基因组分析与小麦抗病育种

系统总结了南京农业大学细胞遗传研究所近 2 0多年来利用基因组分析方法培育从簇毛麦 (Haynaldiavil losaSch .)、大赖草 (LeymusracemosusLam .)、鹅观草 (RoegneriakamojiC .Koch)和纤毛鹅观草 (R .ciliaris (Trin .)Nevs ki)导入白粉病和赤霉病抗性的小麦种质的研究进展。利用染色体C_分带、基因组原位杂交、分子标记 (特别是RFLP)等技术与非整倍体分析相结合对所创制的种质进行了系统分析与鉴定。还对所培育的小麦种质在育种实践和理论研究中的潜在价值及相关问题进行了讨论     

大穗多花种质B46的选育及细胞遗传学鉴定

利用普通小麦(Triticum aestivum L.)7182与华山新麦草(Psathyrostachys huashanica)杂交、回交和自交,经多代选育出能够稳定遗传的大穗多花种质B46.对B46进行形态学观察及其细胞学检测与GISH鉴定.结果表明,B46形态学特征表现大穗多花特性,穗长12 cm左右,小穗达23个,小穗粒数平均6个;其根尖细胞染色体计数为2n=44;根尖原位杂交(GISH)及减数分裂中期Ⅰ染色体的基因组原位杂交(GISH)显示,B46附加1对来自于华山新麦草的同源染色体.由此可以确定B46为小麦-华山新麦草的二体异附加系,其综合农艺性状优于小麦亲本7182,可作为培育高产小麦品种的优良种质材料.     

小麦种质对麦长管蚜的抗性鉴定与评价

2002-2005年连续4年,选用蚜情指数法对小麦种质进行麦长管蚜田间自然感蚜抗性鉴定,从2000份小麦种质中筛选出不同抗性材料34份,占总鉴定材料的1.7%,其中高抗种质5份、抗性种质9份、中抗种质20份。利用苗期室内接虫法,对部分抗感小麦种质进行鉴定,结果表明,苗期的抗性表现与成株期基本一致。对杂交组合临远207(抗)×Witchita(感)的F1、F2的抗性遗传分析表明,临远207对麦长管蚜的抗性由1对显性单基因控制。     

巨穗小麦种质中外源遗传物质的细胞遗传学和分子生物学鉴定

利用C分带、基因组原位杂交并结合分子生物学手段,对12份巨穗小麦种质材料中的外源遗传物质进行了检测.结果表明,12份材料染色体数均为42,其中5份材料均具有一对小麦-黑麦(Triticum aestivum-Secalecereal)1BL/1RS易位染色体和一对中间偃麦草(Agropyron intermedium Garten)染色体、3份材料只具有一对中间偃麦草染色体、3份材料只具一对1BL/1RS染色体、1份材料无1BL/1RS和中间偃麦草染色体.进一步细胞学分析表明,此中间偃麦草染色体代换了普通小麦(Triticum aestivum L.)中的2D染色体,因其良好的同源补偿性,表示为2Ai.同时对2Ai在巨穗小麦种质中存在的遗传学意义及小麦遗传改良中的应用进行了讨论.     

小麦A，B和D基因组同源DNA序列在进化过程中的演变研究

选取已定位的大麦1H染色体的STS标记NWG913为引物,在普通小麦（Tritium aestivum L.）及其4个可能的起源种乌拉尔图小麦（T.urartu T.)、栽培一粒小麦（T.monococcum.L)栽培二粒小麦（T.dicoccum S.）、方穗山羊草（Ae.squarrosa L.)上特异性扩增。扩增产物克隆测序后对其进行序列分析,由序列差异的程度来确定这几个物种之间的亲缘关系。实验结果表明,普通小麦（Tritium aestivum L.)的A基因组此段序列与乌拉尔图小麦（T.urartu T.)、栽培一粒小麦（T.monococcum L.)、栽培二粒小麦（T.dicoccum S.)A基因组此段序列完全相同;普通小麦的D基因组此段序列与方穗山羊草（Ae.squarrosa L.)也完全相同;普通小麦的B基因组此段序列和栽培二粒小麦B基因组此段序列有0．61％的差异。研究结果一方面对现有的普通小麦A、B、D基因组起源和进化理论给予了分子水平上的证明,同时也揭示了同一物种不同的基因组化进化速度存在差异。     

普通小麦-纤毛鹅观草染色体异附加系的分子标记鉴定

随机选取定位于小麦和大麦7个部分同源群上的135对EST、27对STS和253对SSR引物对24个可能的普通小麦-纤毛鹅观草二体异附加系的基因组DNA进行扩增。结果表明, 55对引物在亲本普通小麦中国春、Inayama Komugi、纤毛鹅观草和Inayama Komugi-纤毛鹅观草双二倍体间有多态性扩增, 其中31对引物可以在异附加系中扩增到纤毛鹅观草特异条带。根据PCR扩增结果, 异附加系07K02、07K06、07K39、07K201、07K202、07K255和07K256所添加的纤毛鹅观草染色体归属小麦第1部分同源群; 07K07、07K08、07K09、07K11、07K14和07K17所添加的纤毛鹅观草染色体归属小麦第2部分同源群; 07K15、07K16、07K21和07K47所添加的纤毛鹅观草染色体归属小麦第6部分同源群。     

小麦-鹅观草第一部分同源群染色体渗入系鉴定与基因组归属分析

鹅观草（Roegneria kamoji,2n=42,SSHHYY）是小麦异源六倍体野生近缘种,对小麦赤霉病具有良好抗性,是改良小麦赤霉病抗性的重要遗传资源。通过远缘杂交,将鹅观草第一部分同源群染色体上的抗赤霉病基因Fhb6导入普通小麦。由于第一部分同源群染色体包含1S、1H和1Y三条染色体,为研究这些同源染色体对小麦赤霉病抗性的影响,筛选出4个鹅观草第一部分同源群染色体特异分子标记,通过PCR扩增鹅观草属不同野生种的基因组DNA,明确了抗赤霉病Fhb6基因位于鹅观草1Y#1染色体。进一步利用分子细胞遗传学技术从中国春与鹅观草的后代中选育出5份涉及鹅观草1Y#2和1S#2染色体的渗入系材料。其中：21RK?1为二体异代换系DS1Y#2(1A),21RK?2为二体异代换系DS1S#2（1D）,21RK?3为二体异附加系DA1S#2,21RK?4为1S#2和TW·1S#2S的双单体附加系,21RK?5为纯合TW·1S#2S易位系。这些新种质为小麦抗赤霉病基因的发掘及遗传改良奠定了基础。     

纤毛鹅观草的研究与利用

纤毛鹅观草属于禾本科、小麦族、小麦亚族的鹅观草属,是鹅观草属中最常见的一个种。介绍了纤毛鹅观草的形态及分布,分析了纤毛鹅观草的优良性状及其利用价值,着重探讨了纤毛鹅观草在小麦遗传育种中的相关应用研究进展。     

巨穗小麦种质中外源遗传物质的细胞遗传学和分子生物学鉴定

利用C分带、基因组原位杂交并结合分子生物学手段,对12份巨穗小麦种质材料中的外源遗传物质进行了检测。结果表明,12份材料染色体数均为42,其中5份材料均具有一对小麦-黑麦(Triticum aestivum-Secale cereal)1BL／1RS易位染色体和一对中间偃麦草(Agropyron intermedium Garten)染色体、3份材料只具有一对中间偃麦草染色体、3份材料只具一对1BL／1RS染色体、1份材料无1BL／1RS和中间偃麦草染色体。进一步细胞学分析表明,此中间偃麦草染色体代换了普通小麦(Triticum aestivum L.)中的2D染色体,因其良好的同源补偿性,表示为2Ai。同时对2Ai在巨穗小麦种质中存在的遗传学意义及小麦遗传改良中的应用进行了讨论。     

小麦赤霉病新抗源的发掘与抗性位点的检测分析

小麦赤霉病是由禾谷镰刀菌引起的世界性重要病害,发掘优异的抗性种质资源、培育抗病品种是持续防治赤霉病最经济且环境友好的措施。为发掘新的赤霉病抗源,本研究于2017—2021年在弥雾保湿大棚中,采用单花滴注法对642份小麦种质资源的赤霉病抗扩展性进行鉴定,同时利用已知抗赤霉病基因/位点Fhb1~Fhb7的分子标记对筛选出的抗性种质基因型进行分析。结果表明,不同年份间赤霉病病小穗率的相关性均达到极显著水平。筛选到3年及以上赤霉病抗性优于扬麦158的种质81份,主要来自长江中下游麦区,其中33份种质连续4年抗性优于扬麦158;筛选到3年及以上抗性与苏麦3号相当的种质9份,分别为望水白、Grandin、浩麦1号、剑子麦、魁小麦、农林26、软秆洋麦、苏麦2号和武农6号,其中剑子麦、软秆洋麦、苏麦2号和Grandin连续4年抗性与苏麦3号相当。对抗性种质携带的抗赤霉病基因/位点进行分析发现,浩麦1号、冀师7225-28、南农13Y110、石优17和武农6号不携带任何已知抗赤霉病基因/QTL,为小麦抗赤霉病研究和品种培育提供了新的种质资源和理论依据。     

长穗偃麦草优异基因的染色体定位及应用

长穗偃麦草比较公认的有2个种,即二倍体长穗偃麦草(Thinopyrum elongatum,2n=2X)和十倍体长穗偃麦草(Thinopyrum ponticum,2n=10X),是重要的小麦近缘种,具有抗病、抗寒、抗旱、耐盐碱等优良性状。因其基因组中蕴含许多对小麦品种改良极为有用的基因,且易与小麦杂交等优势,多年来长穗偃麦草一直作为小麦遗传改良的优良种质资源而备受关注。本文对长穗偃麦草的基因组研究及其在小麦的抗逆、抗病和提高光合能力、产量及高分子量谷蛋白(HMW-GS)含量等方面的应用做了综述,为其基因组中优异基因的进一步开发和利用提供了理论依据。     

Cytogenetic and molecular identification of three Triticum aestivum-Leymus racemosus translocation addition lines

Chromosome 2C from Aegilops cylindrica has the ability to induce chromosome breakage in common wheat （Tritivum aestivum）. In the BC1F3 generation of the T. aestivum cv. Chinese Spring and a hybrid between T. aestivum-Leymus racemosus Lr.7 addition line and T. aestivum-Ae, cylindrica 2C addition line, three disomic translocation addition lines （2n = 44） were selected by mitotic chromosome C-banding and genomic in situ hybridization. We further characterized these T. aestivum-L, racemosus translocation addition lines, NAU636, NAU637 and NAU638, by chromosome C-banding, in situ hybridization using the A- and D-genome-specific bacterial artificial chromosome （BAC） clones 676D4 and 9M13; plasmids pAsl and pSc119.2, and 45S rDNA; as well as genomic DNA of L. racemosus as probes, in combination with double ditelosomic test cross and SSR marker analysis. The translocation chromosomes were designated as T3AS-Lr7S, T6BS-Lr7S, and T5DS-Lr7L. The translocation line T3AS-Lr7S was highly resistant to Fusarium head blight and will be useful germplasm for resistance breeding.     

兼抗白粉、条锈病小偃麦渗入系CH7124抗性遗传及细胞学鉴定

CH7124是通过八倍体小偃麦TAI8335与感病小麦杂交、回交育成的兼抗白粉病、条锈病的小偃麦种质系。利用抗性接种鉴定、细胞学和基因组原位杂交(GISH)技术相结合的方法,对CH7124的抗性来源、遗传方式及细胞学特征进行了分析和鉴定。结果表明,CH7124在苗期和成株期对条锈菌系CYR29、CYR31、CYR32、CYR33和白粉菌系E09、E20、E21、E26表现为免疫或近免疫,其抗性来自中间偃麦草,受1对显性核基因控制;CH7124的根尖细胞染色体数目为2n=42,花粉母细胞减数分裂中期I(PMC MI)绝大多数细胞内可观察到21个二价体,平均配对构型为2n=0.30 I+20.79 II+0.04 III;与普通小麦中国春、绵阳11的杂种F1中,有80%以上的花粉母细胞可观察到2n=21Ⅱ的染色体构型,其平均配对构型均为2n=21II。说明CH7124具有与普通小麦相似的染色体结构和规则的配对构型。由于利用以中间偃麦草总DNA为标记探针的原位杂交未观察到可见的外源DNA杂交信号,进一步证明CH7124是一个小麦-中间偃麦草的隐形异源渗入系。     

Molecular cytogenetic characterization of Thinopyrum intermedium-derived wheat germplasm specifying resistance to wheat streak mosaic virus

Thinopyrum intermedium is a promising source of resistance to wheat streak mosaic virus (WSMV), a devastating disease of wheat. Three wheat germplasm lines possessing resistance to WSMV, derived from Triticum aestivum×Th. intermedium crosses, are analyzed by C-banding and genomic in situ hybridization (GISH) to determine the amount and location of alien chromatin in the transfer lines. Line CI15092 was confirmed as a disomic substitution line in which wheat chromosome 4A was replaced by Th. intermedium chromosome 4Ai?2. The other two lines, CI17766 and A29-13-3, carry an identical Robertsonian translocation chromosome in which the complete short arm of chromosome 4Ai?2 was transferred to the long arm of wheat chromosome 4A. Fluorescence in situ hybridization (FISH) using ABD genomic DNA from wheat as a probe and S genomic DNA from Pseudoroegneria stipifolia as the blocker, and vice versa, revealed that the entire short arm of the translocation was derived from the short arm of chromosome 4Ai?2 and the breakpoint was located at the centromere. Chromosomal arm ratios (L/S) of 2.12 in CI17766 and 2.15 in A29-13-3 showed that the translocated chromosome is submetacentric. This translocated chromosome is designated as T4AL?? 4Ai?2S as suggested by Friebe et al. (1991).     

Development and molecular cytogenetic analysis of wheat-Haynaldia villosa 6VS/6AL translocation lines specifying resistance to powdery mildew

Several Triticum aestivum L.-Haynaldia villosa disomic 6VS/6AL translocation lines with powdery mildew resistance were developed from the hybridization between common wheat cultivar Yangmai 5 and alien substitution line 6V(6A). Mitotic and meiotic C-banding analysis, aneuploid analysis with double ditelosomic stocks, in situ hybridization, as well as the phenotypic assessment of powdery mildew resistance, were used to characterize these lines. The same translocated chromosome, with breakpoints near the centromere, appears to be present in all the lines, despite variation among the lines in their morphology and agronomic characteristics. The resistance gene, conferred by H. villosa and designated as Pm21, is a new and promising source of powdery mildew resistance in wheat breeding.This research was supported by grants from the National High-Tech R and D Program and the National Science and Technology Commission     

小麦改良的可利用资源：黑麦抗病基因

黑麦(Secale cereale)蕴藏着丰富的抗病基因,是改良小麦抗性的重要资源,黑麦抗病基因的导入一直是小麦育种的重要研究课题。本文综述了黑麦抗病基因的染色体定位、分子标记研究和含黑麦抗病基因的小麦种质资源在我国小麦育种中的应用,对应用中存在的问题进行了分析,并对今后的研究方向进行了展望。     

利用普通小麦与近缘属间的复合杂交创造小麦新种质

利用永368(普通小麦)与春品-11(白壳、六倍体小黑麦) 、人工合成小麦双二倍体、柱穗山羊草进行复合杂交,采用系谱法,按照宁夏小麦品种选育目标,经过连续十年的选择,培育出10个稳定优良品系,分别为春节1、2、3、4、5、6号和春山1、2、3、4号.它们与宁夏目前生产上的主栽品种宁春4号所属的遗传类群不同,品质也有明显改进.染色体组原位杂交和醇溶蛋白电泳鉴定结果表明,新创造的7个选系是黑麦染色体1B/1R易位系,另外一个品系是涉及黑麦其他染色体的易位系.     

小麦抗白粉病基因Pm21的分子鉴定和标记辅助选择

利用小麦抗白粉病基因Ｐｍ２１的ＲＡＰＤ标记、ＳＣＡＲ标记和荧光源位杂交技术对小麦抗病育种材料中的抗白粉病Ｐｍ２１基因进行了分子鉴定和标记辅助选择。