Comparative genetic mapping revealed powdery mildew resistance gene MlWE4 derived from wild emmer is located in same genomic region of Pm36 and Ml3D232 on chromosome 5BL

Powdery mildew, caused by Blumeria graminis f. sp. tritici, is one of the most devastating wheat diseases. Wild emmer wheat（Triticum turgidum ssp. dicoccoides） is a promising source of disease resistance for wheat. A powdery mildew resistance gene conferring resistance to B. graminis f. sp. tritici isolate E09, originating from wild emmer wheat, has been transferred into the hexaploid wheat line WE4 through crossing and backcrossing. Genetic analyses indicated that the powdery mildew resistance was controlled by a single dominant gene, temporarily designated Ml WE4. By mean of comparative genomics and bulked segregant analysis, a genetic linkage map of Ml WE4 was constructed, and Ml WE4 was mapped on the distal region of chromosome arm 5BL. Comparative genetic linkage maps showed that genes Ml WE4, Pm36 and Ml3D232 were co-segregated with markers XBD37670 and XBD37680, indicating they are likely the same gene or alleles in the same locus. The co-segregated markers provide a starting point for chromosome landing and map-based cloning of Ml WE4, Pm36 and Ml3D232.

野生二粒小麦和普通小麦及其渐渗系全麦与脱麸面粉蛋白分析

为了解野生二粒小麦籽粒蛋白特性对普通小麦全麦面粉和脱麸面粉的改良价值,以高产弱筋小麦品种川农16(CN16)为母本,分别与籽粒蛋白含量存在显著差异的四倍体野生二粒小麦D1和D97进行远缘杂交,按高产性状定向选择并连续自交获得稳定高世代渐渗系共61份,本研究对61份渐渗系、7份野生二粒小麦和6份普通小麦进行了全麦和脱麸面粉粗蛋白质含量及其各蛋白组分含量分析、比较。结果显示,野生二粒小麦的籽粒粗蛋白(GPC)及其清蛋白、球蛋白、醇溶蛋白、谷蛋白含量均较普通小麦具有更丰富的遗传多样性,各蛋白组分含量均显著高于普通小麦。61份渐渗系中,分别有54.10%和52.46%的材料全麦面粉和脱麸面粉的粗蛋白含量显著高于母本CN16,全麦和脱麸面粉蛋白质含量最高达17.77%和17.62%,较CN16分别提高了5.05和5.33个百分点;全麦和脱麸面粉的清蛋白、球蛋白、醇溶蛋白、谷蛋白分别有18.03%和32.79%、50.82%和62.30%、67.21%和77.05%、37.70%和81.97%的株系高于母本CN16。全麦和脱麸面粉的粗蛋白含量与醇溶蛋白和谷蛋白含量间、贮藏蛋白的各组分间、可溶性与不可溶性谷蛋白含量间均呈显著正相关(P<0.01)。因此,通过远缘杂交能有效地将野生二粒小麦高蛋白含量特性转移到普通小麦中,并能提高普通小麦的所有贮藏蛋白组分含量,对丰富小麦蛋白含量的遗传多样性具有重要意义。

野生二粒小麦主要农艺特性融入普通小麦的全基因组关联分析

野生二粒小麦(Triticum turgidum ssp.dicoccoides)是普通小麦的四倍体祖先种,具有广泛的基因型变异,是改良普通小麦的重要种质资源。本研究对不同年份和地点四个环境下的161份野生二粒小麦渗入系材料的株高、分蘖数、小穗数、抽穗期、开花期和千粒重进行表型鉴定,并利用覆盖全基因组的13,116个DArT标记对各农艺性状进行全基因组关联分析,以期发掘性状显著关联标记及相关候选基因。本研究共检测到147个与6个农艺性状相关的稳定标记。其中,一些关联标记与抽穗期和开花期同时相关,并且在2B染色体上聚集成簇。在野生二粒小麦渗入系群体中共推定了21个与农艺性状相关的候选基因,其中位于7A染色体与千粒重显著相关的候选基因与细胞周期蛋白有关。这些标记和候选基因可为克隆优异农艺性状相关基因提供重要信息,从而为野生二粒小麦在普通小麦背景中的遗传改良综合利用提供依据与指导。

小麦、野生二粒小麦、大麦CBF基因家族比较分析

CBF(C⁃repeat⁃binding factor)是植物响应低温胁迫的主要转录因子。对小麦、野生二粒小麦、大麦CBF基因家族进行了全基因组鉴定和比较分析,并采用生物信息学技术对CBF基因的结构、系统发育、染色体定位、顺式作用元件以及共线性进行了分析,然后利用转录数据分析了该基因在不同胁迫条件下以及不同组织中的表达模式。经鉴定,小麦、野生二粒小麦、大麦CBF基因分别有75、31、19个。CBF基因具有很强的保守性,编码蛋白为亲水蛋白,绝大多数具有单一外显子结构,在第5染色体上集中分布;CBF基因家族存在片段串联重复和染色体倍加现象;不同CBF基因具有不同顺式作用元件。在不同胁迫条件下CBF基因表达水平不同,不同组织中的CBF基因表达水平也不同。由此推测CBF基因结构和功能出现分化可能是植物对不同环境的自适应结果,片段串联重复和染色体倍加是CBF基因家族扩张的驱动力。

利用小麦微卫星标记定位一个来自野生二粒小麦的抗白粉病基因

培育抗病品种是控制小麦白粉病危害最经济有效而又安全的手段。寻找和创造新抗源是抗病育种的基础工作 ,是解决抗源单一化问题的有效途径。来自以色列的野生二粒小麦G - 30 5 -M对北京地区小麦白粉菌流行小种 1 5号表现免疫 ,用G - 30 5 -M与小麦品种 781杂交并用京 41 1回交 (G - 30 5 -M 781 京 41 1 3) ,成功地将G - 30 5 -M的抗白粉病基因转入普通小麦中。遗传分析表明转入小麦中的抗病性苗期表达受一对显性基因控制 ,该基因暂定名为MlG。用 96对小麦微卫星引物对一个 1 67株的抗性分离家系进行了SSR分析 ,发现引物WMS5 70扩增产物在抗感个体间存在多态性。经分离群体验证 ,抗病基因MlG与小麦染色体 6AL上的微卫星位点Xgwm5 70连锁 ,遗传距离为 1 4.9± 3.0cM ,据此将MlG定位于 6AL。根据系谱和基因位点分析 ,推断MlG基因是不同于已知抗白粉病基因的一个新基因。

小麦种质N9134抗白粉病基因的SSR标记和染色体初步定位(英文)

普通小麦种质N9134含有野生二粒小麦AS846的抗白粉病基因,该种质对陕西省关中地区白粉病流行小种关中4号表现高抗。用高感小麦白粉病的普通小麦品种陕160和陕优225与N9134杂交,F1代对白粉病表现高抗,F2代抗病和感病植株的比例符合3∶1,表明N9134苗期白粉病抗性由1对完全显性基因控制,暂定名为PmAS846。采用66个小麦SSR引物对2个抗感分离群体共176个单株进行分析,发现引物WMS37、WMS67和WMS213的扩增产物在抗感植株DNA池间存在多态性。经分离群体验证,抗病基因PmAS846与小麦染色体5BL上的微卫星位点Xgwm67连锁,遗传距离为20.6 cM,表明PmAS846可能位于5BL上。

野生二粒小麦高分子量谷蛋白亚基的多态性分析

采用十二烷基磺酸钠 -聚丙烯酰胺凝胶电泳 (SDS- PAGE)方法 ,对 172份来自以色列的野生二粒小麦的高分子量谷蛋白亚基 (HWM- GS)组成进行了鉴定和分析。结果发现 ,这 172份野生二粒小麦 1B染色体上的HMW- GS有 19种变异类型 ,比普通小麦 1B染色体上 HMW- GS的变异类型丰富得多 ,其中有 8种 (6 * +8* ,6 +8* ,2 2 ,6 * +8,7* +9,7* +9* ,7* +8* ,7* +8)为普通小麦中不常见类型 ,各个亚基的分布频率不同 ,17+18亚基分布频率最高 (2 9.6 5 % ) ,并且存在 3种普通小麦中不存在的特殊亚基 (图 1中加 ?的类型 ) ;1A染色体上的 HMW- GS有4种变异类型 ,其中一个亚基 (自定义为 1* )以前未见报道。发现野生二粒小麦 HMW- GS组成中 Glu- B1位点的 17+18亚基和 Glu- A1位点的 1亚基出现频率比普通小麦中出现的频率高。这些试验数据可为野生二粒小麦上特异HMW- GS的进一步研究与利用提供理论依据。

以色列野生二粒小麦苗期抗病性鉴定

野生二粒小麦是小麦抗病育种的重要资源库之一。为了了解野生二粒小麦对我国小麦白粉病和锈病的抗性表现,通过接种试验对采自以色列16个不同地区的152份野生二粒小麦材料进行了白粉病和条锈、叶锈病的苗期抗性鉴定。结果表明,其中有86.8%的材料对小麦白粉菌15号小种表现高抗,对小麦条锈菌小种条中29、31、32的抗性主要集中在来自Mt.Hermon地区的材料上。所有鉴定材料均不抗小麦叶锈菌小种THT和PHT。由于野生二粒小麦与普通小麦杂交比较容易,因而其抗病性可通过杂交和回交向普通小麦转移,可进一步丰富我国小麦抗病育种的抗源。

普通小麦与野生二粒小麦A、B基因组的遗传进化关系的SSR分析

以29份普通小麦、野生二粒小麦及野生二粒小麦与节节麦杂交的双二倍体为材料,选取A、B染色体组特异的SSR引物,通过微卫星多态性检测方法探讨上述两物种之间A、B染色体组的遗传进化关系.经NTSYS系统软件UPGMA聚类分析表明,在遗传相似系数为0.18时可以将普通小麦与野生二粒小麦大致分为两大类群,说明野生二粒小麦的A、B染色体组在进化过程中其遗传物质发生了较大变化,但同时野生二粒小麦的D25与D13与普通小麦分为一组,尤其是D13与新疆的红冬麦遗传距离较近,也证明了其两物种间有一定的同源性,并对这些遗传物质分化发生的机制及SSR引物的保守性进行了讨论.

硬粒小麦和野生二粒小麦高分子量谷蛋白亚基的遗传多样性

为了解硬粒小麦和野生二粒小麦的高分子量谷蛋白亚基(HMW-GS)组成及优质亚基的分布特点,并对其多样性进行分析,利用SDS-聚丙烯酰胺凝胶电泳(SDS-PAGE)对32份硬粒小麦和75份野生二粒小麦共107份材料的HMW-GS组成进行了分析。结果表明,Glu-1位点共有27种等位基因,其中Glu-A1位点4种,Glu-B1位点23种;亚基null和6+8在各自的位点上出现频率最高,分别达到38.84%和16.82%;其亚基组成类型共有47种,主要为1/6+8,频率达7.48%;同时筛选出33份含有1、2*、13+16、14+15、17+18等优质亚基的材料,可作为优质基因源。多样性分析结果表明,在Glu-A1和Glu-B1位点以及HMW-GS组成上,野生二粒小麦的多样性都大于硬粒小麦。另外,在材料GW-2、GW-4中发现未命名的新亚基。

硬粒小麦与野生二粒小麦重组自交系群体穗部性状的QTL定位

野生二粒小麦是现代栽培小麦的祖先种,含有极为丰富的遗传多样性。本研究利用来自以色列Gitit的野生二粒小麦G18-16与来自欧洲的硬粒小麦栽培品种Langdon杂交构建的重组自交系F6代152个家系,进行了抽穗期、单株有效穗数、穗粒数、穗长、芒长等数量性状基因位点（QTL）分析,发现全部家系在5个性状上表现出宽广的遗传差异。14个穗部性状加性QTL被定位,LOD值为1.9~13.4,贡献率为7.3%~54.2%。控制抽穗期的QTL共3个,定位在3A（2个）和7B上;在2A（2个）和5A上共找到3个控制穗粒数的QTL;在5B上找到2个控制单株有效穗数的QTL;控制穗长的3个QTL分布在5A（2个）和7A上;在4B,5A和7A上共找到3个控制芒长的QTL。获得的QTL可用于今后分子标记辅助育种改良现代栽培小麦。

硬粒小麦与野生二粒小麦籽粒铁、锌、硒元素质量分数的相关性分析

为鉴定、发掘二粒小麦中高微量元素的优异种质,利用火焰原子吸收分光光度法(FAAS)对20份野生二粒小麦和30份硬粒小麦籽粒中铁(Fe)、锌(Zn)和硒(Se)3种微量元素的质量分数进行测定和分析。结果显示:硬粒小麦籽粒中Fe、Zn和Se的平均质量分数分别为44.46mg/kg、32.23mg/kg和104.94μg/kg,而野生二粒小麦籽粒中Fe、Zn和Se的平均质量分数分别为59.20mg/kg、55.34mg/kg和85.40μg/kg,其中硬粒小麦Fe、Zn、Se质量分数最高的材料分别为‘Joppa’‘Candeal’‘Akathiotiko’,而野生二粒小麦材料‘Mt Gilboa 2’3种微量元素的质量分数则均是所有材料中最高的。与硬粒小麦相比,野生二粒小麦Fe和Zn质量分数显著增高,而Se质量分数两者无显著差异。野生二粒小麦中所测微量元素的变异系数较大,暗示野生二粒小麦具有更为丰富的遗传变异。相关性分析表明四倍体小麦籽粒中Fe和Zn、Se的质量分数显著相关。方差贡献率结果表明,第一和第二主成分的贡献值分别达到63.82%、28.92%,且Fe、Zn质量分数差异是第一主成分的主要贡献,Se质量分数差异是第二主成分的主要贡献。

来自野生二粒小麦的抗白粉病基因PmAS846及其染色体定位和分子标记分析

N9738是经抗性定向选择和农艺性状筛选所培育的抗白粉病普通小麦新种质,携带来自野生二粒小麦As846的抗白粉病基因PmAS846,在苗期和成株期高抗白粉菌生理小种E09和陕西关中地区流行菌系,本研究对该种质携带的抗白粉病基因进行了染色体定位和分子标记分析。对N9738和高感小麦白粉病的普通小麦品种辉县红杂交的F1、F2代分离群体和F2:3代家系进行白粉病抗性鉴定和遗传分析证实,N9738苗期抗性由1个显性抗白粉病基因控制,单(缺)体分析将该基因定位在小麦5B染色体上。采用位于5B染色体的分子标记结合集群分离分析法(BSA法)分析,筛选出与PmAS846连锁的11个SSR标记和2个EST-STS标记,PmAS846两翼的SSR标记Xgwp3191和Xfcp1与该基因的遗传距离分别为7.3cM和1.8cM,EST-STS标记BF202652和BF482522与该基因的遗传距离均为5.1cM。根据该基因两翼SSR标记对中国春5B染色体缺失系(Bin系)的分析将其定位在5B染色体长臂0.75～0.76区域。研究结果为PmAS846的分子标记辅助选择和精细定位奠定了基础。

从野生二粒小麦导入普通小麦的抗白粉病基因MlWE18分子标记定位

野生二粒小麦(Triticum turgidum var.dicoccoides)是小麦抗白粉病遗传改良的重要基因资源。利用野生二粒小麦WE18与普通小麦品种(系)连续多次杂交和自交,育成对白粉病菌生理小种E09高度抵抗的小麦新品系3D249(京双27//燕大1817/WE18/3/温麦4,F7)。利用高感白粉病品系薛早和3D249组配杂交组合,获得杂种F1代、F2分离群体和F3代家系,进行苗期白粉病抗性鉴定和遗传分析。结果表明,小麦品系3D249对E09小种的抗性受显性单基因控制,暂命名该基因为MlWE18。利用集群分离分析法(BSA)和分子标记分析,发现4个简单重复序列(SSR)标记(Xwmc525、Xwmc273、Xcfa2040和Xcfa2240)、1个EST-STS标记(Xmag1759)和1个EST-STS序列标记(XE13-2)与抗白粉病基因MlWE18连锁,在遗传连锁图谱上的顺序为Xwmc525–Xcfa2040–Xwmc273–XE13-2–Xmag1759–MlWE18–Xcfa2240。SSR标记的染色体缺失系物理定位结果表明,抗白粉病基因MlWE18位于小麦7A染色体长臂末端的Bin7AL16–0.85–1.00。与已知定位于该染色体区域的Pm基因遗传连锁图谱比较表明,MlWE18与抗白粉病基因Pm1、MlIW72、PmU、Mlm2033和Mlm80均位于7AL相同染色体区段。

四倍体小麦籽粒硒含量的QTL定位与分析

为研究小麦籽粒中硒营养的遗传特点,对由野生二粒小麦与四倍体硬粒小麦构建的152个重组自交系(RILs)群体在不同土壤施硒处理中的籽粒硒含量进行分析。结果表明:籽粒硒含量相关的QTL共4个,分别位于染色体5B、6A和6B上。筛选出含有极端籽粒硒含量的家系共6株,其中高硒家系5株,分别为R8、R9、R13、R45和R171,低硒家系为R148。

四倍体小麦产量相关性状QTL的定位与分析

利用来自以色列Gitit的野生二粒小麦（编号：G18-16）与来自欧洲的四倍体栽培小麦Langdon（Ldn）杂交构建的重组自交系F6代152个家系,种植于黔中,进行了主穗重、主穗籽粒重、千粒重、籽粒长、宽和厚等数量性状基因位点（QTL）分析,共检测到16个与产量性状相关的QTL,LOD值为2.1~4.4,贡献率为7.4~39.4%。QTL在染色体上的分布分别为：1B染色体上有两个与主穗重有关;5A和7B上各有一个与主穗籽粒重有关;1A和4B上各有一个与千粒重有关;2A、3A、4B和5A上共有五个与籽粒长有关;5A和7A上三个与籽粒宽有关;5A上两个与籽粒厚有关。获得的QTL可用于分子辅助育种改良现代栽培小麦。

来自野生二粒小麦IW3和IW10的两个抗白粉病基因的鉴定及SSR标记定位

野生二粒小麦(Triticum dicoccoides)是小麦抗病育种的重要资源库之一。来自以色列Mount Hermon的野生二粒小麦材料IW3和IW10对我国小麦白粉病菌生理小种E09表现高抗。对硬粒小麦Langdon与IW3和IW10两个杂交组合F2分离群体和F3家系的遗传分析表明,IW3和IW10对小麦白粉菌E09的抗性均受显性单基因控制,暂被命名为MlIW3和MlIW10。采用BSA法和SSR标记分析,筛选到与抗白粉病基因MlIW3和MlIW10连锁的5个SSR标记,这两个基因均位于Xbarc84和Xwmc326之间,顺序为Xbarc84–4.6cM–MlIW3–1.6cM–Xwmc326和Xbarc84–6.6cM–MlIW10–0.6cM–Xwmc326。根据SSR分子标记的遗传图谱和在中国春的缺体-四体、双端体和缺失系的定位结果,这两个抗白粉病基因被定位在3BL染色体的末端。根据MlIW3和MlIW10的来源和分子标记定位结果,推断这两个基因可能是小麦抗白粉病基因Pm41或其等位基因或位于同一个基因簇中。

小麦抗白粉病基因pm30种质改良及鉴定

白粉病是威胁我国乃至世界小麦生产的最主要病害之一。筛选和培育抗病品种是预防小麦感病减产的一条安全有效途径。为了将合成六倍体小麦中的白粉病抗病基因Pm30导入综合农艺性状好、产量高的优良小麦品种中,利用自育中抗白粉病的优良品系冀资356与合成小麦Synthetics(He-48)(T.dicoccon PI94625/Ae.squarrosa)杂交,经过连续6年的选育,选育出高抗白粉病且农艺性状优良的品系7份。利用与Pm30连锁的SSR标记Xgwm159对这7份品系进行检测,用中国春和Pm30做对照,结果表明,14YF650和14YF675 2个品系扩增出430,460,500 bp条带,说明这2份材料携带来自于野生二粒小麦的抗白粉病基因Pm30。这2个品系表现矮秆抗倒、大穗、综合农艺性状较好,可以作为抗白粉病的亲本直接应用于抗病育种。

二粒小麦与光稃野燕麦杂种核型分析

１９８９年用二粒小麦ＴｒｉｔｉｃｕｍｄｉｃｏｃｃｕｍＳｃｈｕｅｂｌ．（２ｎ＝４ｘ＝２８）与光稃野燕麦ＡｖｅｎａｆａｔｕａＬ．ｖａｒ．ｇｌａｂｒａｔａＰａｔ．（２ｎ＝６ｘ＝４２）杂交成功，Ｆ２分离出燕麦型、二粒小麦型、硬粒小麦型、斯卑尔脱小麦型和普通小麦型。对斯卑尔脱型Ｆ４中的３个类型和双亲二粒小麦及光稃野燕表的核型进行了比较研究。３个杂种的核型公式各不相同，分别为２ｎ＝４ＳＡＴ＋８ＳＭ＋７．５Ｍ＋片段染色体＋１ＳＴ；２ｎ＝４ＳＡＴ＋５ＳＭ＋９Ｍ＋４ＳＴ和２ｎ＝３ＳＡＴ＋６ＳＭ＋９Ｍ＋３ＳＴ。二粒小麦核型公式为２ｎ＝２ＳＡＴ＋５ＳＭ＋７Ｍ，光稃野燕麦的核型公式为２ｎ＝２ＳＡＴ＋８ＳＭ＋６Ｍ＋５ＳＴ。斯卑尔脱型的３个杂种分别有１对、４对和３对近端着丝点染色体，光稃野燕麦有５对近端着丝点染色体。近端着丝点染色体应该源于光稃野燕麦，证明二粒小麦与光稃野燕麦的斯卑尔脱型杂种是真杂种。