普通小麦-百萨偃麦草(Thinopyrum bessarabicum)二体异附加系的选育与鉴定

为转移与利用百萨偃麦草耐盐、抗病等优良基因,用普通小麦中国春-百萨偃麦草双倍体与中国春杂交,通过染色体C-分带、分子原位杂交并结合减数分裂中期I的染色体配对分析,从回交后代中选育出一套小麦-百萨偃麦草二体异附加系。对这套异附加系进行的鉴定与分析表明,各附加系除添加了一对百萨偃麦草染色体外,小麦的21对染色体未见明显变化。各附加系所添加的百萨偃麦草染色体在减数分裂中期I配对基本正常,仅有少量单价体,其自交后代中外源染色体亦能正常传递。这说明所培育的这套二体异附加系在细胞学上已相对稳定,暂分别编号为DAJ1、DAJ2、DAJ3、DAJ4、DAJ5、DAJ6和DAJ7。各异附加系中百萨偃麦草染色体在小麦族中的部分同源群归属和百萨偃麦草耐盐抗病基因在染色体上的定位研究正在进行之中。     

不同细胞质的普通小麦"中国春"(Triticum aestivum var.Chinese Spring)与小偃麦杂交F1代的育性与减数分裂行为的研究

15个不同细胞质“中国春”小麦与八倍体小偃麦杂交 ,杂种F1减数分裂的染色体行为表明 :普通小麦与天蓝偃麦草的F或E组染色体之间存在着部分同源关系 ;D2 型细胞质促进部分同源染色体配对、但却抑制同源染色体配对 ;Sv 型细胞质对同源染色体或部分同源染色体的配对均有抑制作用 ;G型细胞质促进同源染色体配对。1 5个不同细胞质“中国春”小麦与六倍体小偃麦杂交 ,F1结实率很低 ,减数分裂中期的染色体行为混乱 ,单价体过多 ,或许意味着在天蓝偃麦草 (Elytrigiain termedium)与长穗偃麦草 (E .elongatum)的E组染色体之间存在着很大差别。随着回交代数的增加 ,选出G型、D2 型、Mt 型、Mu 型等细胞质雄性不育的八倍体小偃麦品系 ,其中D2 型细胞质八倍体小偃麦具有光周期敏感性雄性不育的特征 ;G型细胞质“远中 3”育性正常 ,表明八倍体小偃麦“远中 3”的E组染色体中存在G型胞质的育性恢复基因。     

小麦—中间偃麦草异附加系条锈病抗性的研究

应用缺体回交法,以阿勃缺体为母本,中4为父本,培育出小偃麦二体异附加系7个,其中St3,St5,St7对目前流行条锈病小种表现免疫,二体异附加系与阿勃杂交及其相互杂交的F1PMCM1结果表明,所有附加系分别附加了一对中4的外源染色体,其中St5和St7附加的染色体相同,但不同于St3所附加的外源色体,这表明中4的中间偃麦草St染色体组中至少有两条染色体携带有抗条锈病基因。     

八倍体小偃麦染色体组分析

本文对普通小麦与长穗偃麦草(Elytrigia elongata=Agropyron elongatum.2n=70)杂交选育出来的5个八倍体小偃麦的染色体组进行了研究。通过八倍体小偃麦与普通小麦杂交,八倍体小偃麦相互间杂交,观察了杂种F_1花粉母细胞减数分裂行为。根据观察结果,讨论了长穗偃麦草染色体组的构成,认为长穗偃麦草的染色体组为E_1E_2F_2F_2N较为合适。在此基础上,确定了5个八倍体小偃麦的染色体组:7430为ABDE_1,68为ABDF_1,693为ABDF_1,7631为ABDF_2,784为ABDN。另外,还讨论了八倍体小偃麦染色组的重组问题。     

一种小麦蓝粒标记单体代换系4E（3D）的创制

以中国春3D单体和小麦-长穗偃麦草4E二体异附加系为材料,通过杂交、回交结合染色体鉴定等方法,培育出了一种具有蓝粒标记的小麦4E(3D)单体代换系.该小麦4E(3D)单体代换系籽粒为浅蓝色,能够正常生长,自交结实率为36.1%,其自交后代可分离出深蓝籽粒小麦4E(3D)二体代换系、浅蓝籽粒小麦4E(3D)单体代换系和白粒小麦3D缺体.结果表明,长穗偃麦草4E染色体对小麦3D染色体缺失有一定的补偿功能,对以染色体定向代换方式快速创制蓝粒标记小麦单体系统具有一定的参考价值.     

抗条锈病小偃麦双体异附加系山农87074-519的鉴定

综合利用抗性接种鉴定、细胞学分析、SSR分子标记和基因组原位杂交(GISH)技术相结合的方法,对从长穗偃麦草与小麦复合杂交后代中选育的抗条锈病种质系山农87074-519进行了鉴定。结果表明,山农87074-519的根尖细胞染色体数目2n=44,花粉母细胞减数分裂中期I(PMCMI)绝大多数细胞内可观察到22个二价体,平均染色体构型2n=44=21.82Ⅱ 0.36Ⅰ,它与普通小麦中国春杂种F1的多数花粉母细胞内染色体构型为2n=21Ⅱ 1Ⅰ,因此它是1个附加了1对长穗偃麦草染色体的双体异附加系;以假鹅冠草St基因组总DNA作探针进行原位杂交发现山农87074-519的44条染色体中有2条出现黄绿色杂交信号,且杂交信号遍布整条染色体,证明其附加的长穗偃麦草染色体为St基组;利用SSR分子标记技术,在170对SSR引物中筛选出特异引物BARC165,它能稳定地在山农87074-519中扩增出长穗偃麦草特异标记BARC165268;将长穗偃麦草中BARC165的特异扩增片段克隆测序后制备成探针进行原位杂交,可在山农87074-519的间期染色体和有丝分裂中期染色体检测到杂交信号。山农87074-519综合农艺性状较好,对条锈病免疫,其抗性基因为显性,且位于附加的长穗偃麦草St基组染色体上,暂将其表示为YrSt。该种质系在小麦的遗传改良中具有重要利用价值。     

“缺体回交法”选育普通小麦异代换系方法的研究

利用从蓝单体自交分离得到的自花结实的4D缺体小麦(缺72180、缺天选15)作母本与3个不同的八倍体小偃麦(小偃784、小偃7631和小偃78829)杂交,再以缺体作为轮回亲本,从F_1或F_2开始连续回交1—2次,在回交中,缺体无论作父本或母本都得到了异代换系,并且发现:(1)在回交过程中,用缺体作母本比作父本更为有效;(2)F_1自交,在F_2群体中选择生长比较正常,染色体数比较少的植株回交,比F_1作母本直接回交效果更好。并对所得的异代换系的特征特性进行了初步的观察研究,发现中间偃麦草(Agropyron intermedium2n=42) 4E染色体(以下用4Ei表示)、长穗偃麦草(Agropyron clongatum 2n=70)的4E染色体(带蓝粒基因,以下用4Ee表示)和4F染色体(带毛叶基因,以下用4Fe表示)均能正常补偿小麦4D染色体。异代换系生长旺盛,育性正常。初步总结了缺体与八倍体小偃麦杂交,回交过程中异代换系的形成规律,证明了“缺体回交法”可以推广应用于八倍体小偃麦等人工合成的新物种,以选育普通小麦异代换系。     

小麦与长穗偃麦草、中间偃麦草杂种及其衍生后代的细胞遗传学研究──Ⅲ．小麦和偃麦草基因重组的遗传基础浅析

十倍体长穗偃麦草和六倍体中间偃麦草均含有一些基因促使部分同源的染色体之间发生配对,这些基因分布于不同的染色体组中,并具很强的传递力。小麦与长穗偃麦草杂种回交后代的部分植株在减数分裂后期出现多条染色体同时断裂现象,使不同染色体通过断口联结形成新的易位成为可能。上述二因素可能是造成小麦和偃麦草基因重组的主要原因之一。     

应用基因组原位杂交鉴定蓝粒小麦及其诱变后代

应用基因组原位杂交技术（GISH）对普通小麦（Triticum aestivumL.)和长穗偃麦草[Agropyron elongatum(Host)Beauv,2n=10x=70]杂交后选育出的蓝粒小麦蓝-58及其诱变后代的染色体组成进行了鉴定。结果表明,GISH可方便地检测到小麦遗传背景中的长穗偃麦草染色体或易位的片段。如前人报道,蓝-58（2n=42)是一个具有2条长穗偃麦草4E染色体的异代换系（4E/4D）。LW004可能是一个具有两对相互易位染色体的纯合系,其田间表现磷高效特性,LW43-3-4为41条染色体的蓝单体（40W 1’4E）,种子颜色为浅蓝色,通过此法还检测出一些染色体结构发生很大变异的材料如4E的单端体（40W 1‘4E),种子颜色为浅蓝色,通过此法还检测出一些染色结构发生很大变异的材料如4E的单端体（40W 1‘t4E)以及组型为39W 1‘4E 1‘t4E的个体,此项研究结果更为直观地表明控制蓝粒体状的基因的确在来自长穗偃麦草的染色体上。同时说明有效的突变方法与灵活方便的检测手段的有机结合在染色体工程材料的创制和染色体工程育种中起着至关重要的作用。     

小麦与彭梯卡偃麦草杂种及其衍生后代的细胞遗传学研究──Ⅱ．来自小麦和彭梯卡（长穗）偃麦草及中间偃麦草杂种后代11个八倍体小偃麦的比较研究

利用染色体配对分析和酯酶及种子醇溶蛋白电泳分析研究了我国育成的１１个八倍体小偃麦,结果表明：（ａ）来源于小麦和中间偃麦草杂交后代的６个部分双二倍体中,中１和中２的偃麦草染色体组不同于中３、中４、中５和小偃７８８２９的偃麦草染色体组;（ｂ）来源于小麦和长穗偃麦草杂交后代的５个部分双二倍体中,小偃７８４的偃麦草染色体组不同于小偃６９３和小偃７６３１中的偃麦草染色体组,表明在长穗偃麦草中有两个互不相同又不同于小麦的染色体组Ｅ和Ｆ,而小偃７４３０和小偃６８中的偃麦草染色体组很可能是Ｅ和Ｆ染色体组的重组体;（ｃ）小偃７８４中的长穗偃麦草染色体组和中５及小偃７８８２９中的中间偃麦草染色体组基本相同,而中２的中间偃麦草染色体组不同于小偃６９３和小偃７６３１中的长穗偃麦草染色体组Ｆ,这意味着在长穗偃麦草和中间偃麦草中可能只有一个共同的染色体组Ｅ。部分双二倍体中酯酶及醇溶蛋白偃麦草染色体特征带的存在和发现,为这些染色体或其片段导入小麦后的鉴定提供了方便。     

长穗偃麦草基因组中与耐低磷营养胁迫有关的基因的染色体定位

以中国春－长穗偃麦草二体异附加系和二体异代换系为材料，对其耐低磷营养胁迫特性进行鉴定和遗传分析，结果表明（１）长穗偃麦草的４Ｅ一＾ 色体携有耐低营养胁迫的基因，且其效应远远超过背景亲本中国春。     

Molecular cytogenetic characterization of wheat--Thinopyrum elongatum addition, substitution and translocation lines with a novel source of resistance to wheat Fusarium Head Blight

Thinopyrum elongatum(2n = 2x = 14,EE),a wild relative of wheat,has been suggested as a potentially novel source of resistance to several major wheat diseases including Fusarium Head Blight(FHB).In this study,a series of wheat(cv.Chinese Spring,CS) substitution and ditelosomic lines,including Th.elongatum additions,were assessed for TypeⅡresistance to FHB.Results indicated that the lines containing chromosome 7E of Th.elongatum gave a high level of resistance to FHB,wherein the infection did not spread beyond the inoculated floret.Furthermore,it was determined that the novel resistance gene(s) of 7E was located on the short-arm(7ES) based on sharp difference in FHB resistance between the two 7E ditelosomic lines for each arm.On the other hand,Th.elongatum chromosomes 5E and 6E likely contain gene(s) for susceptibility to FHB because the disease spreads rapidly within the inoculated spikes of these lines. Genomic in situ hybridization(GISH) analysis revealed that the alien chromosomes in the addition and substitution lines were intact,and the lines did not contain discernible genomic aberrations.GISH and multicolor-GISH analyses were further performed on three translocation lines that also showed high levels of resistance to FHB.Lines TA3499 and TA3695 were shown to contain one pair of wheat-Th. elongatum translocated chromosomes involving fragments of 7D plus a segment of the 7E,while line TA3493 was found to contain one pair of wheat-Th.elongatum translocated chromosomes involving the D- and A-genome chromosomes of wheat.Thus,this study has established that the short-arm of chromosome 7E of Th.elongatum harbors gene(s) highly resistant to the spreading of FHB,and chromatin of 7E introgressed into wheat chromosomes largely retained the resistance,implicating the feasibility of using these lines as novel material for breeding FHB-resistant wheat cultivars.     

小麦亲缘种属添加系耐低磷胁迫性状鉴定与基因染色体定位

采用苗期缺磷和全营养对照处理,以70个中国春—野生亲缘种属二体添加系及中国春为材料,根据苗期表观遗传性状、磷吸收率和利用率相对生物量对其进行耐低磷胁迫能力筛选鉴定和基因染色体定位。结果表明:大麦4H和长穗偃麦草7E染色体上携带有耐低磷胁迫的优异基因;长穗偃麦草6E、黑麦1R和6R、卵穗山羊草4Ug和6Mg、易变山羊草4Sv染色体携带促进小麦根系生长发育的基因;拟斯比尔托山羊草5S和簇毛麦4V染色体分别携带高磷吸收率和磷利用率的基因。通过染色体工程技术,可以将携带耐低磷胁迫基因的外源染色体片段导入普通小麦,为小麦耐低磷胁迫育种和了解植物耐低磷胁迫的分子机理奠定基础。     

A FISH karyotype to study chromosome polymorphisms for the Elytrigia elongata E genome

Elytrigia elongata (Host) Nevski(= Agropyron elongatum, Thinopyrum elongatum, 2n = 2x = 14, EE) has long been used as a source of various types of resistance for wheat improvement, and numerous transfers have been made. However, despite heavy use, no high-resolution karyotype exists. We characterized the E. elongata karyotype of several accessions applying highly repetitive DNA sequences as mcFISH probes for chromosome identification. The complete E. elongata disomic chromosome addition series and 11 ditelosomic addition lines in Chinese Spring wheat were exposed to sequential GISH-mcFISH. Based on the mcFISH results, each complete chromosome and each telocentric studied was unambiguously identified. The validation of the karyotype in 4 E. elongata accessions with different geographical origins showed extensive variations in the probe hybridization patterns, but this did not prevent chromosome identification. The established karyotype will be useful for the rapid identification of potential donor chromosomes in wheat improvement programs, allowing appropriate alien transfer.     

低磷营养胁迫条件下小麦RNA酶与酸性磷酸酶活性的变化

低磷营养胁迫条件下,长穗偃麦草一中国春二体异附加系的ＲＮＡ酶活性显著提高,ＲＮａｓｅ的ＩＥＦ研究结果表明,对照条件下只有极微弱的活性带,而磷饥饿状态下则诱导出明显的特异活性带,但诱导的活性带无基因型间的差异,长穗偃麦草－中国春和灯芯偃麦草－中国春两套二体异附加系系分泌的酸性磷酸酶活性不同程度的显著提高。ＩＥＦ结果表明,低磷胁迫诱导出低ＰＨ范围内的特异活性带,且活性带无基因型间的差异。     

四倍体小麦背景中长穗偃麦草E染色体传递特征

通过细胞学方法和染色体特异分子标记鉴定六倍体小偃麦(AABBEE)与硬粒小麦(AABB)杂交的自交后代F₂和F₃植株,探讨长穗偃麦草染色体在硬粒小麦背景中世代间的传递特征,并筛选硬粒小麦-长穗偃麦草E染色体附加系。对218个F₂单株染色体数检测表明,2n=28植株占41.7%,2n=29植株占18.3%,其余40.0%植株的染色体数在2n=31~42范围内。分子标记鉴定表明,在F₂代2n=29单体附加植株中,不同的长穗偃麦草染色体传递率之间存在明显差异,1E传递率最高,3E和6E传递率最低。在F₂代2n=30单株中,1E、4E、7E和5E染色体相互组合产生的双单体多,6E参与组合较少,未检测到2E或3E与其他染色体的组合单株。在1E~7E单体附加株自交后代F₃中,E染色体传递率变化范围为9.1%~27.5%,1E传递率最高,6E传递率最低,与F₂的传递率一致。从F₃代中选育出1E~7E单体附加及少数二体附加,所有单体附加均可育。这些附加E染色体材料将对小麦代换系和易位系的创制提供有益的中间材料。     

A single chromosome addition from Thinopyrum elongatum confers a polycarpic, perennial habit to annual wheat

Annual wheat displays monocarpic senescence, but amphiploids between wheat and its wild perennial relatives in the genus Thinopyrum generally display a polycarpic, perennial growth habit. In order to determine the chromosomal basis of this phenomenon, life-history characteristics were examined using Chinese Spring wheat and a complete Thinopyrum elongatum (2n=2x=14) chromosome addition series in a Chinese Spring background. Both monosomic and disomic additions and substitutions of Th. elongatum chromosome 4E conferred a polycarpic life history to annual Chinese Spring wheat. Disomic addition lines were found to be perennial under field conditions. This is the first report of a single alien chromosome conferring a polycarpic growth habit to a monocarpic species. Chromosome 4E altered the timing of tiller initiation, such that two growth phases could be clearly identified, the first phase being indistinguishable from the growth of euploid Chinese Spring, followed by a second phase of tiller initiation after the sexual cycle of the first phase tillers was complete (post-sexual cycle regrowth).     

5S-RNA genes of barley are located on the second chromosome

Summary The genes coding for 5S RNA in barley were cloned, sequenced, and their cluster was assigned to chromosome 2 using wheat-barley chromosome addition lines. High-resolution gel-electrophoresis of DNA and subsequent hybridization revealed new details of the organization of 5S DNA both in wheat and barley. The in situ hybridization of the cloned 5S gene with triploid endosperm nuclei also suggests that these genes are located in a single locus.On leave from: Department of Plant Breeding and Genetics, College of Agriculture, Orissa University of Agriculture & Technology, Bhubaneswar-751003, India     

利用生化及分子标记确定长穗偃麦草(Elytrigia elongatum, EE. 2n=14)染色体与小麦染色体的部分同源性

利用限制性片段长度多态性（ＲＦＬＰ）及等电聚焦（ＩＥＦ）技术确定普通小麦中国春－二倍体长穗僵麦草７个异附加系所附加的外源染色体与小麦染色体的部分同源性,共有８个生化标记,１３个ＲＦＬＰ标记在亲本间揭示了多态性。结果表明：长穗堰麦草的ＩＥ、２Ｅ、３Ｅ、４Ｅ、 ５Ｅ、６Ｅ、７Ｅ ７条染色体分别与小麦染色体的 １、２、３、４、５、６、７ ７个部分同源群具有部分同源关系,堰麦草的ＩＥ与７Ｅ、５Ｅ与７Ｅ染色体间可能发生过重排。同时,研究还分别将Ｅｓｔ－Ｅ５、Ｅｓｔ－Ｅ８位点定位于３ＥＬ,Ｐｅｒ－Ｅ１定位于７Ｅ, Ｐｅｒ－Ｅ４定位于５Ｅ,β－Ａｍｙ－Ｅ１定位于４ＥＬ染色体,并进一步将α－Ａｍｙ－Ｅ１位点定位于６Ｅ染色体长臂上。