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。

1BL.1RS易位系对小麦籽粒性状的遗传效应分析

【目的】研究1BL.1RS易位对小麦籽粒特征的影响及其遗传效应,为小麦籽粒性状的遗传改良提供理论依据。【方法】以豫麦49/周麦16杂交后代的176个F5重组自交系为材料,于2008-2010年连续2年对籽粒性状进行分析,并结合SSR和STS标记对1BL.1RS染色体进行籽粒性状的QTL检测。【结果】小麦籽粒性状中粒长和密度因子主要受基因型影响,千粒质量、粒宽、周长、面积及形态因子等性状受基因型和环境及其互作的影响较大,1BL.1RS易位能显著提高千粒质量、粒长、粒宽、周长和面积,但对形态因子和密度因子影响不显著。千粒质量与粒长、粒宽和密度因子均呈极显著偏正相关;而粒长和粒宽呈极显著偏负相关。位于1BL.1RS染色体短臂上的HVM20-AF1/AF4标记区间携带有控制千粒质量、粒宽和面积的QTL,可解释17.2%～21.0%的表型变异;AF1/AF4-Xg-wm582标记区间存在有控制粒长和周长的QTL,分别解释21.5%和14.9%的表型变异;与Nor-4紧密连锁的形态因子QTL可解释12.2%的表型变异,受环境影响较大。【结论】1RS携带有提高千粒质量、粒长、粒宽、周长、面积及形态因子的QTL,通过分子标记跟踪选择1BL.1RS易位系可有效改良小麦籽粒性状,进而提高千粒质量和产量。

小麦-黑麦1BL.1RS易位系中1BL染色体臂的变异

【目的】研究小麦-黑麦1BL.1RS易位系中1BL染色体臂的变异,为1BL.1RS在小麦育种中的进一步应用提供依据。【方法】利用GISH和FISH技术从小麦品种绵阳11(MY11)和白粒黑麦远缘杂交的后代中筛选1R(1B)代换系G1和1BL.1RS易位系G2。选用小麦染色体1B上的40对引物对亲本MY11、白粒黑麦、G1、G2以及普通小麦中国春(CS)进行SSR分析。【结果】6对引物在MY11、CS及G2中扩增出1BL的条带,在G1和白粒黑麦中未扩增出条带,其中3对引物(Xgwm259、Xbarc188,Xgwm268)在亲本MY11及后代1BL.1RS易位系(G2)中扩增出差异性的1BL条带,说明在小麦-黑麦远缘杂交产生的易位系后代中,1BL染色体臂发生变异。有13对引物在MY11、白粒黑麦和G1、G2中扩增出差异性条带,说明在小麦-黑麦远缘杂交后代中小麦微卫星发生了一定的变化;引物Xbarc8能扩增出白粒黑麦染色体1RS的特异条带,且该条带稳定出现,可以作为白粒黑麦1RS染色体识别和鉴定的分子标记。【结论】小麦-黑麦1BL.1RS易位系中1BL染色体臂发生变异,Xbarc8是鉴定白粒黑麦1RS染色体臂的新的分子标记。

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/

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

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。

小黑麦×小滨麦后代1RS·1BL易位系的选育和鉴定

利用细胞学、染色体C分带和原位杂交方法,对八倍体小黑麦劲松49与八倍体小滨麦杂种后代选育的稳定遗传材料山农030 1进行了鉴定。染色体观察结果表明,山农030 1根尖染色体数目为42,花粉母细胞减数分裂中期I(PMCMI)染色体构型为2n=21Ⅱ。分别以黑麦、滨麦草基因组DNA为探针进行原位杂交,表明山农030 1含有一对黑麦和小麦的整臂易位染色体,不含有来自滨麦草的遗传物质。染色体C分带结果进一步表明此材料为1RS·1BL易位系。接种鉴定表明,山农030 1对白粉病免疫。

小麦1BL/1RS易位系1RS分子标记位点稳定性分析

为检测小麦1BL/1RS易位系1RS位点的稳定性,利用1RS上11个标记位点的PCR特异引物对21个小麦1BL/1RS易位系进行了分子检测。结果表明,21个1BL/1RS易位系中,66.7%的品种1RS的11个标记位点较为稳定,扩增出标记位点特异性带,但有33.3%的品种部分标记位点出现特异性带的丢失或添加,具有不同程度的位点变异,位点变异率最高达45.5%。对于1RS上的11种PCR特异引物,引物NOR-R1和APR1.3可稳定扩增出黑麦特异带,是在小麦遗传背景中鉴别黑麦1RS较为可靠的分子标记。

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。

利用1RS特异标记和染色体原位杂交技术鉴定小麦1BL·1RS易位系

以小麦-黑麦1BL·1RS易位系(Kavkaz、山农030-1)、1AL·1RS易位系(Amigo)、荆州黑麦、八倍体小黑麦劲松49、1R-7R二体异附加系以及普通小麦中国春、辉县红、铭贤169、Chancellor等为材料,对65个黑麦1RS特异标记进行鉴定,从中筛选出8个稳定的标记,即NOR-1、SECA2/SECA3、SCSS30.2、Sec1Gene、Sec1Pro、ω-Sec-P1/P2、ω-Sec-P3/P4和IB-267,可用于检测1AL·1RS易位系或1BL·1RS易位系;另外3个特异标记O-SEC5′-A/O-SEC3′-R、IAG95-1和SCM-9可用于区别1RS来源不同的1AL·1RS和1BL·1RS易位系。利用这11个标记和染色体原位杂交技术对40份山东省近年育成小麦品种(系)进行检测,发现潍麦8号、鲁麦14、济宁13、山农664、山农优麦3号和烟农25为1BL·1RS易位系,而且是1RS的整臂易位系,未检测到1AL·1RS易位系和其他易位类型。

RFLP标记揭示的1RS/1BL易位系对小麦农艺性状的影响

以含1RS/1BL易位染色体的多小穗小麦新种质10-A和普通小穗小麦品系88-1463, 及其与非1RS/1BL易位系小麦川育12构成的重组系为供试材料, 选用4个RFLP标记和1个醇溶蛋白标记Gld1B3 分析了1RS/1BL易位系对小麦农艺性状的影响。结果表明, 1RS/1BL易位系的每穗小穗数目和株高均显著或极显著地高于非易位系, 其千粒重略高于非易位系(p< 0.1), 而每小穗结实粒数却显著低于非易位系。抽穗期、穗粒数和穗粒重几个性状间差异不显著。1RS/1BL易位染色体在增加每穗小穗数目的同时还具有降低每小穗结实粒数的作用, 这可能是导致易位系和非易位系间穗粒数差异不显著的直接原因。

中国部分冬、春小麦品种(系)1BL/1RS易位系的A-PAGE检测

为了在春小麦品质育种中合理利用种质资源,采用酸性聚丙烯酰胺凝胶电泳(A-PAGE)对来自中国部分冬、春麦区的106份小麦品种和132份品系进行1BL/1RS易位系检测。结果表明,供试材料中共有63份为1BL/1RS易位系,频率为26.5%。其中106份品种中30份为1BL/1RS易位系,占供试品种的28.3%,且不同麦区之间1BL/1RS易位品种的频率不同。东北春麦区未发现1BL/1RS品种;西北春麦区和新疆冬春麦区易位系频率较高,均为50%;北部春麦区和青藏高原冬春麦区易位系频率较低,分别为16%和25%;冬麦区1BL/1RS易位系频率也较高(44%)。132份品系中,33份品系为1BL/1RS易位系,占供试品系的25%。

利用揉面特性鉴定小麦1BL／1RS易位系

1BL/1RS易位系曾广泛用于小麦农艺性状改良,但对加工品质有明显的负面影响。利用404份F5至F8高代品系(试验I)和175份山东省主栽品种及高代品系(试验II),研究1BL/1RS易位对小麦揉面参数的影响,分析不同高低分子量蛋白亚基(HWM/LWM-GS)背景下1BL/1RS的揉面特性,探讨利用揉面特性鉴定1BL/1RS易位系的方法。结果表明,1BL/1RS易位系的揉面时间、峰值带宽及峰后1 min带宽显著低于非1BL/1RS易位系,而衰落角和带宽比(峰值带宽/峰后1 min带宽)显著高于非1BL/1RS易位系,说明1BL/1RS易位导致小麦的揉面特性显著变劣。易位系的揉面谱带的主要特征为峰后1 min谱带急剧衰落并变窄,带宽比显著增大,而非1BL/1RS易位系的峰后谱带衰落、变窄平缓或者稳定时间较长,带宽比较小。带宽比1.6可作为判断易位系的有效指标,即大于或等于1.6为1BL/1RS易位系,小于1.6为非1BL/1RS易位系,准确率达85.2%(试验I)和96.8%(试验II)。尽管优质HWM-GS背景对Glu-B3j(1BL/1RS易位系)的揉面特性有一定正向补偿作用,但品质特性仍显著劣于其他Glu-B3位点,带宽比表现尤为突出。因此,揉面特性不仅能测定育种材料的面团流变学特性,而且还能有效鉴别1BL/1RS易位系。

新育成的1RS·1BL初级易位系T956-13的育种价值

近年来,条锈病和白粉病生理小种的变异和新小种流行致使大范围利用的条锈病和白粉病抗源抗性屡屡丧失。为了寻找和培育新的抗源,以小麦高产育种品系A42912为受体,以我国西南地区白粒黑麦为供体,通过杂交、回交和细胞学选育,成功培育了一个新的小麦-黑麦易位系T956-13。多重FISH+GISH技术证明,T956-13含有一对来自白粒黑麦的完整1RS染色体臂,是一个新的1RS·1BL初级易位系。用条中29、条中31、条中32、条中33、条中34以及水源系(SY)等10个流行的条锈病生理小种或菌系进行的接种试验证明,T956-13高抗所有接种的生理小种和菌系。田间育种圃内混合菌种接种鉴定表明,T956-13对条锈病和白粉病均表现出高度抗性。用T956-13和川农11(含Yr9和Pm8基因)以及川农17(含YrCN17和PmCn17基因)杂交,T956-13的抗病性表现为显性。在F2群体中条锈病和白粉病的抗感植株分离比均符合一对基因控制的遗传模式,即卡方测验符合3∶1分离;感病品种回交的BC1F1群体中,抗感植株分离比均为1∶1。由此表明,T956-13含有不同于Yr9和Pm8的抗条锈病和白粉病等位基因或者与其紧密连锁的新抗病基因座,是当前小麦育种的优秀抗源之一。此外,由于易位系T956-13继承了亲本A42912的优异表型性状,即具有秆矮、分蘖力强、生长繁茂、穗大、早熟等农艺性状,所以是优异的高产抗病育种资源。

1BL/1RS易位系HMW-GS组成与品质分析

为深入挖掘1BL/1RS易位系的品质育种潜力,对收集的300份1BL/1RS易位系的高分子量麦谷蛋白亚基(HMW-GS)组成及其品质性状进行了分析。在300份1BL/1RS易位系 Glu-1位点上共检出12种HMW-GS类型和27种HMW-GS组合,表明这些1BL/1RS易位系具有较高的遗传多样性。在 Glu-A1位点上,亚基Null和1亚基的出现频率分别为47.67%和52.33%; Glu-B1位点有7种等位变异,其中出现频率最高的为7+9亚基对(58.67%); Glu-D1位点有3种等位变异, 2+12亚基对为主要类型,出现频率为71.33%。亚基组合类型中,"Null/7+9/2+12"的出现频率最高(31. 67%)。 Glu-A1、 Glu-B1和 Glu-D1编码优质HMW-GS的比例分别为52.33%、38.34%和16.00%,其中31份1BL/1RS易位系在3个位点均编码优质HMW-GS类型。300份1BL/1RS易位系的品质变异范围较大,有9份材料具有较高的品质育种价值。

黑麦碱基因(Sec-1)表达缺失的1RS/1BL易位系的鉴定

用改良的GiemsaC带技术、DNA原位杂交和酸性聚丙烯酰胺凝胶电泳(APAGE)对来源于小麦品种绵阳11与不同黑麦自交系远缘杂交获得的高代株系(BC1F7)的染色体结构和醇溶蛋白进行了研究。结果发现,在鉴定的200个株系中,有45个株系经C带和APAGE检测均一致地发现它们含有一对1RS/1BL易位染色体,而一个株系84311,C带鉴定、原位杂交结果均证明它含有一对1RS/1BL易位染色体,但APAGE醇溶蛋白图谱却不具有黑麦1RS染色体臂的黑麦碱特征带,而表达出既不同于黑麦碱又不同于亲本绵阳11的醇溶蛋白带型。这一结果表明,利用不同的黑麦亲本资源,可以获得黑麦碱基因Sec1表达缺失的新的1RS/1BL易位系。这种新的1RS/1BL易位系缺失了影响小麦品质的黑麦碱蛋白,因此是进一步研究1RS/1BL易位对小麦品质影响的珍贵材料。研究指出,在利用外源基因的植物育种中,外源种供体材料的遗传多样性是值得重视的基因资源。

1BL/1RS易位系对陕西小麦品质育种的影响

分析了91份陕西省小麦资源材料中1BL/1RS品种的频率、HMW-GS组成和加工品质性状,以了解1BL/1RS易位对陕西小麦育种的影响。结果表明,22个小麦品种(系)为1BL/1RS衍生品种,占参试材料的24.2%,其中山前麦(P redgorn ia)的衍生品种15个,占1BL/1RS易位品种的68.1%;1BL/1RS易位并末对HMW-GS组成产生直接影响,1BL/1RS易位品种中优质亚基1和17+18出现频率较高,而非1BL/1RS易位品种中优质亚基2*和7+8出现的频率较高,两者之间优质亚基14+15和5+10出现的频率无明显差别;1BL/1RS品种和非1BL/1RS品种之间品质性状(蛋白含量除外)的变异系数以及千粒重的平均值有明显差异,而籽粒硬度、蛋白质含量和沉淀值的平均值均无明显差异。提出了合理利用1BL/1RS抗源进行小麦育种的方法和途径。

小麦—黑麦1BL/1RS易位系在小麦育种中的应用及改良

小麦—黑麦1BL/1RS易位系因抗病、高产在小麦育种和生产中广泛应用,但在一定程度上也对小麦加工品质有着负面影响。文中综述了1BL/1RS易位系小麦的来源及在我国的利用状况,并提出了造成负效应的可能原因及其进行改良的可能方法,进而展望了1BL/1RS易位系在我国小麦育种中的研究前景。

Sec-1位点缺失对1BL/1RS易位系籽粒品质的影响

为了解Sec-1位点缺失对1BL/1RS易位系品质的影响,用Sec-1位点缺失突变体与郑麦7698多次回交,系谱法辅助分子标记多代选择后得到Sec-1位点缺失的1BL/1RS易位系(简称Sec-1位点缺失易位系)和正常1BL/1RS易位系(简称正常易位系),并进行品质性状、抗病性及农艺性状鉴定。结果表明,蛋白质含量、湿面筋含量、干面筋含量和中峰值高度在Sec-1位点缺失易位系和正常易位系之间差异不显著,而Sec-1位点缺失易位系的面筋指数、面团形成时间、稳定时间、粉质质量指数、和面时间、中峰值宽度和8 min尾宽显著高于正常易位系。正常易位系的吸水率和衰落角显著大于Sec-1位点缺失易位系。Sec-1位点缺失易位系的条锈病抗性和白粉病抗性均低于正常易位系,但二者之间条锈病的病情指数差异不显著,而白粉病的病情指数差异达显著水平。正常易位系与Sec-1位点缺失易位系间的千粒重、穗粒数、产量水平差异均不显著。综上所述,Sec-1位点缺失对小麦籽粒品质的正向调控作用显著,而对农艺性状的负面效应不显著,Sec-1位点缺失突变体是研究和改良小麦籽粒品质的优良遗传材料。

黑麦特异重复序列pSc119.1在姊妹T1RS·1BL易位系中的变异

根据公布的黑麦特异重复序列pSc119.1设计特异引物,分别对两套姊妹T1RS·1BL易位系川农12(CN12)、川农17(CN17)、川农18(CN18)和96Ⅰ176-1、96Ⅰ176-3的基因组DNA进行扩增。从CN12、CN17、CN18的基因组中都能扩增出目的片段,在96Ⅰ176-1的基因组中,除目的片段外,还扩增出了一条非目的片段,但在96Ⅰ176-3的基因组中没有扩增出产物。Southernblot分析表明,pSc119.1序列并未从96Ⅰ176-3的基因组中消失。将CN12、CN17、CN18的目的片段回收克隆后,对每个片段各随机挑取10个克隆进行测序,pSc119.1序列在3个品种中都发生了变异,且在CN18中的变异程度最大。所测的序列多数与原序列达94%和95%的相似性,在这些序列中,碱基的改变具有一定的规律,即多数为转换,少数为颠换,且变异碱基和变异位置具有较高的一致性。远缘杂交后代的进化可能是一个持续过程,姊妹系内的株系之间某些性状存在差异,这些差异很可能与重复序列的变异有关,这为后生遗传效应机制的研究提供了有用的材料。