种审定时间进行分类,对1BL·1RS易位系在生产中的应用情况进行分析,结果表明,不同麦区1BL·1RS易位系的占比差异较大,从20世纪90年代开始,1BL·1RS易位系在生产中的选择利用比例开始增加。【结论】高低氮对1BL·1RS易位系的效应影响不明显。1BL·1RS易位系在KJ-RIL群体和自然群体中对产量性状的效应不一致,这可能由于两者遗传背景不同所致。

利用小麦-黑麦1BL.1RS易位系快速筛选F_(2)群体中携带抗条锈病基因Yr15的纯合个体

【目的】为了从F_(2)分离群体中快速鉴定含Yr15基因的纯合个体,从而减少后续选择的工作量。【方法】利用感条锈病的小麦-黑麦1BL.1RS易位系与含Yr15基因的小麦品系杂交,利用基于寡核苷酸探针Oligo-1RNOR的简便NDFISH方法对F_2群体进行鉴定。【结果】可以快速筛选出不含1BL.1RS易位染色体的植株,这些植株含1对1B染色体。因1BS不与1RS发生重组,所以它们都是含有Yr15基因的纯合个体,他们的自交后代不会出现抗感分离。【结论】这一方法可以提高Yr15的应用效率。对于其他小麦染色体携带的抗病基因,也可以采用这一方式,利用不同的小麦-黑麦易位染色体,从分离世代中快速鉴定出含抗病基因的纯合个体。该方法有利于加快小麦育种进程。

几类异质非1BL/1RS小麦雄性不育系微效恢复基因累加效应的研究

为揭示非1BL/1RS小麦雄性不育系的恢复性遗传规律,特别是对恢复系的创制,以具有粘型、易型和偏型等细胞质的非1BL/1RS小麦雄性不育系,及对其有一定恢复力的小麦品种(系)132、83-3等为基础材料,以01-3-6为工具材料,采用特殊复合杂交法研究了这几类异质非1BL/1RS小麦雄性不育系微效恢复基因的累加效应。结果表明,以国际法表示时,不同核型材料中的粘型、偏型非1BL/1RS小麦雄性不育微效恢复基因均存在显著的累加效应,且在累加高代表现较为明显,以国内法表示时,则没有累加效应;不同核型材料对易型非1BL/1RS小麦雄性不育系育性恢复没有明显的规律性,以国内法计算的恢复度世代间变化幅度明显低于国际法;粘型、偏型非1BL/1RS小麦雄性不育系杂种F1产量的形成以小穗中部小花结实为主。

东北春小麦抗秆锈病基因Sr31的分子检测及其抗性分析

为促进东北春小麦抗性育种,利用与抗秆锈病基因Sr31连锁的分子标记SCSS30.2和iag95,对300份东北春小麦抗秆锈病基因进行分子检测及抗性分析。结果表明,在300份春小麦品种中,有8份小麦品种被检测到含有iag95或SCSS30.2分子标记,含有抗秆锈病Sr31基因,而小麦品种农林45号中只鉴定到了含有iag95标记,钢09-558中只鉴定到了含有SCSS30.2标记。通过ω-sec标记,发现9.67%的供试材料含有1BL/1RS易位系。其中,同时携带与抗性基因Sr31连锁的两个标记SCSS30.2和iag95的8份材料,均被检测到含有1BL/1RS易位系。田间抗性鉴定进一步表明,被SCSS30.2检测到的9个材料中,除黑春1号外,其余材料在田间均表现出了极强的抗病性。而仅被iag95标记检测到的农林45号,对21C3CTHQM和34MKGQM两类生理小种均表现为感病。本研究成功鉴定出携带Sr31基因及1BL/1RS易位系的小麦材料,可作为小麦抗病育种材料进一步利用。

1BL/1RS易位系在我国小麦育种中的应用

采用SDS PAGE和SCAR标记对我国小麦主产区近 30年来主要推广品种和新近育成的部分品系共 179份进行了 1BL/ 1RS鉴定 ,结果表明 :我国 2 0世纪 80年代后育成的小麦品种中约 38%为 1BL/ 1RS品种 ,其中北方冬麦区和黄淮冬麦区频率较高 ,分别为 5 9%和 4 2 % ;长江中下游冬麦区和西南冬麦区频率较低 ,均为 2 0 % ;东北春麦区未发现 1BL/ 1RS品种。大多数中、强筋小麦品种不含 1BL/ 1RS。高分子量谷蛋白亚基可能对 1BL/ 1RS对小麦加工品质的负面影响有补偿作用。选育中、强筋小麦品种一般不宜采用 1BL/ 1RS品种作亲本 ,或至少其中一个亲本应是非 1BL/ 1RS品种 ,而且要有较好的HMW GS遗传背景 ;弱筋小麦品种选育也要注意 1BL/

1BL/1RS易位对小麦产量性状和白粉病抗性的影响及其QTL分析

用PH82-2／内乡188杂交后代240个R5：6家系，按照α-lattice设计，分别种植在安阳、焦作和泰安，对产量和抗白粉病等性状进行了考察。利用SSR和蛋白标记对群体进行部分连锁作图，分析1BL／1RS易位对产量及其相关性状的遗传效应。结果表明，1BL／1RS易位系对产量、穗数／m^2和抽穗期的影响不显著；易位系的千粒重和白粉病抗性显著高于非易位系，但株高和穗粒数减少。利用复合区间作图法进行QTL分析，发现1RS携带1个降低株高的微效QTL，位于HVM20～Sec—1标记区间，可解释4．28％的表型变异；1Rs和1BL携带抗白粉病QTL，分别位于HVM20～Sec—1和Xgwm24～Xwmc320标记区间，解释4．81％和4．66％的表型变异。鉴于1BL／1RS易位对产量的正向作用不明显，其主效抗性已丧失。又对加工品质有明显的负向影响，在小麦品质育种上最好不予应用。

小麦-黑麦1RS/1BL新易位系的创制和分子细胞遗传学鉴定

利用普通小麦(Triticum aestivumL.)品种小偃6号与黑麦(Secale cerealeL.)品种德国白粒杂交,选育出一批带有黑麦抗病性状的小偃6号类型种质材料。应用连续C-分带-基因组原位杂交(sequent C-banding-GISH)技术对上述材料进行染色体组成分析,筛选出2个小麦-黑麦1RS/1BL纯合易位系BC152-1-1和BC01-89-1。其中,BC152-1-1(2n=42)除含有1对1RS/1BL易位染色体外,未见其他染色体变异;BC01-89-1(2n=43)除含有1对1RS/1BL纯合易位染色体外,还附加1条两端缺失的3R染色体。高分子量麦谷蛋白亚基(HMW-GS)组成分析和品质分析结果表明,BC152-1-1和BC01-89-1不仅含有来自小偃6号的14+15优质亚基,而且其蛋白质含量、湿面筋含量和SDS沉降值等品质性状都得到显著改良。

用Glu-B3、Gli-B1和SEC-1b复合引物PCR检测普通小麦1BL/1RS易位系

利用低分子量 (LMW )麦谷蛋白Glu B3的STS PCR标记、醇溶蛋白Gli B1的SSR标记和黑麦碱SEC 1b的STS PCR标记的复合PCR ,对 10个普通小麦品种、中优 950 7/CA963 2的 91个DH系和 2 8个F2 个体植株 ,进行了1BL/1RS易位系的检测。结果表明 ,中优 950 7/CA963 2的 3 9个DH系和CA963 2、晋麦 45、兰考 2 4、烟农 18、京冬 8等5个品种缺失 2个小麦贮藏蛋白位点的PCR产物 ,而拥有黑麦碱的PCR产物。利用PAGE和ELISA方法 ,对上述品种 (系 )进行了黑麦碱 (secalin)蛋白的检测 ,发现这些品种 (系 )均包含secalin ,与分子标记的检测结果吻合 ,是 1BL/1RS易位系。对 2 8个F2 单株的检测表明 ,该复合标记可以检测出早代

1BL/1RS易位对小麦加工品质的影响

分析了 138份国内小麦品种和 14份国外优质品种的 1BL 1RS易位状况和高低分子量麦谷蛋白亚基组成 ,并将其中的 78个品种连续两年在两地种植 ,研究了 1BL 1RS易位对小麦籽粒品质和面条品质的影响。结果表明 ,1BL 1RS易位品种的优质高、低分子量麦谷蛋白亚基出现频率显著低于非 1BL 1RS易位品种 ;1BL 1RS易位主要影响面团稳定时间、抗拉伸阻力、延伸性和拉伸面积等反映蛋白质质量的性状 ,使面筋质量显著降低 ,而对籽粒硬度、蛋白质含量、湿面筋含量和吸水率等主要反映蛋白质数量的性状影响较小 ,对多数淀粉性状的影响也不明显 ;1BL 1RS易位使小麦面条品质显著变劣。

小麦骨干亲本“洛夫林10号”1BL/1RS在衍生品种中的遗传分析

为了探讨小麦骨干亲本＂洛夫林10号＂1BL/1RS在衍生品种中的遗传特征,利用小麦1B染色体上的17对SSR引物,对以洛夫林10号为亲本衍生的1~3个世代的14个代表性小麦品种进行了分析。结果表明,除＂洛夫林10号＂衍生一代的＂丰抗9号＂和衍生二代的＂京411＂和＂京437＂很可能丢失了1RS外,其余的11个衍生品种极可能携带1RS,但各个品种携带的1RS在遗传构成上表现不同,说明在育种选择过程中1RS并非作为一个完整的单元遗传,而是与小麦的染色体发生了遗传重组。值得注意的是,＂洛夫林10号＂位于1BL上的Xgwm259~Xwmc728、Xwmc416~Xgwm153~Xwmc44~Xgwm259~Xwmc728和位于1RS上的Xwmc619~Xgwm413表现为区段遗传,进一步分析发现一些区段具有丰富的优异基因簇。这一结果提示,骨干亲本之所以能够在育种中发挥重要的作用,很可能是因为其具有区段遗传效应。深入探讨骨干亲本在衍生品种中的区段遗传效应对提高育种效率具有重要意义。

HMW-GS和LMW-GS组成及1BL/1RS易位对春小麦品质性状的影响

分析了2 2 1份春小麦品种(系)的HMW GS、LMW GS组成和1BL 1RS易位状况,并用其中10 4份品种(系)研究了HMW GS和LMW GS等位变异及1BL 1RS易位对品质性状的影响。结果表明,1、7+9、5 +10、GluA3a和GluB3j分布较广,频率分别为5 7 .5 %、4 5 . 2 %、6 3 .8%、2 9. 0 %和4 2 . 5 %。1BL- 1RS易位系相当普遍,西北春麦区和东北春麦区频率分别为4 4 . 3%和34 2 %。HMW- GS和LMW -GS等位变异对SDS沉降值、和面时间与耐揉性的影响达1%显著水平,对籽粒蛋白质含量与不溶性谷蛋白含量的影响达5 %显著水平。按位点贡献大小,Glu- D1>Glu- B3>Glu -B1>Glu- A1>Glu -A3;不同亚基对品质性状的效应存在显著差异,主要表现在反映面筋强度的品质参数上。亚基1、2 、5 +10、Glu -A3d、Glu- B3f明显优于相应位点的其他亚基。1BL -1RS易位对和面时间有极显著的负向效应。

黄淮麦区部分小麦品种(系)1BL／1RS易位的分子检测

为了明确黄淮麦区小麦品种(系)中1BL/1RS易位系的分布情况,为选育优质小麦品种提供亲本选配的相关信息,利用1BL/1RS小麦-黑麦复合PCR分子标记,对211份供试材料进行了检测。结果表明,供试材料中,非1BL/1RS品种(系)118份,占55.9%;1BL/1RS品种(系)81份,占38.4%;1BL/1RS易位杂合品种(系)12份,占5.7%。各育种单位在1BL/1RS品种(系)的利用上有显著差异。在66份大面积推广的品种中易位系占45.5%,略高于全部供试材料中1BL/1RS的频率。强筋小麦品种绝大多数为非易位系。

青海省小麦品种中Yr10和Yr15基因及其1BL/1RS易位的分子检测

利用抗条锈病基因Yr10和Yr15的SCAR和Barc8标记以及1BL/1RS易位的复合标记,对青海省育成和引进的137份小麦品种进行检测,以明确Yr10和Yr15基因以及1BL/1RS易位在青海小麦品种资源中的分布.结果显示:在137份材料中,有4份检测到Yr10基因,19份检测到Yr15基因,分别占参试材料的2.9%和13.9%,没有检测到同时携带Yr10和Yr15基因的材料;有22份材料为1BL/1RS易位,占参试材料的16.1%.研究表明,青海省大部分小麦抗锈品种及1BL/1RS易位品种为外引种品种.

小麦品种抗条锈病基因Yr10、Yr18及1BL/1RS易位的分子检测

利用抗条锈病基因Yr10、Yr18以及1BL/1RS易位的SCAR或STS标记,对2006-2010年75份国家审定的小麦品种进行了分子检测,以明确Yr10、Yr18以及1BL/1RS易位在我国2006-2010年审定小麦品种资源中的分布。结果显示:75份材料中有13份检测到Yr10基因的标记,1份检测到Yr18基因的标记,分别占参试材料的17.3%和1.3%,只有‘西农928’能同时检测到Yr10和Yr18基因;25份含有1BL/1RS易位片段,占参试材料的33.3%。表明1BL/1RS易位在我国小麦育种中利用率仍然较高,对目前流行条锈菌小种有良好抗性,而表现慢锈性的Yr18在小麦育种的利用率较低,建议在我国小麦育种中加强利用。

1BL·1RS特异性分子标记的筛选及其对不同来源小麦品种1RS易位染色体的鉴定

1BL·1RS易位系在我国小麦育种和生产中占有重要地位,快速而准确地鉴定1BL·1RS易位系对小麦品质改良具有重要意义。本研究选用15个1BL·1RS特异性STS、SCAR和RAPD标记及22个1RS染色体上的SSR标记,检测不同来源的1BL·1RS易位系78份以及非1BL·1RS易位系品种10份和黑麦材料3份,其中1BL·1RS易位系包括周8425B及其衍生系36份、兰考906及其衍生系5份、矮孟牛及其衍生系8份和洛类1BL·1RS易位系品种29份。结果表明,7个STS标记、1个SCAR标记、3个RAPD标记和3个黑麦SSR标记可作为鉴别1BL·1RS易位系的可靠分子标记,其中ω-sec-p1/ω-sec-p2、ω-sec-p3/ω-sec-p4、H20和SECA2/SECA3标记最好,扩增效果稳定,重复性好,条带清晰,实验操作简单。周8425B及其衍生系、兰考906及其衍生系、矮孟牛及其衍生系与洛类1BL·1RS易位系的1RS染色体在分子标记检测中没有差异。

53个小麦品种中1BL/1RS易位系的分子检测

为合理利用小麦种质资源,快速准确检测小麦品种中的1BL/1RS易位系,采用ω-secalin和Glu-B3两个特异性分子标记检测了1BL/1RS在53个小麦品种中的分布情况。正相关引物ω-secalin在TcLr26和大粒王等8个品种中检测到1076bp的特异性条带,在Thatcher及其它品种中未检测到特异性条带。负相关引物Glu-B3在TcLr26和大粒王等8个品种中未扩增到636bp条带,Thatcher和其它品种中能扩增出636bp条带。通过两个正负相关标记相互验证,获得一致的结果,表明大粒王、鲁夫16系、太空8号、太育28、温麦8号、冀麦30、北京837、牛朱特是1BL/1RS易位系。

1RS·1BL易位在川农号系列小麦新品种选育中的作用

世界上广泛使用的1RS.1BL易位系遗传基础单一,已不能满足世界小麦育种的需要。本课题组培育了不同遗传基础的1RS.1BL易位系,并按照高产优质抗病的选育方向,用于"川农"系列小麦新品种的选育。为了深入了解1RS.1BL易位染色体的传递规律和育种价值,使用酸性聚丙烯酰胺凝胶电泳(A-PAGE)、Giemsa C-带技术、DNA原位杂交技术对13个川农号小麦新品种及4个进入区域试验的新品系进行了检测,并对这17份供试材料的抗病性、农艺性状和主要品质进行了鉴定。结果证明川农10号、川农11、川农20含有来源于Aurora的1RS.1BL易位染色体,川农12、川农17、川农18和R291是含新合成的1RS.1BL易位染色体的新品种(系)。分析结果表明,目前利用外源种质的小麦育种中,决定1RS.1BL易位能否存在于新品种中的第一选择压仍是抗病性,农艺和品质性状则是第二、三位的选择因素。本研究指出,持续利用1RS.1BL易位染色体培育高产优质抗病的小麦新品种的关键问题是发掘黑麦1RS本身的基因资源,在优先创建1RS.1BL易位系抗病性的遗传多样性的同时,创建农艺与品质性状的遗传多样性。

粘类非1BL/1RS小麦雄性不育系恢复性遗传规律的研究

系统考察了粘、易、偏和二角型4种异质非1BL/1RS小麦雄性不育系的育性恢复性,结果表明: 1 供试4种异质非1BL/1RS小麦雄性不育系均属易恢复、易保持不育类型; 2 以4种异质非1BL/1RS不育系为母本与同一父本或不同父本测交,其F1平均结实率与单株间结实率的变异系数呈显著负相关; 3 4种异质非1BL/1RS小麦雄性不育系,各自不育细胞质源对杂种F1的平均结实率影响程度不同,但不育胞质间恢复度差异不显著; 4 4种异质非1BL/1RS小麦雄性不育系,虽然育性载体相同,但粘、易型的育性位点、偏型育性位点和二角型育性位点各自在同一连锁群中的位置可能不同; 5 4种异质非1BL/1RS不育系和恢复系基因除主效育性基因外,亦在不同核型中存在有不等量的育性微效基因和抑制基因,其组成形式和杂交后的结合方式是粘类不育系育性恢复度高低的主要判别.

宁夏引黄灌区冬小麦谷蛋白亚基组成和1BL/1RS易位分析及品质性状研究

为全面了解宁夏引黄灌区冬小麦品质概况,为冬小麦品质改良和粮食生产提供理论依据,选用冬小麦主栽品种、亲本材料和高代品系30份,用SDS-PAGE分析了其中18份材料的HMW-GS、LMW-GS组成和1BL/1RS易位系分布状况,并对23个冬小麦品种的营养与加工品质进行了研究。结果表明,2*、7+9、2+12、Glu-A3a、Glu-A3c、Glu-B3h和Glu-B3j在宁夏引黄灌区冬小麦中分布较广,1BL/1RS易位系分布相当普遍,分布频率为27.8%。参试品种的籽粒硬度、面粉PPO活性、SDS沉淀值、形成时间、稳定时间和评价值的变异范围较大,变异系数分别为25.37%、33.68%、21.42%、26.58%、43.95%和29.31%。多数冬小麦品种(系)的千粒重、出粉率和湿面筋含量低于对照宁春4号,而蛋白质含量、SDS沉淀值、吸水率和稳定时间优于宁春4号。供试品种(系)中,HMW-GS品质评分、籽粒硬度、蛋白质含量、SDS沉淀值均较高,并且不含1BL/1RS易位系的有烟优361、济麦20、鲁875067和923-9等,可用于宁夏引黄灌区冬麦品质改良。