小麦抗白粉病相关基因的转化

利用玉米花青素苷合成调节基因C1-Lc作为报告基因, 通过瞬间表达后愈伤组织表面红色斑点的统计分析, 优化了小麦幼胚愈伤组织的基因枪转化参数。小麦Beclin1类似基因TaTBL和硫代硫酸硫转移酶基因TaTST是2个在白粉菌诱导条件下具有增强表达特性的抗病相关基因。本实验进一步利用基因枪将ubi强启动子控制下的2个基因导入到小麦品种扬麦158的幼胚愈伤组织细胞中, 使用除草剂经两轮选择培养基上的筛选和再生获得抗性植株, 进一步通过抗性植株的PCR分析获得转TaTBL基因植株5株, 转TaTST基因植株6株。转基因植株离体叶片的人工接种实验表明, 外源基因的导入不同程度上增强了植株的白粉病抗性, 表现为延缓了白粉菌的发育。利用玉米花青素苷合成调节基因C1-Lc作为报告基因,通过瞬间表达后愈伤组织表面红色斑点的统计分析,优化了小麦幼胚愈伤组织的基因枪转化参数。小麦Beclin1类似基因TaTBL和硫代硫酸硫转移酶基因TaTST是两个在白粉菌诱导条件下具有增强表达特性的抗病相关基因。本实验进一步利用基因枪将ubi强启动子控制下的两个基因导入到小麦品种扬麦158的幼胚愈伤组织细胞中,使用除草剂经两轮选择培养基上的筛选和再生获得抗性植株,进一步通过抗性植株的PCR分析获得转TaTBL基因植株5株,转TaTST基因植株6株。转基因植株离体叶片的人工接种实验表明,外源基因的导入不同程度上增强了植株的白粉病抗性,表现为延缓了白粉菌的发育。     

亚精胺诱导黄瓜幼苗对白粉病抗性的研究

以黄瓜品种‘长春密刺’幼苗为材料,研究了亚精氨(Spd)诱导黄瓜幼苗对白粉病的抗性,并测定Spd处理和白粉菌接种对黄瓜叶片4种防御酶活性及3种防卫基因表达的影响。结果显示:(1)0.2～1.0mmol.L-1 Spd对黄瓜幼苗白粉病抗性均有不同程度的诱抗效果,并以0.8mmol.L-1 Spd处理效果最明显,诱导效率可达55.3%。(2)喷施Spd或接种白粉菌均可提高黄瓜叶片过氧化物酶(POD)、苯丙氨酸解氨酶(PAL)、几丁质酶和β-1,3-葡聚糖酶的活性,且诱导并接种处理的植株叶片上述酶活性均比只诱导不接种处理的上升速度更快;同时,Spd处理和接种白粉菌可以提高植株叶片中POX、PAL、PR-1a基因的表达量。研究表明,Spd处理可以诱导防卫基因表达的增强,提高防御酶活性,显著降低病情指数,增强黄瓜幼苗对白粉病的抗性。     

转PvPGIP2基因小麦的获得与纹枯病抗性鉴定

多聚半乳糖醛酸酶抑制蛋白(PGIP)是一种植物防卫蛋白,可阻止一些病原真菌的侵害。本研究克隆出扁豆PvP-GIP2基因编码序列,构建了受玉米泛素(ubiquitin)启动子控制的PvPGIP2基因表达载体pA25-PvPGIP2;采用基因枪法将pA25-PvPGIP2转化小麦推广品种扬麦18幼胚愈伤组织4000块,获得了203株再生植株。PCR检测出阳性植株65株,转化率为1.625%。对转PvPGIP2基因小麦T1～T2植株,进行外源基因的PCR、RT-PCR、荧光定量RT-PCR(Q-RT-PCR)分析和小麦纹枯病抗性鉴定。结果表明,转入的PvPGIP2能够在转基因小麦中遗传、转录与表达;PvPGIP2基因的表达提高了转基因植株对小麦纹枯病的抗性。     

小麦抗纹枯病种质资源筛选

近年来,随着耕作制度的改变和气候的变化,纹枯病在我国黄淮冬麦区和长江中下游冬麦区广泛发生,并呈逐年加重的趋势。为了筛选出可在生产或育种中利用的抗病材料,本试验对从国内外收集到的79份小麦材料及1份小麦近缘材料荆州黑麦,同时在温室和大田进行纹枯病抗性鉴定,结果表明,品种间存在纹枯病抗性差异,在小麦品种中进行小麦纹枯病抗源选择是有效的,温室和大田同时抗性表现较好的有14份材料:CI 12633、丽麦16、ARz、Cooker 983、FHB143、Italy-2、GUADA-LYPE、Ovontun、白火麦、山红麦、山农12号、小偃22、紫秆子和荆州黑麦,为纹枯病抗病育种提供稳定可靠的抗源。     

小麦禾谷镰孢菌茎基腐病抗源的筛选与评价

为了发掘我国小麦种质资源中具有禾谷镰孢菌茎基腐病(crown rot)抗性的材料,采用禾谷镰孢菌苗期接种试验的方法,研究了82份小麦种质对禾谷镰孢菌茎基腐病的抗性.结果表明,在鉴定的材料中没有发现高抗材料;中抗材料13份,占总数的15.8%,包括CI12633、红蚰子、FHB143、Tiszataj和紫秆子等;大多数材料为感病材料.值得注意的是不同小麦材料对禾谷镰孢菌赤霉病和茎基腐病具有不同的抗性水平,两种病害没有正相关性,暗示小麦茎基腐病和赤霉病的抗性机制可能不同,因此,需要广泛挖掘具有茎基腐病抗性的小麦资源.     

人工合成抗纹枯病小麦新种质的鉴定

小麦纹枯病是影响我国小麦生产的主要土传病害。培育、推广抗纹枯病小麦品种是防治该病害最经济、有效的方法。普通小麦中抗源匮乏,严重制约抗纹枯病小麦育种的进展。为发掘人工合成小麦中纹枯病新抗源,本试验通过人工接种、抗病鉴定方法,在江苏省和北京市两地,对来源于国际玉米小麦改良中心的102份人工合成六倍体小麦品系,进行4年的纹枯病抗性的多环境鉴定。结果表明,人工合成小麦品系间对小麦纹枯病抗性存在差异,在其中进行小麦纹枯病抗源的筛选是有效的。与普通小麦品种扬麦158、扬麦12相比,这102份人工合成小麦的大部分对纹枯病的抗性表现抗或中抗水平,其中一些品系在多年多点鉴定中表现稳定抗性,如ZC93、ZC111、ZC112、ZC123、ZC172、ZC206和ZC221表现为抗病水平,病情指数低于目前最好的普通小麦抗源,可作为抗纹枯病小麦育种的新抗源。     

一粒小麦抗白粉病和条锈病基因的分析

一粒小麦是普通小麦抗性改良的宝贵资源.本研究对24份一粒小麦分别进行了白粉病和条锈病混合菌种苗期接种鉴定,进一步分别用一套白粉病菌菌株(15个)对2份乌拉尔图小麦和条锈病菌小种(21个)对1份栽培一粒小麦进行接种鉴定,其中乌拉尔图小麦UR206能抵抗所有供试白粉菌菌株,UR204除对白粉菌菌株E11感病外,对其余菌株表现抗性;栽培一粒小麦MO205对不同条锈菌小种表现出不同的抗性反应,研究表明乌拉尔图小麦UR206、UR204和栽培一粒小麦MO205分别含有与已知抗白粉病和抗条锈病基因不同的新基因.对乌拉尔图小麦UR204、UR206和栽培一粒小麦MO205分别进行抗白粉和条锈病基因的遗传分析,结果表明乌拉尔图小麦UR204和UR206分别含有一对显性抗白粉病基因,栽培一粒小麦MO205含有两对独立遗传的显性抗条锈病基因.     

小麦病程相关基因TaSec14的克隆及功能研究

Sec14蛋白家族在植物中参与磷酸代谢、信号转导等基本生命过程。从感白粉病小麦品种京411中克隆到一个磷脂酰肌醇转运蛋白基因,其开放阅读框为1 212 bp,编码403个氨基酸,与二穗短柄草中磷脂酰肌醇转运蛋白PITP3(XP_010236107.1)有80.45%的同源性,含有SEC14保守结构域,命名为TaSec14。接种白粉菌后,TaSec14在京411及其近等基因系BJ-1中表达趋势一致,表达量均高于抗病小麦品种Brock。利用病毒介导的基因沉默技术敲减京411中的TaSec14基因后,BSMV∶TaSec14叶片上白粉菌孢子的成功侵染率低于GKP Buffer对照组,而畸形率高于对照组,表明降低TaSec14基因的表达能在一定程度上提高感病小麦京411对白粉菌的抗性。推测TaSec14基因可能在小麦与白粉菌互作过程具有调控作用。     

水分胁迫下内生真菌球毛壳ND35对冬小麦苗期生长和抗旱性的影响

为明确不同水分条件下内生真菌对冬小麦苗期生长和抗旱性的影响,以抗旱型小麦品种山农16和水分敏感型小麦品种山农22为材料,利用荧光定量PCR技术检测小麦干旱诱导基因脱水素wzy2的表达量来了解冬小麦在干旱胁迫下相关基因的表达差异,通过测定相关生理指标与酶活性来判断小麦发育及其在干旱胁迫下的生理响应状况。结果表明,与正常水分ND35组相比,接种球毛壳菌(Chaetomium globosum)ND35的干旱处理组小麦的根冠比、总蛋白含量、脯氨酸含量及丙二醛含量等指标显著提高,小麦叶片含水量和可溶性糖含量有所降低。在干旱处理组中,球毛壳菌ND35可以显著提高小麦山农16的根长和山农22的株高,接种球毛壳ND35的山农16脯氨酸含量、可溶性糖含量、过氧化氢酶活性比对照组均显著提高,丙二醛含量比对照组降低9.0%,但差异不显著;山农22脯氨酸含量和过氧化氢酶活性比对照组显著提高,丙二醛含量和可溶性糖含量比对照组有所降低,但可溶性糖含量差异不显著;相对定量检测数据显示,接种球毛壳ND35后,两种小麦脱水素wzy2基因的表达量较对照组均能够显著提高。综合分析说明内生真菌球毛壳ND35可以促进冬小麦苗期根系和植株发育,小麦提前进入三叶期,增强小麦避旱性,同时提高小麦根系活力,增强小麦耐旱性;提高个体细胞内水分、糖分、脯氨酸含量,降低丙二醛的氧化性损伤,增强过氧化氢酶活性,从而提高两种冬小麦对干旱胁迫的耐受能力;球毛壳ND35促进小麦干旱诱导相关基因wzy2的表达量,进而提高抗旱相关蛋白的表达,从而提高两种冬小麦耐脱水性和对干旱胁迫的适应性。     

利用瞬间表达技术分析小麦抗病相关基因的功能

采用瞬间表达技术分析了TaTBL、TaPK1和TaTST等3个抗病相关基因的功能。首先将这3个小麦抗病相关基因构建入高效表达载体,然后使用基因枪将目标基因和GUS基因载体同时导入到感白粉病小麦品种离体叶片表皮细胞中,用GUS基因标记阳性转化细胞。转化后接种白粉菌孢子,48h后观察转化阳性表皮细胞,研究抗病相关基因表达对白粉菌入侵及吸器形成产生的影响。结果表明,这3个基因在感病小麦品种叶片表皮细胞中的瞬间表达,对白粉菌侵入和吸器形成均有部分抑制作用,在一定程度上增强了表达细胞对白粉菌的抗性。     

多子房性状应用于杂种小麦的研究——Ⅱ．多子房小麦的杂种优势与利用

利用3个多子房小麦与8个普通小麦品种杂交后获得的24个杂种及其相应的亲本材料,对多子房小麦的杂种优势与利用进行了研究。结果表明,F1各性状的杂种优势依次为株高＞穗粒数＞单株产量＞千粒重。单株产量有较强的杂种优势,18个组合超双亲均值,平均均产32．71％,12个组合有超标正优势,幅度为3．41－42．84％。多子房小麦杂种优势的主要表现是穗粒数增多,其生产应用还应注意加强对子房小麦其它农艺性状的改良。     

小麦体内生化物质在抗蚜中的作用

综述了小麦体内生化物质的抗蚜作用 ,主要包括不同抗性品种对麦蚜的影响、小麦体内氨基酸、糖类、酚类物质、生物碱和非蛋白氨基酸等与抗蚜性的关系 ,以及蚜虫对小麦体内抗虫生化物质的诱导作用 ,并提出了深入研究小麦生化物质与抗蚜性关系的前景和意义。     

Quantitative trait loci mapping reveals pleiotropic effect for grain iron and zinc concentrations in wheat

Malnutrition because of the deficiency of minerals such as iron (Fe) and zinc (Zn) afflicts over 2 billion people worldwide. Wheat is a major staple crop, providing 20% of dietary energy and protein consumption worldwide. Breeding wheat with elevated levels of grain Zn and Fe concentrations (GZn and GFe) represents a significant opportunity to increase the intake of these micronutrients for the resource poor people who depend on it as a major source of dietary energy. Synthetic hexaploid wheats (SHWs) have large genetic variation for GZn and GFe, which can be exploited for developing wheat varieties with higher concentrations of these minerals. The objective of this study was to localise genomic regions associated with GZn and GFe, thousand kernel weight (TKW) and test weight (TW) in a mapping population derived from the cross of Seri M82 and the SHW CWI76364. Major quantitative trait loci (QTL) on chromosome 4BS were detected for GZn and GFe; the QTL explained up to 19.6% of the total phenotypic variation for GZn and showed pleiotropic effects on GFe. This indicates that simultaneous improvement of GZn and GFe is feasible. Three and five QTL for TW and TKW were detected, respectively. One of the QTL for TKW was also located on chromosome 4BS. Positive correlations between plant height and GZn/GFe were observed. The 4BS QTL is of great interest for breeding biofortified wheat by means of marker‐assisted selection.     

Variation in noxiousness of different wheat species for celiac patients

Abstract

Peptic-tryptic (PT) digested prolamins from spelt wheat Triticum aestivum ssp. spelta and landraces ERSA 6 and ERSA 8 of farro wheat T. turgidum ssp. dicoccum were found to agglutinate K562(S) cells, and exert strong toxic effects on Caco-2/TC7 cells. Cytotoxicity of spelt prolamins against Caco-2/TC7 cells was greatly reduced by 10-mer peptide QQPQDAVQPF. By contrast, the PT digests from monoccum wheat (Triticum monococcum) and farro landraces Prometeo, L5563, L5540 and L5558 did not exhibit any negative effects on K562(S) and Caco-2/TC7 cells. Toxic genotypes ERSA 6 and ERSA 8 were found to share the same gliadin pattern, which was absent in inactive landraces. Monococcum, farro and spelt wheats differed from each other in their responses to antibodies specific for 13-mer cytotoxic sequence FPGQQQPFPPQQP and 10-mer peptide QQPQDAVQPF. This latter sequence was found to occur in high amounts in common wheat line FG, Phaseoulus vulgaris, Ph. coccineus and Lens culinaria.     

利用回交法与Wx基因分子标记辅助选择培育糯性小麦

以中国春糯性位点全套近等基因系为研究材料,对小麦Wx基因的6个STS标记和1个CAPS标记进行了筛选。改良PCR扩增条件以及产物检测方式后,从这些标记中筛选出3个标记,包括鉴定Wx-A1、Wx-D1位点的2个共显性STS标记和Wx-B1位点的1个显性STS标记,用于本研究中糯性小麦的分子标记辅助育种。在育种过程中,首先配制全糯材料“98Y1441”与推广品种“川育12”的杂交组合,采用籽粒碘染法从其F2种子中选择全糯基因型个体与回交亲本川育12杂交,如此反复自交、回交,历经数代异地加代繁殖得到BC5F2代回交改良群体。利用上述3个分子标记从该群体中筛选出了8种Wx基因型,经卡方检验,其分离比符合3对基因的分离比例,其中基因型为aabbdd的植株有2株,直链淀粉含量分别为1.81%和0.82%,为全糯小麦;基因型为AAbbdd, aabbDD的部分糯性植株各有1株,直链淀粉含量分别为15.24%和17.57%。研究中获得的BC5 F2代群体的农艺性状接近回交亲本,并明显优于全糯材料“98Y1441”,表明采用回交法与Wx基因分子标记辅助选择相结合,有助于培育高产、优质的全糯和部分糯小麦。     

Chemical and Nutritional Properties of Hypoallergenic Wheat Flour

The chemical and nutritional properties were investigated of hypoallergenic wheat flour (HWF) prepared by the cellulase-actinase treatment. HWF was composed mainly of oligopeptides and free amino acids, and its average molecular weight was lower than 1,000. Feeding tests on rats showed that, with respect to the PER, GOT and GPT activities and other nutritional indices, the HWF diet was almost equivalent to the control diet which had been prepared from normal wheat flour (NWF). No abnormality was apparent in the main organs after the HWF diet had been fed for 3 weeks. The small intestinal absorption of the HWF diet was found normal by measuring the free amino acid concentration in the intestinal tract and in the portal vein plasma. These data suggest that te absorption of amino acids from the HWF diet was comparable with or more efficient than that from a simulated free amino acid diet.     

利用SSR标记分析云南、西藏和新疆小麦的遗传多样性

用185对SSR引物对52份中国西部特有小麦的遗传多样性进行了研究分析。在31份云南小麦材料中,共检测到488个等位变异,每一个SSR引物可检测到1至9个等位变异,平均为2.64个;平均PIC值为0.2764。在15份西藏小麦材料中,共检测到472个等位变异,每个引物可扩增出1到8个等位变异,平均为2.55个;平均PIC值为0.3082。在6份新疆小麦材料中,共检测到308个等位变异,每一个SSR引物可检测1到5个等位变异,平均为1.66个;平均PIC值为0.1944。185对SSR引物在云南、西藏和新疆小麦的21条染色体、7个部分同源群和3个染色体组上检测到的等位位点的多态性存在明显差异。云南、西藏和新疆小麦均以3B染色体较高,而1D染色体最低;在7个部分同源群中,均以第三部分同源群最高,第六部分同源群最低;在A、B和D染色体组上,均以B染色体组最高,D染色体组最低,A染色体组居中。利用185对SSR引物计算了云南、西藏和新疆小麦群体内及其群体间的遗传距离(GD)和平均遗传距离,结果显示,西藏小麦和云南小麦群体内的平均遗传距离要高于新疆小麦,而云南小麦和西藏小麦间的平均遗传距离低于两者与新疆小麦的平均遗传距离。聚类分析结果也表明,云南小麦和西藏小麦的亲缘关系较近,但两者与新疆小麦的亲缘关系相对较远。     

小麦新型不育类型利用潜力分析

K、L、Sh、T、A型 5类小麦杂种 F1研究表明 :1 K、L、Sh、T4类细胞质对杂种 F1不育的恢复度和单株产量均存在不同程度的不良效应 ;2不育系易恢复性能为 K>L≥ Sh>T型 ;3 K型不育系恢复度高的一个重要原因在于小穗中部小花结实性好 ;4研究 K、L、Sh型恢复度时 ,利用国际法表示恢复度较为合理 ;5F1单株籽粒产量普遍存在优势 ,平均超双亲杂种优势为 8.57% ,具有 1 5%以上的杂种组合占总组合 2 3.33%。单株籽粒产量优势为 A>K>Sh>L>T;6产量构成因素超双亲优势为千粒重 >单株穗数 >单穗粒数 ,其中千粒重优势为 K、L、Sh≥ A>T,单穗粒数优势为 A>K>L>Sh>T,单株穗数优势为 A>L>K>Sh>T;7K、L、Sh比 T型细胞质不育类型具有更大利用潜力。     

一种室内饲养麦蚜的方法

介绍利用水培麦苗大量饲养麦蚜的技术。在不补充营养液的条件下麦苗可以维持10~15d,一般在饲养条件下可以1周换1次麦苗。小麦种子在经过24h浸种后,平铺在底部垫有滤纸的直径9cm的培养皿中,在25℃,4d后就可以接种麦蚜。适宜的试样条件为温度在18~25℃,相对湿度50%~70%,光周期为17hr∶7hr,饲养1代大约需要5~9d时间,每皿可养麦蚜500头以上。经过40代以上的连续饲养,蚜虫体重和每蚜产幼蚜数量没有明显降低趋势。