用STS标记检测春化基因Vrn-A1在中国小麦中的分布

在证实Vrn-A1春化基因的STS标记与CAPS标记结果一致的基础上,用STS标记检测了全国主要麦区历史上大面积推广和当前主栽的250份品种的春化基因Vrn-A1。结果表明,中国品种Vrn-A1基因平均分布频率为36.8%,不同麦区的分布频率不同,依次为东北春麦区=北部春麦区=西北春麦区(100%)>新疆冬春麦区(42.9%)>西南冬麦区(35.3%)>黄淮冬麦区(19.8%)>长江中下游冬麦区(17.4%)>北部冬麦区(3.0%),这与冬春特性有关。在长江中下游冬麦区和西南冬麦区品种中,Vrn-A1基因分布频率随着时间推移呈降低趋势;在黄淮冬麦区品种中,20世纪50到70年代呈上升趋势,随后呈下降趋势。在年最大推广面积大于66.7万hm2的58份品种中,Vrn-A1基因的频率为27.6%。这些信息有助于改良小麦品种的适应性和提高产量潜力。

中国小麦地方品种春化基因的分布及其与冬春性的关系

【目的】了解春化作用相关基因在中国小麦地方品种中的分布特点及其与小麦冬春性的关系,促进小麦地方品种的合理利用。【方法】采用小麦春化作用相关基因Vrn-A1、Vrn-B1、Vrn-D1和Vrn-B3的STS分子标记,对其在中国小麦十大生态栽培区的153份地方品种中的分布进行检测,并分析其与冬春性的关系。【结果】(1)中国小麦地方品种中4个显性春化基因的分布频率依次为60.78%(Vrn-D1)、5.88%(Vrn-A1a)、5.23%(Vrn-B1)和0(Vrn-B3)。(2)Vrn-A1a和Vrn-B1在东北春麦区等春麦区地方品种中的分布频率较高,以东北春麦区最高,达50%和33.33%,在大部分冬麦区未检测到这2个显性突变。10个麦区地方品种均检测到Vrn-D1,在青藏春冬麦区地方品种分布频率最高(83.33%),也是在中国冬麦区小麦地方品种中检测到的主要春化基因类型。(3)中国十大麦区地方品种的春化基因型与其对春化作用的要求基本吻合,除中部和南方冬麦区地方品种基因型与文献记载的冬春性的一致性指数较低外,其它麦区的冬春性一致性指数较高。【结论】通过分子标记检测,明确了中国小麦地方品种的春化基因类型及其分布特征,分子检测与田间观察相结合能够更准确地反映品种的冬春性。

黄淮麦区21个小麦品种中春化基因VRN1的组成分析

为了明确黄淮麦区小麦品种的春化基因组成,采用序列特异性PCR扩增技术分析了21个小麦品种春化基因VRN1的显隐性组成特性。结果表明,所检测品种中没有发现VRN1在A基因组为显性(Vrn-A1)的基因型;偃展1号中VRN1在B和D基因组均为显性;周麦19、豫农949、郑麦004、洛麦21、豫麦18、矮抗59和偃展4110中,春化基因VRN1在D基因组中为显性;豫麦49、豫麦70、小偃81、郑麦366、豫麦70-36、温麦8号、洛旱2号、温麦19、豫农301、周麦16、平安3号、众麦1号和阜麦936中,春化基因VRN1在A、B和D基因组均为隐性。

黄淮北片主栽小麦品种冬春性与主要春化基因组成的关系

为探明我国黄淮北片麦区冬小麦的冬春性与春化基因分布的关系,以该麦区的48个主导小麦品种为材料,依据不同小麦品种的低温春化需求来分析品种的冬春特性,同时分析了主要的春化基因分子标记在上述品种中的组成。结果表明,黄淮北片麦区以半冬性品种为主,占75.0%,春性品种和冬性品种各占10.4%,弱春性品种占4.2%。春化基因检测结果显示,黄淮北片麦区的主栽小麦品种的主要基因型为vrnA1/vrn-B1/vrn-D1/vrn-B3,占77.1%,其余品种含有Vrn-D1基因(22.9%,11个),未发现携带显性基因VrnA1、Vrn-B1及Vrn-B3的品种。黄淮北片主栽品种调查结果显示,根据vrn-A1/vrn-B1/vrn-B3/vrn-D1全隐性基因型推测的品种的冬性和表现型的一致性高达97.3%,根据显性基因Vrn-D1推测的春性与表现型的一致性为54.5%。总的来说通过春化基因组成推测的冬春性与根据低温需求鉴定的冬春性的一致性为87.5%,表明可以通过检测春化基因分子标记来对品种的冬春性进行快速推测,实际工作中若能利用春化基因分子检测与田间观察相结合,可以更准确地反映品种的冬春性。

小麦春化基因的遗传效应研究

为了解小麦春化基因Vrn-1的遗传效应,以15个不同类型的小麦品种为试材,研究了不同春化处理对小麦发育进程的影响,并采用分子标记鉴定了上述品种的Vrn-1等位基因组成。结果表明,不同Vrn-1等位基因组合的小麦品种抽穗期存在很大差异;3个显性Vrn-1等位基因的遗传效应表现为Vrn-A1>Vrn-D1>Vrn-B1;春化基因具有累加效应,显性Vrn-1基因的存在使基因型呈现春性特征,不携带任何显性Vrn-1基因的基因型则表现为冬性。因此,采用春化基因分子标记可以很好地预测品种的冬春性。

中国主要小麦品种春化基因的STS标记鉴定

本文选取来自中国各麦区的260份小麦品种,用STS标记对其Vrn-A1、Vrn-B1、Vrn-D1和Vrn-B3四个春化基因位点进行检测,并结合小麦田间生长情况记录,探讨春化基因的4个位点显隐性情况对品种冬春性的影响。结果表明,各位点显性基因频率以Vrn-D1位点最高,而Vrn-A1和Vrn-B1显性等位基因对品种冬春性的影响高于Vrn-D1和Vrn-B3基因,且所含显性春化基因越多的品种生长习性越偏向春性。另发现,Vrn-A1仅存在于春性品种中;而对于冬性品种来说,各位点均不含显性春化基因。本文标记鉴定结果与田间冬春性观察具有较高的一致性,在小麦育种及品种推广中具有较高的指导意义和应用价值。

白菜型油菜春化基因BrFLC序列变异分析

为寻找与冬春性相关的变异,以开发冬春性品种分子辅助标记,采用巢式和半巢式扩增法,对感温性和抗寒性强弱不同的5个白菜型油菜品种的Br FLC基因的第4外显子至第7外显子进行了特异性扩增。除Br FLC5无扩增结果外,其余3个基因均得到扩增。序列比对结果发现,3个Br FLC在第4外显子至第7外显子均存在有不同程度的等位变异,发生的主要等位变异有SNP和Indel两种类型。Br FLC1变异与冬春性相关性不大,与冬春性关系密切的变异主要发生在Br FLC2和Br FLC3上。Br FLC2中检测到1个Indel类型和5个SNP类型变异位点与冬春性有关。Br FLC3中检测到1个Indel类型和16个SNP类型变异位点与冬春性有关。

青海和西藏小麦品种主要春化基因的组成分析

为了明确青海和西藏小麦春化基因的分布特点,利用STS标记对96个青海和西藏小麦品种主要春化基因VRN-A1、VRN-B1、VRN-D1和VRN-B3位点的等位变异组成进行了检测和分析。在96个小麦品种中,VRN-A1位点存在Vrn-A1 a(30.2%)、Vrn-A1 b(6.3%)和vrn-A1(63.5%)3种等位变异,VRN-B1位点存在Vrn-B1 a(29.2%)、Vrn-B1 b(12.5%)和vrn-B1(58.3%)3种等位变异,VRN-D1位点存在Vrn-D1 a(55.2%)、Vrn-D1 b(1.0%)和vrn-D1(43.8%)3种等位变异,VRN-B3位点存在Vrn-B3 b(1.0%)和vrn-B3(99.0%)两种等位变异。4个位点显性春化基因等位变异的分布频率不同,依次为Vrn-D1(56.3%)>Vrn-B1(41.7%)>Vrn-A1(36.5%)>Vrn-B3(1.0%)。在14个冬小麦品种中,4个位点均为隐性春化基因等位变异;在82个春小麦品种中,4个位点至少有1个携带显性等位变异,其中VRN-D1位点显性等位变异占主导地位,并常与其他位点显性等位变异伴随出现。两个地区春小麦品种间,4个位点显性等位变异的分布频率存在较大的差异,青海春小麦品种依次为Vrn-B1(64.8%)>Vrn-A1(51.9%)=Vrn-D1(51.9%)>Vrn-B3(1.9%),西藏春小麦品种为Vrn-D1(92.9%)>Vrn-A1(25.0%)>Vrn-B1(17.9%)>Vrn-B3(0)。在82个春小麦品种中,4个春化基因位点存在8种等位变异组合类型,vrn-A1/vrn-B1/Vrn-D1/vrn-B3(30.2%)>Vrn-A1/Vrn-B1/vrn-D1/vrn-B3(17.6%)>vrn-A1/Vrn-B1/Vrn-D1/vrn-B3(11.5%)>Vrn-A1/vrn-B1/Vrn-D1/vrn-B3(7.3%)>vrnA1/Vrn-B1/vrn-D1/vrn-B3(6.3%)=Vrn-A1/Vrn-B1/Vrn-D1/vrn-B3(6.3%)>Vrn-A1/vrn-B1/vrn-D1/vrn-B3(5.2%)>vrn-A1/vrn-B1/Vrn-D1/Vrn-B3(1.0%)。这8种等位变异组合在春小麦中的分布频率因品种推广地区不同而不同。在青海春小麦品种中,存在8种等位变异组合类型,以Vrn-A1/Vrn-B1/vrn-D1/vrn-B3(29.5%)和vrn-A1/vrn-B1/Vrn-D1/vrn-B3(22.2%)为主,vrn-A1/Vrn-B1/Vrn-D1/vrn-B3(14.8%)与Vrn-A1/Vrn-B1/Vrn-D1/vrn-B3(11.1%)次之;在西藏春小麦品种中,仅存在5种等位变异组合类型,以vrn-A1/vrn-B1/Vrn-D1/vrn-B3(60.7%)为主,Vrn-A1/vrn-B1/Vrn-D1/vrn-B3(21.4%)和vrn-A1/Vrn-B1/Vrn-D1/vrn-B3(10.7%)次之,vrn-A1/Vrn-B1/vrn-D1/vrn-B3(3.6%)和Vrn-A1/Vrn-B1/vrn-D1/vrn-B3(3.6%)较低。这些信息可为青海和西藏小麦品种选育和推广提供依据。

春化基因VRN-1在骨干亲本南大2419衍生系中的分布

春化是指某些植物需要在低温环境下放置一段时间才能诱导开花的过程,是植物适应寒冷冬季的一项重要功能。小麦中主要的春化基因是VRN-1基因,分别为VRN-A1,VRn-B1和VRN-D1。本课题通过使用PCR分子标记技术测定了骨干亲本南大2419的69个衍生系品种的VRN-1基因型。结果表明:在所有测试品种中,显性VRN-A1的频率为4.3%,显性VRN-B1的频率为30.4%而显性VRN-D1的频率为81.1%。显性VRN-A1和VRN-B1基因的分布频率呈现出从冬小麦区到春小麦区的上升趋势。同时也提出了其对今后育种工作的影响。

郑麦9023春化基因VRN-1的组成及表达

以郑麦9023叶片为材料,利用序列特异性PCR扩增技术克隆了春化基因VRN-1,并通过0～2℃冰箱模拟春化处理0、10、20和30d,对该基因在一叶期至九叶期叶片中的表达进行了分析。PCR分析表明,VRN-1基因在郑麦9023的A和D基因组中均为隐性,在B基因组中为显性,基因等位类型为vrnA1VrnB1vrnD1。在克隆VRN-A1、VRN-B1和VRN-D1基因序列的基础上,设计了3个等位基因的特异引物,并利用该特异引物进行半定量RT-PCR分析。结果显示,在未经春化处理的条件下,一叶期未检测到VRN-A1和VRN-D1表达,而VRN-B1已有较低水平的表达;从三叶期开始,3个等位基因都有较高水平的表达,并一直持续至开花期。在春化处理10、20和30d条件下,VRN-1的3个等位基因在一叶期就出现较高水平的表达,并保持至开花期。

高羊茅春化基因FaVRN1的克隆与分析

以高羊茅茎基部组织的mRNA为模板,引用基于多年生黑麦草VRN1基因序列设计的引物,进行RT-PCR分析,同时结合3’RACE和5’RACE方法从高羊茅中扩增出VRN1基因的全长cDNA序列,命名为FaVRN1。该序列cDNA全长1222bp,具有完整的开放阅读框(ORF,152～889bp),编码蛋白为245个氨基酸,具有典型的MADS盒和K-盒结构域,有许多磷酸化位点。与其他禾本科植物的春化基因蛋白产物比较,具有高度的保守性,氨基酸序列的同源性都在90%以上。

普通小麦春化基因VRN1 RNA干扰载体构建及转基因小麦获得

为进一步探究春化基因VRN1在小麦发育进程中的功能,利用荧光定量PCR分析了VRN1基因在不同发育特性小麦品种新春2号、京841中的表达情况。结果表明,随着生育进程的推进,VRN1基因在新春2号叶片和茎尖中表达量均呈上升趋势,VRN1基因在京841叶片中呈波动上升趋势,在茎尖中表达量趋于0;以p FGC5941载体为基础构建含有VRN1反向重复序列的RNA干扰载体,利用农杆菌介导的茎尖转化法转化新春2号获得了再生植株,并通过PCR法检测获得了转基因阳性植株,为从分子水平上实现小麦发育特性遗传改良和创育小麦新种质奠定了基础。

小麦新品种春化和光周期基因组成以及春化基因与产量性状的关系

为研究春化和光周期基因在河南省小麦新品种中的分布特点及春化基因与产量性状的关系,以近年河南省冬小麦品种区域试验的118份小麦品种为材料,用STS标记对4个春化基因位点(Vrn-A1,Vrn-B1,Vrn-D1和Vrn-B3)和1个光周期基因位点(Phd-D1)进行检测,并结合供试材料的农艺性状,分析近年来河南省小麦新品种春化基因组成及其与品种的冬春性、苗穗期及产量性状的相关性。结果表明,供试的118份小麦品种在Phd-D1、Vrn-A1、Vrn-B3位点均为隐性等位变异;含有显性等位变异Vrn-B1的品种有9份,其分布频率为7.62%,且均表现为弱春性;含有显性等位变异Vrn-D1的品种有41份,其分布频率为34.7%,这些品种中有21份表现为弱春性;进一步的分析表明,显性等位变异Vrn-D1与苗穗期显著负相关,与产量构成各要素正相关,但未达显著水平;显性等位变异Vrn-B1与产量构成要素中的成穗数和穗粒数负相关,而与千粒重正相关,但均未达显著水平。

黄淮麦区小麦春化基因组成的多态性分布研究

为了明确黄淮麦区春化基因显隐性组成在小麦品种中的分布情况,揭示品种的发育特性.以Vrn-A1,VrnB1,Vrn-D1和Vrn-B3以及Vrn-D1启动子区单核苷酸突变引物为STS分子标记,对黄淮麦区的91个品种进行了分子标记检测.结果显示,所有供试材料在Vrn-A1和Vrn-B3位点均检测为隐性.在Vrn-B1位点,有6个品种检测为显性(6.6%),其余均为隐性.在Vrn-D1位点,黄淮麦区的品种中有38份材料为显性基因(41.8%),53份为隐性基因(58.2%),在38份显性材料中,有18份材料为Vrn-D1a类型(47.4%),有20份材料为Vrn-D1b类型(52.6%).研究认为,Vrn-D1a和Vrn-D1b可以作为黄淮麦区小麦品种的弱春性和半冬性的有效分子标记.

中国小麦主产区品种主要春化基因的组成与分布

【目的】明确主要春化基因在我国小麦主产区的组成和分布特点。【方法】利用序列标志位点(STS)分子标记对我国6个小麦主产区276份小麦品种主要春化基因VRN-A1、VRN-B1、VRN-D1和VRN-B3进行检测,分析其春化基因的等位变异组成特点及其在不同麦区的分布特征。【结果】在276份小麦品种中,4个春化基因位点共存在9种等位变异组合类型,其中vrn-A1/vrn-B1/VRN-D1/vrn-B3的分布比例最高(33.7%)。北部冬麦区春化基因位点均为隐性等位变异组成;长江中下游冬麦区、西南冬麦区和黄淮冬麦区以vrn-A1/vrn-B1/VRN-D1/vrn-B3组合类型为主,所占比例分别为84.3%,57.1%和21.2%,随纬度的增加而减少;西北春麦区和东北春麦区以VRNA1和VRN-B1两位点显性等位变异的组合为主,所占比例随纬度的增大而增加。【结论】初步明确了中国各主产区小麦品种主要春化基因的组成类型及其分布规律。

不同发育特性小麦品种春化基因VRN2的序列分析

为了明确小麦春化基因VRN2与春化发育表现型的关系,以6个不同春化发育特性的普通小麦品种为试验材料,采用PCR技术对春化基因VRN2的CCT保守区中43个氨基酸序列进行了分析。结果表明,不同品种间ZCCT-A1的CCT功能域的序列存在差异,肥麦有R35W突变,另外5个品种均有R39C突变;ZCCT-A2均存在R16C突变;B和D基因组中均未发现突变。这表明VRN2基因编码区的等位变异主要出现在A基因组上,而B和D基因组中的VRN2基因在目前大面积主栽品种中均为显性。

河南小麦新品种的春化基因型鉴定

为了了解河南省最新培育小麦品种春化基因的等位变异状况,本研究利用分子标记技术对河南省新培育的50份冬小麦新品系(种)的春化基因Vrn-A1、Vrn-B1、Vrn-D1和Vrn-B3位点的等位变异组成进行了鉴定和分析。结果表明,所有参试小麦品种的Vrn-B3位点基因型均表现为隐性,48份小麦品种的Vrn-A1和Vrn-B1位点基因为隐性,42份小麦品种的Vrn-D1位点基因为隐性,说明隐性基因在河南小麦中占据主导地位。其中,豫农2019、豫农2020、豫农2071、国麦301、平安08-8、百农69、囤麦3698、08漯33共8个小麦品种的Vrn-D1位点基因均为显性的Vrn-D1a类型。小麦品系豫农2053和豫农3052的Vrn-A1和Vrn-B1位点的春化基因均表现为缺失,进一步研究表明,这2份小麦新品系仍能正常开花,但开花期比对照周麦18分别晚1d和2d,因此Vrn-A1和Vrn-B1并非小麦开花的必需基因。本研究将为黄淮麦区广适、高产小麦新品种的选育和推广提供参考。

小麦春化基因新等位变异Vrn-B3d的鉴定

春化基因的遗传多样性决定了小麦广泛的适应性,挖掘和鉴定春化基因的新等位变异,可为广适小麦育种奠定基础。本研究以普通小麦地方品种和尚头为材料,采用生物信息学和分子克隆手段获得VRN-B3基因,全长3818 bp。与隐性等位变异vrn-B3相比,和尚头中VRN-B3基因在启动子区有一个160 bp的插入片段,为VRN-B3基因的一种新等位变异,暂命名为Vrn-B3d。经PlantCare网站预测,该插入片段包含CAAT-box、G-box和TATA-box三种顺式作用元件。基于Vrn-B3d差异序列,开发一对检测新变异的分子标记,并构建能够同时区分VRN-B3位点5种等位变异的高效多重PCR体系。通过检测262份中国微核心种质资源,发现93.5%的品种携带vrn-B3,5.7%的品种携带Vrn-B3b,并在新疆春麦和红冬麦品种中发现新等位变异Vrn-B3d,说明该变异主要分布在新疆地区。温室表型和基因型相关性分析结果表明,与vrn-B3相比,Vrn-B3d能使小麦推迟两天抽穗。本研究丰富了小麦春化基因遗传变异的多样性,开发了分子标记并构建多重PCR体系,为小麦育种提供了优异种质资源和分子检测有效方法。

拟南芥春化基因vrn2的克隆及相关分析

进行了拟南芥春化基因vrn2(Vernalization2)在拟南芥和唐菖蒲基因组DNA分子上的定位研究。以拟南芥(ArabidopsisthalianaL.)为材料,根据已报道的vrn2基因序列,设计并合成一对特异引物,通过PCR方法扩增出全长3154bp的特异片段。Southern杂交结果表明,在拟南芥基因组中,用HindⅢ酶切消化的DNA在约9.0Kb处有一条杂交带,用BamHI酶切消化的DNA在约2.5Kb处有杂交信号,在唐菖蒲基因组中,用HindⅢ酶切消化的DNA在约2.7Kb处有杂交信号出现。杂交结果说明vrn2在拟南芥基因组中是单拷贝基因,在唐菖蒲基因组中也含有此基因或者是具有与vrn2同源的序列。

小麦春化基因Vrn1组成的PCR检测

春化性对小麦育种十分重要,春化基因Vrn1是决定小麦春化作用的主要基因,根据Vrn1基因的组成与分布,本文采用序列特异性PCR扩增技术,对14份小麦品种(系)的春化基因Vrn1的显隐性组成进行了检测和分析.结果表明,骊英3号的Vrn1在A基因组为显性.早熟突变系(TC)、中国春、济源小佛手、川麦44、川麦50和绵麦37中,Vrn1在B和D基因组均为显性.梁麦3和三雌蕊突变体的Vrn1基因在B基因组中为显性.川麦42、川麦43、川麦55、豫麦20和川麦28中,Vrn1在D基因组为显性.本文研究结果,为进一步深入探讨小麦春化作用分子调控机制积累基础资料.