将荆州黑麦种质导入栽培小麦的研究(Ⅰ)

为挖掘和利用荆州黑麦中的抗性基因 ,选用感病对照品种辉县红小麦与荆州黑麦进行了杂交。结果表明 :辉县红与荆州黑麦有较好的可交配性 ,杂交结实率为 6 3 5 % ;染色体配对分析表明杂种F1平均交叉结数为 1 92 ,其染色体构型为 2 4 42Ⅰ + 1 6 1+ 0 11○Ⅱ + 0 0 5Ⅲ ;C 分带和FISH (荧光原位亲交 )分析表明 ,87 7%的二价体和三价体发生在小麦种内 ,10 8%发生在小麦与黑麦之间 ,而仅有 1 5 %发生在黑麦染色体之间 ;杂种F1在开放授粉条件下结实率为 0 3粒 /穗 ;杂种F2 种子根尖染色体数变幅为 42～ 5 1条 ,其中黑麦染色体变幅为 4～ 9条。通过秋水仙碱加倍获得了两类辉县红 荆州黑麦双二倍体荆辉 1号和荆辉 2号 ,其染色体数均为 2n =5 4,含 7对黑麦染色体 ,但荆辉 1号的 1R染色体发生了明显变化。两种双二倍体均能自交结实 ,并高抗小麦白粉病。

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。

荆州黑麦NPR1同源基因ScNPR1的克隆与特性分析

为了明确荆州黑麦ScNPR1基因的功能,对荆州黑麦NPR1同源基因ScNPR1进行克隆并分析了其表达特性。利用同源序列法和RACE技术从荆州黑麦中克隆得到NPR1同源基因的3 185bp全长cDNA序列,该基因包含了一个编码507个氨基酸(1 524bp)的开放阅读框、终止密码子TGA、5′端1 517bp的非编码区和3′端144bp的非编码区,命名为ScNPR1。利用生物信息学软件对其结构进行分析,ScNPR1编码的氨基酸序列与已知的小麦、水稻NPR1基因编码的氨基酸序列具较高的同源性,分别达到92.4%和90.3%。荧光定量PCR发现,ScNPR1基因在小麦不同器官中均有表达,在叶、茎、根中表达较高;ScNPR1基因在植物抗病相关信号分子水杨酸、茉莉酸和乙烯处理后上调表达,在白粉病菌、纹枯病菌和赤霉病菌的诱导下,ScNPR1基因也上调表达。研究结果表明,ScNPR1基因与水杨酸和乙烯信号转导途径有关,参与寄主对病原菌侵染的防御反应。

辐射诱导荆州黑麦染色体1R结构变异的研究

以60Coγ射线(12Gy)辐照普通小麦辉县红-荆州黑麦染色体1R二体添加系花粉,并授粉给辉县红,获得153粒辐射杂种M1代种子。以Fluorescein-12-dUTP标记的荆州黑麦基因组DNA为探针,对其中33粒M1代种子根尖细胞有丝分裂中期染色体进行GISH(genomic in situ hybridization)分析发现,23粒种子中的荆州黑麦1R染色体未发现明显变化,而另外10粒均发生了小麦和黑麦染色体易位,变异率为30.30%。电离辐射诱发产生的易位类型包括相互易位、大片段易位、小片段易位、整臂易位及端体等。这些易位染色体涉及1R染色体11个易位断点,其中位于长臂4个,短臂6个,位于着丝粒区1个,说明电离辐射可有效诱发目标染色体系列结构变异,为染色体缺失作图、重要性状基因定位和培育仅具目标基因的小片段易位提供了可能。