小麦-簇毛麦属间染色体易位系的高效诱导

利用60Coγ射线以不同剂量照射硬粒小麦-簇毛麦双二倍体即将成熟的花粉,将其授于母本中国春,创造出一批包含小麦-簇毛麦易住染色体的材料,对这些材料用中国春进行连续回交或自交,可有效保留簇毛麦染色体片段,实现外源基因的转移.研究结果表明,60Coγ射线照射花粉后产生易位染色体的频率因剂量不同而有显著差异,12 Gy和8 Gy剂量照射后杂交的M1群体中,产生小麦-簇毛麦易位染色体的单株分别占调查总数的76.7%和50.0%,均显著高于用其他方法创造易住的频率,并且12 Gy较8 Gy产生了更优的易住类型;创制的易位染色体有67.6%可以从M1传递到BC1,BC1的易位染色体有96.4%可传递到BC,;在回交后代中,加以人为选择,整条簇毛麦染色体很快丢失,至BC2F2即有纯合易位株出现.     

小麦异源易位系的高效诱导和分子细胞遗传学鉴定

利用杀配子染色体(gametocidal chromosome)和低剂量(10Gy)γ-射线辐射花粉两种方法诱导小麦(Triticum aestixum L)-滨麦(Leymus mollis Trin)和小麦-中间偃麦草[Thinopyrum intermedium(Host)Barkwarth]的易位系。通过基因组原位杂交(GISH)分析,在59个小滨麦代换系M8724-8-13与离果山羊草(Aegilops trincialis L)3C染色体附加系的杂交后代中获得了3株小麦-滨麦易位系,易位频率达到5．08％。其中1个易位系经C-分带证明是小麦的7D染色体与1条滨麦的染色体发生了整臂易位。同时还获得了3个滨麦染色体的缺失系。滨麦染色体发生结构变异的总频率为8．47％。除了滨麦染色体以外,在一些植株中还观察到小麦的染色体也发生了缺失。在69个普通小麦与小麦-中间偃麦草附加系TAI-14辐射花粉的杂交后代中,得到2株小麦-中间偃麦草的易位系,易位频率为2．90％。两个易位系都是小片段易位,经C-分带证明两个易位系所涉及的小麦染色体分别是3A和4A。利用杀配子染色体和低剂量γ射线辐射花粉诱导小麦异源易位系都是行之有效的方法,但这两种方法各有优缺点,在实际工作中应根据不同的目的选用不同的实验体系。     

利用离果山羊草3C染色体诱导簇毛麦4V染色体结构变异

通过普通小麦农林26-离果山羊草3C异附加系与普通小麦-簇毛麦4V（4D）代换系杂交,杂交F1代与普通小麦回交,综合运用染色体构型分析、C-分带和荧光原位杂交等技术从BC1F2、BC1F3代中鉴定出涉及簇毛麦4V染色体的易位系、端体、等臂染色体系等变异植株,表明离果山羊草3C染色体可有效诱发簇毛麦4V染色体结构变异,是创造小麦-簇毛麦4V易位系的一种有效途径。     

小麦-黑麦1BL/1RS 易位染色体和外源染色体在两个三属杂种中的减数分裂行为

利用荧光原位杂交技术分析了两个小麦-外源种杂种花粉母细胞中1BL/1RS 小麦-黑麦易位染色体和外源染色体包括中间偃麦草(Thinopyrum intermedium (Host) Barkworth & DR Dewey)、簇毛麦(Haynaldia villosa (L.) Schur)染色体的减数分裂行为. 我们首次发现:在减数分裂后期, 1BL/1RS 小麦-黑麦易位染色体发生错分裂,形成两个易位染色单体. 这种错分裂导致易位染色单体在末期Ⅰ分配到两个正在形成的细胞核内,错分裂的易位染色单体进一步形成微核,并在四分体期观察到黑麦的微核出现.从贵农22×遗4095 的F2代植株中检测到一个2n=41的植株,其含有一对1BL/1RS 小麦-黑麦易位染色体,核型分析表明,其中一条黑麦染色体臂比另一条的黑麦染色体臂短1/3左右.在遗4212×遗4095的F2代中检测到一个具有中间偃麦草染色体小片段易位到小麦染色体端粒部分的小麦-中间偃麦草易位植株.这可能是由于在减数分裂过程中发生非均等分裂导致小麦-黑麦1BL/1RS易位染色体的黑麦染色体段臂缺失1/3及小麦-中间偃麦草非罗伯逊易位.在两个杂种F2植株中,中间偃麦草染色体分布频率为39.6%, 簇毛麦染色体分布频率为43.4%, 1BL/1RS 小麦-黑麦易位染色体分布频率分别为51.8%和56.6%.实验结果表明,1BL/1RS 小麦-黑麦易位染色体与外源染色体包括中间偃麦草、簇毛麦染色体在减数分裂过程中没有相互作用.小麦-黑麦1BL/1RS易位染色体在减数分裂过程中可以发生错分裂,并导致杂种后代黑麦染色体臂发生缺失.这对于培育以小麦为背景含有不同长度的黑麦1R染色体短臂的种质及小麦-外源染色体非罗伯逊易位的小片段易位系具有指导意义.     

小麦-簇毛麦6VS/6AL易位染色体对小麦农艺性状的影响

利用3类试验材料,即由不同生态类型的推广品种与小麦-簇毛麦6VS/6AL易位系经过杂交回交选育的高代品系(种),3份涉及6VS/6AL的高代分离品系以及5个以小麦-簇毛麦6VS/6AL易位系作杂交亲本的F2群体,对含有与不含有6VS/6AL易位染色体材料的产量、株高、穗长、德粒数、穗粒重和千粒重等农艺性状进行方差分析.结果表明,6VS/6AL易位染色体对后代的小穗数、穗粒数、穗粒重和产量等农艺性状没有表现出明显的影响,对穗长和千粒重表现出一定的正向效应.多数6VS/6AL衍生品系的株高与亲本相比有所增加,但在同一组合的不同品系之间表现出一定的差异,在育种过程中通过选择可改变增高趋势.6VS/6AL易位系对白粉病免疫,并且遗传稳定,对小麦的抗病育种是很有潜力的抗源亲本.     

利用组织培养和辐射诱变创造高频率小麦与簇毛麦染色体易位

利用荧光原位杂交证明普通小麦与硬粒小麦－簇毛麦双二倍体杂种培养细胞和再生植株中能够发生属间染色体易位,易位染色体不仅有臂间易位,还有小片段易位,表明通过杂种组织培养是创造属间易位的一个可行的方法,辐射处理能够大幅度促进杂种愈伤组织细胞中的染色体数目和结构变异,特别是易位频率达到７．４％。观察还表明,培养时间对杂种愈伤组织细胞中染色体数目和结构变异都有较大影响,培养细胞的染色体 异在培养的初期阶段就     

普通小麦-冰草6P染色体中间插入易位系的鉴定

远缘杂交技术是将小麦野生近缘植物的染色体片段导入小麦的有效途径。通过这种方法可以拓宽小麦的遗传基础,导入携带控制优异性状的基因从而达到改良小麦的目的。为了获得在小麦遗传及育种中具有较高研究利用价值的纯合的小麦-冰草小片段异源染色体易位系,我们利用细胞学手段对普通小麦-冰草的远缘杂交后代进行鉴定。本研究以小麦-冰草二体代换系4844-8、二体附加系4844-12与普通小麦杂交后辐照产生的易位系为材料,利用基因组原位杂交（GISH）技术从中鉴定出了2个具有冰草染色体小片段的纯合中间插入易位系。其中1个纯合中间插入易位系（104-3）具有高抗小麦白粉病和高千粒重的特性。另1个纯合中间插入易位系（19-2）具有较高的穗粒数和较高的千粒重的特性。本研究鉴定出的2个小麦-冰草6P小片段纯合中间插入易位系的优异农艺性状表明,它们是丰富小麦基因资源的优异的遗传材料,具有很高的研究利用价值。     

小麦-簇毛麦6VS/6AL易位染色体对小麦农艺性状的影响

南京农业大学细胞遗传研究所选育的小麦－簇毛麦6VS/6AL易位系在6VS上携有Pm21基因,用它作抗源已选育出一批高抗白粉病的新品系和新品种。为了研究6VS/6AL易位染色体对普通小麦农艺性状的影响,本研究选用由不同生态类型的推广品种与6VS/6AL易位系经过杂交回交选育的11个高代品系(种)及其轮回亲本和3份涉及6VS/6AL的高代分离品系以及5个F2群体,对产量、株高、穗长、穗粒数、穗粒重和千粒重等农艺性状进行比较分析。结果表明,6VS/6AL易位染色体对后代的小穗数、穗粒数、穗粒重和产量等农艺性状没有表现出明显的影响,对穗长和千粒重表现出一定的正向效应。多数6VS/6AL衍生品系的株高与亲本相比有所增加,但在同一组合的不同品系之间表现出一定的差异,在育种过程中通过选择能够改变增高趋势。6VS/6AL易位系对白粉病免疫,并且遗传稳定,对小麦的抗病育种是很有潜力的抗源亲本。     

滨麦抗条锈病基因的染色体定位和分子标记

从滨麦与普通小麦杂交后代中筛选到一条抗条锈病的小滨麦品系93784。以滨麦基因组DNA为探针的荧光原位杂交结果表明,93784是小麦与滨麦的小片段易位系,易位的滨麦染色体片段位于一对小麦染色体的短臂端部,利用该易位系构建了F2分离群体,进行F2单株成株期抗条锈鉴定,抗性分析证明,小滨麦93784中的抗条锈病基因是单基因控制的,位于滨麦染色体的易位片段上,命名为YrLm。进一步采用24对TaqⅠ（T1-T4）/PstⅠd(P1-P6)引物组合对抗感亲本及F2分离群体进行AFLP分析,筛选出一个与抗条锈病基因YrLm连锁的AFLP分子标记,经克隆和测序,该标记片段长度为205bp,定名为P1T3205。     

普通小麦-大赖草易位系NAU601和NAU618的选育及双端二体测交分析

利用根尖体细胞有丝分裂中期染色体Giemsa C-分带和荧光原位杂交从普通小麦-大赖草Lr.2、Ir.7异附加系辐射后代中选育出2个纯合易位系：（1）易位系NAU618(MS142-3),2n=44,易位染色体由大赖草Lr.7染色体的大部分（约5/6,包括着丝粒）及小麦染色体1A短臂的一部分（近端1/3）组成,外源染色体片段的长度约占易位染色体总长度的4/5;（2）易位系MAU601（MS101-4）,2n=42,易位染色体由小麦染色体4B的整个短臂和4B长臂近着丝粒部分（1/3）及大赖草Lr.2短臂的绝大部分组成,外源染色体片段占易位染色体长臂的1/2。对易位系进行的双端二体侧交分析证交易位所涉及的小麦染色体分别为1A和4B。连续3年单花滴注法进行的田间赤霉病抗性接种鉴定结果表明,普通小麦-大赖草异源异位系MAU618(MS142-3)对赤霉病的抗性与抗病对照品种苏麦3号相仿,易位系MAU601（MS101-4）对赤霉病抗性低于苏麦3号,但明显高于感病亲本中国春。     

小麦—簇毛麦染色体代换系、易位系特异蛋白组分的双向电泳比较分析

利用双向电泳技术,对栽培小麦(AABBDD)、染色体代换系(6V/6A)、易位系(6VS/6AL)、(6VS/6DL)和簇毛麦(VV)的叶片全蛋白进行了比较研究。在栽培小麦、代换系和两个易位系中检测到超过350个蛋白组分,它们的分子量范围是10~110 KD,等电点在4.5～8.6之间。栽培小麦、6V/6A、6VS/6AL、与6VS/6DL之间的双向电泳谱型极为相似,但与簇毛麦不同。在代换系、两个易位系和簇毛麦中检测到了特异蛋白组分16 KD/pI5.0,而在栽培小麦中未检测到该组分,这些结果表明16 KD/pI5.0蛋白可能定位于簇毛麦V染色体短臂上。     

簇毛麦NBS类R基因相关序列的分子标记开发及其染色体定位

小麦近缘种簇毛麦携带许多尚未克隆的抗病(R)基因。NBS-LRR类型的R基因占已克隆植物R基因的绝大多数,因此,本研究根据NBS-LRR类型R基因的保守序列设计引物,从簇毛麦基因组DNA和cDNA中扩增获得23条相关序列。基于其中5条抗病基因同源序列(RGAs)H-56/d6、H-66/b2和CDS40设计引物,对小麦、簇毛麦、硬-簇双二倍体及其杂种以及已知携带个别簇毛麦染色体或染色体臂的小麦材料进一步进行PCR扩增,结果表明:3对引物均可对簇毛麦、硬-簇双二倍体进行特异扩增;同时,源于序列H-66/b2的引物可对1VL和6VL染色体臂进行特异扩增;源于序列CDS40的引物可在同时携带1VL和2VS或同时携带2VS和4V的小麦材料以及具有6VL的小麦材料中特异扩增,而H-56/d6的引物在携带1VL、2VS、4V和6V染色体臂或染色体的小麦背景中都不能获得目的片段的扩增。这些结果不仅为外源染色体臂在小麦背景中的追踪与鉴定提供了新的分子标记,而且这些标记还与外源染色体或染色体臂上的抗病基因或抗病基因同源物紧密连锁或共分离。     

蓝粒小麦易位系的荧光原位杂交鉴定

普通小麦（Triticum aestivum L.)和长穗偃麦草（Agropyron elongatum (Host)Beauv=Elytriga elongatum(Host)Nevski=Thinopyrum ponticum (Host)Barkworth and Dewey,2n=10x=70)杂交后选育出的蓝粒小麦异代换系（蓝５８）,２n=42其中９９０６中被易位蓝粒片段的相对长度约占易位小麦染色体短臂的１／３,而９９０２中被易位蓝粒片段的相对长度约占易位小麦染色体长臂的１／２,并将９９０２的蓝粒易位片段定位在小麦Ｄ组染色体上;（２）９９１５易位附加和９９０４易位－易位附加,其体细胞染色体数均为４４,其中９９１５的体细胞染色体只有一对发生了易位,另外队了两条长穗偃麦草染色体;而９９０４有两对染色体发生了易位,并易位系中控制蓝粒性状的长穗偃麦草染色体片段的定位和蓝粒小麦易位系的应用进行了讨论。     

单体异附加系花药培养创制小麦- 中间偃麦草纯合易位系

利用单体异附加系花药培养细胞工程途径,诱导小麦与中间偃麦草发生染色体易位,通过细胞学分析、荧光原位杂交(F ISH)和SSR鉴定出纯合易位系.研究结果表明,经单体异附加系花药培养创制出1个小麦-中间偃麦草纯合易位系99-803;其花粉母细胞(PM C s)减数分裂中期I染色体构型为18.42个环状二价体 2.57个棒状二价体 0.01个单价体;中间偃麦草的7A i-1染色体与小麦7A或7B染色体发生了非罗伯逊易位,且中间偃麦草易位片段较小;通过该途径获得纯合易位系的频率约为2%.以上结果表明,单体异附加系花药培养是一条向小麦转移异源染色体小片段(基因)的快速高效途径.     

利用减数分裂期成株电离辐射选育小麦—大赖草易位系的研究

采用６００１１２５Ｒ剂量的６０Ｃｏγ射线对小麦（ＴｒｉｔｉｃｕｍａｅｓｔｉｖｕｍＬ．）大赖草（Ｌｅｙｍｕｓｒａｃｅｍｏｓｕｓ（Ｌａｍ．）Ｔｚｖｅｌ．）Ｌｒ．７单体异附加系在减数分裂期进行成株辐射处理,经过Ｍ１代根尖细胞有丝分裂中期（ＲＴＣ,Ｍ期）染色体ＧｉｅｍｓａＣ分带粗筛,Ｍ２代ＲＴＣＭ期染色体Ｃ分带和荧光原位杂交鉴定,选育出２个小麦大赖草Ｌｒ．７异易位系。其中Ｔ０２易位系是由Ｌｒ．７染色体绝大部分与一小片段小麦染色体接在一起组成的易位类型（ＴＬｒ．７·Ｌｒ．７Ｗ）;Ｔ０８的易位染色体由小麦４ＡＬ和大赖草Ｌｒ．７某臂组成。     

小麦—冰草T7PL·7AL罗伯逊易位系的分子细胞学鉴定

冰草是小麦遗传改良的重要野生近缘植物之一,有目标的导入冰草外源优异基因是拓宽小麦遗传基础的有效途径。前期研究表明:小麦-冰草衍生系II-23(2n=38W+6P)由19对小麦染色体(缺少4B和7A)和3对冰草染色体(2P、4P和7P)组成。本研究报道从II-23的回交后代中分离鉴定出1个自发易位系7-20。基因组原位杂交(GISH)鉴定表明7-20是一个整臂易位系;经非变性荧光原位杂交(ND-FISH)检测发现,小麦的7A染色体发生易位;进一步利用小麦7A染色体特异SSR标记以及冰草7P染色体特异STS标记对7-20易位系中的外源易位片段大小以及易位染色体的组成进行鉴定,确定7-20为T7PL·7AL罗伯逊易位系(Robertsonian translocation line)。对该易位系与小麦品种Fukuhokomugi构建的BC1F2和BC2F1世代分离群体进行田间农艺性状考察,发现该易位系阳性株系和阴性株系在有效分蘖数和千粒重性状上无显著差异,在株高上表现为阳性材料显著低于阴性材料,但同时出现穗粒数下降的现象。总之,本研究表明易位系7-20为T7PL·7AL罗伯逊易位,该创新材料不仅为后续利用断裂—融合机制创制出更多的补偿易位材料提供了理论依据,而且也为今后向小麦中转移冰草优异基因提供了重要的中间桥梁材料。     

利用phlb突变体创造普通小麦—簇毛麦６ＶＳ端二体代换系

用中国春phlb突变体（C.S.phlbphlb)与普通小麦－簇毛麦６Ｖ（６Ａ）异代换系（Ｓub.6V)杂交,再用phlb突变体与Ｆ１回交,在高配对植株中筛选出一个６Ｖ染色体发生变化的植株,编号为ＬＶ０２,用染色体Ｃ－分带和荧光原位杂交技术,对ＬＶ０２株系的后代进一步鉴定,在ＢＣ１Ｆ２中筛选鉴定出１株编号为ＬＶ０２－０１的植株,该株含有４０条普通小麦染色体,１条簇毛麦６Ｖ染色体和１条６Ｖ短臂端着丝粒染色体,在ＬＶ０２－０１的分离后代中用同样技术鉴定出８株普通小麦－族毛麦６ＶＳ端二体代换系。     

一个小麦/黑麦小片段染色体易位系的创制和鉴定

从来源于组合中国春×M27(1R/1D代换系)的8个花粉植株中,分离获得1个小麦/黑麦小片段染色体易位系WER-1-2。C-分带和荧光原位杂交结果显示,衍生出易位系WER-1-2的原始麦穗含有1条完整的1R染色体和1条长臂端部发生缺失的1R染色体,所缺失部分易位到1条小麦染色体上。推断该易位是在花药离体培养过程中经异常有丝分裂产生的,而非异常减数分裂的产物。表明花药培养是一条实现异源染色体小片段(基因)向小麦转移的快速而有效的途径。