含有抗白粉病基因的黑麦染色体小片段向小麦的转移

利用感白粉病的小麦品种绵阳11的纯系和黑麦自交系R12杂交, 在其单体附加系自交后代的BC₁F₅株系中选择小麦－黑麦异源易位系。根据已报道的黑麦特异重复序列pSc20H设计了一对特异引物, 用PCR方法鉴定了300个单体附加系的自交BC₁F₅株系,发现其中70个株系含有黑麦染色体成分。一个来源于6R单体附加系的小麦株系96Ⅱ691-830-98表现了对白粉病的高度抗性, PCR方法鉴定证明其含有黑麦染色体成分。对该株系作进一步的基因组原位杂交(GISH)鉴定, 证明它的一对染色体的端部含有黑麦染色体的小片段。这一结果指出, 含有抗白粉病基因的黑麦染色体6R小片段被引入了小麦。研究表明利用单体附加诱导染色体小片段易位是一种有效的方法。利用PCR和GISH原位杂交相结合的方法可提高检测外源染色体小片段的准确性和选择效率。     

远缘杂交不需幼胚培养的节节麦基因型

六倍体普通小麦(Triticum aestivum L.)是由四倍体小麦(T.turgidum L.)与二倍体节节麦(Aegilops tanschii Coss.)天然杂交然后通过染色体自然加倍形成的异源多倍体.这一起源过程是自然条件下天然发生的,它的发生需要具备一个条件:四倍体小麦与节节麦的天然杂交种子在自然条件(没有幼胚培养等)下能够正常发芽出苗.我们从22份节节麦中发现来自中东的节节麦AS60在不采用幼胚培养等人工辅助条件下,仍然很容易与四倍体小麦和普通小麦产生有生活力的杂种植株.AS60与四倍体小麦的杂交种子有50.0%(反交)及57.1%(正交)的种子,而AS60与六倍体普通小麦的杂交种子则有45.5%不需幼胚培养等措施能够正常发芽、生长.AS60的这一特征正是普通小麦起源过程需要的条件.最后探讨了这一发现对小麦遗传改良和对普通小麦起源演化研究的意义.     

小麦族中含St染色体组物种的特异分子标记的建立

以拟鹅观草(Pseudoroegneria spicata)、偏凸山羊草(Aegilops ventricosa)、二倍体簇毛麦(Dasypyrum villosum)、荆州黑麦(Secale cereale cv. Jingzhou rye)、普通小麦中国春(Chinese Spring)等15个物种为材料, 用200条10碱基随机引物进行RAPD分析, 筛选到拟鹅观草基因组中1个542 bp的特异DNA片段(GenBank登录号为DQ992032), 命名为OPH11542。根据OPH11542设计特异引物, 对小麦族物种进行PCR扩增, 发现拟鹅观草可以扩增出OPH11542以及分子量分别为742 bp (GenBank登录号为DQ992033, 记为OPH11742)和743 bp (GenBank登录号为EF014218, 记为OPH11743)的DNA片段, 而其他材料均未扩增出这3个片段。经序列比对结合多个软件的分析结果认为该3个片段为同一类新重复序列。利用特异引物对15份含St染色体的物种进行扩增, 发现含StY染色体组的物种均能扩增出OPH11742或OPH11743, 而含StH染色体组的物种均能扩增出OPH11542。这表明St染色体组在与其它染色体组组合形成多倍体的过程中往往会出现不同程度的重组或修饰。OPH11542、OPH11742和OPH11743可以作为检测St染色体的分子标记。     

小麦叶锈病新抗源筛选

小麦叶锈病是小麦生产的主要病害之一,发病严重时往往导致大幅度减产。叶锈菌生理小种的变异易导致抗病基因抗性的丧失,因此不断获得新抗源对小麦抗病育种至关重要。小麦近缘植物中含有丰富的小麦育种所需的抗病基因。本研究从小麦-近缘植物双二倍体、附加系、代换系或易位系等创新种质中筛选出小麦叶锈病新抗源,为利用这些新抗源打下基础。苗期对116份供试材料人工接种美国堪萨斯州流行的小麦叶锈菌混合生理小种 (Lrcomp) ,其中部分材料人工接种09-9-1441-1等5个中国当前流行的叶锈菌生理小种进行抗性鉴定,筛选获得新抗源。116份种质中,31份免疫、近免疫或高抗Lrcomp。含有希尔斯山羊草、尾状山羊草、拟斯卑尔脱山羊草、两芒山羊草、卵穗山羊草、沙融山羊草、柱穗山羊草、顶芒山羊草、小伞山羊草、偏凸山羊草、中间偃麦草、茸毛偃麦草、长穗偃麦草、粗穗披碱草、栽培黑麦、非洲黑麦、提莫菲维染色质的部分种质免疫或高抗Lrcomp,而含二角山羊草、无芒山羊草、沙生冰草、多年生簇毛麦和一年生簇毛麦染色质的种质表现中感至高感Lrcomp。希尔斯山羊草4S染色体、尾状山羊草C#1和D#1染色体和两芒山羊草、顶芒山羊草中可能含有未被报道的抗Lrcomp的新基因,值得进一步向小麦转育。小麦-粗穗披碱草1HtS.1BL罗伯逊易位系对Lrcomp及 09-9-1441-1和09-9-1426-1等5个中国当前流行叶锈菌生理小种近免疫,值得利用染色体工程等方法获得小片段抗病易位系应用于我国小麦抗叶锈育种。     

黑麦基因组特异DNA片段的分离与SCAR标记的建立

以2个栽培黑麦、2个野生黑麦和4个普通小麦为材料,从200条10碱基RAPD随机引物中筛选出1条引物H11。H11在小麦中有1条低拷贝扩增,而在黑麦中却有极高拷贝的扩增。对H11在黑麦中的高拷贝片段进行克隆、测序,得其全长679 bp,记作OPH11679。根据OPH11679设计特异PCR引物H11-F和H11-R,对小麦族其它物种和含黑麦染色质的物种进行验证,结果发现仅含黑麦染色质的物种能扩增出长为643 bp的片段(命名为pScH643),这表明该片段为黑麦所特有。用H11-F和H11-R对1套中国春-Imperial黑麦附加系等进行扩增,结果显示pScH643片段分布在黑麦整套染色体上,这一结果在小麦-黑麦异源材料的分析中得到进一步验证。即表明pScH643片段可作为SCAR标记用于含黑麦染色质材料的检测。     

六倍体小黑麦×六倍体小麦杂交后代中染色体遗传与结构变异鉴定

六倍体小黑麦是普通小麦品种遗传改良的重要基因资源,可以拓宽小麦的遗传基础。本研究以六倍体小黑麦为供体向普通小麦转移黑麦染色质,以探明六倍体小黑麦×六倍体小麦杂交、回交后代的染色体遗传特性,为小黑麦种质材料的后续研究和利用奠定基础。以六倍体小黑麦16引171为母本,六倍体小麦川麦62为父本配制杂交及回交组合,利用非变性荧光原位杂交技术(non-denaturing florescence in situ hybridization,ND-FISH)对F1、BC1F1和BC1F2植株进行细胞学跟踪鉴定。结果表明,杂种F1回交结实率为2.61%;BC1F1植株2R染色体传递频率最高;BC1F2植株中黑麦染色体在后代的传递率为6R>4R>2R,小麦背景中5B-7B相互易位染色体在BC1F2植株中表现出严重偏分离。在BC1F1和BC1F2植株中观察到24种结构变异染色体,包括染色体片段、等臂易位染色体、易位染色体以及双着丝粒染色体,且部分BC1F2植株的种子表现粒长和千粒重均优于六倍体小麦亲本川麦62。因此,在利用六倍体小黑麦作为桥梁向普通小麦导入黑麦遗传物质时,应尽量采取多次回交的...     

用SON-PCR快速获得长鞭红景天CHS基因全长及其序列分析

采用单侧寡聚核苷酸嵌套PCR（SON—PCR）方法,从长鞭红景天中扩增得到查尔酮合成酶基因（chalcone synthase,CHS）,命名为Rhchs,其序列全长为2443bp,包括682bp的启动子区、957bp的开放阅读框和3’UTR区。预测序列编码381个氨基酸,其氨基酸组成与其他已知的高等植物的查尔酮合成酶具有很高的同源性,与葡萄、山茶花、杜鹃和牵牛的同源性分别为87％、87％、86％和85％。且大部分氨基酸序列保守。序列分析表明,在启动子区域也找到了TATA—box、W—box、G—box like等顺式作用元件。     

手掌参内质网膜转运通道蛋白基因GcSec61β的克隆与表达

从高原耐寒珍稀植物手掌参(Gymnadenia conopsea)中克隆了一个编码107个氨基酸、长为621bp的全长cDNA序列。序列分析表明,它与真核生物内质网(ER)转运蛋白通道亚基Sec61β基因具有高度的相似性,命名为GcSec61β。进化分析的结果表明GcSec61β与拟南芥和水稻等Sec61β基因的遗传关系最近。经半定量RT-PCR检测得知,GcSec61β基因在手掌参幼芽和叶中均有表达,其表达量受低温诱导。GcSec61β基因的原核表达具有明显增加细菌耐低温特性。     

小麦新抗源CH5383抗条锈病基因的遗传分析及分子定位

CH5383是新育成的源于中间偃麦草的渗入系,对小麦条锈病和白粉病均表现免疫。为明确其抗性来源、遗传方式和抗病基因在染色体上的位置,将CH5383的系谱材料及其与高感条锈病品种(系)杂交的F1、F2和F2:3家系群体进行条锈病抗性鉴定。结果表明,CH5383对条锈病的抗性源于中间偃麦草,对条锈病生理小种CYR32的抗性由一对显性核基因控制,将此基因暂时命名为YrCH5383。从476对SSR引物中筛选到3对引物Xgwm108、Xbarc206和Xbarc77与抗病基因连锁,遗传距离分别是8.2 cM、10.7 cM和13.6 cM。根据这两对标记在染色体上的位置,将抗病基因定位到3B染色体的长臂上。3B染色体的长臂还未见有正式命名的抗条锈病基因的报道,推测YrCH5383可能是一个源于中间偃麦草的新抗条锈病基因。     

1RS-7DS.7DL小麦-黑麦小片段易位系的鉴定

黑麦(Secale cereale L., RR)是改良普通小麦(Triticum aestivum L., AABBDD)的重要基因资源,将黑麦优异基因转移到普通小麦中,是小麦品种改良的有效途经之一。文章将四川地方品种蓬安白麦子(T. aestivum L., AABBDD) 与秦岭黑麦(S. cereale cv. Qinling, RR)杂交,染色体自动加倍获得八倍体小黑麦CD-13(AABBDDRR);通过顺序FISH和GISH分析,发现该八倍体小黑麦1RS端部与7DS的端部发生相互易位,是一个携带1RS-7DS.7DL小麦-黑麦小片段易位染色体的八倍体小黑麦。利用八倍体小黑麦CD-13与四川推广小麦品种川麦42杂交、连续自交,获得包含60个株系的F₅群体;对F₅群体的58个株系进行GISH和FISH分析发现,其中13个株系含有1RS-7DS.7DL小片段易位染色体。在这13个株系中,株系811染色体数目为2n=6x=42,是稳定的1RS-7DS.7DL小片段易位系;并且1RS特异分子标记和醇溶蛋白分析表明,1RS-7DS.7DL易位染色体1RS小片段的断裂点位于分子标记IB267-IAG95之间,不包含编码黑麦碱蛋白的Sec-1位点;同时1RS-7DS.7DL小片段易位系的千粒重与川麦42相当,远远高于八倍体小黑麦CD-13,对千粒重无负作用。因此,1RS-7DS.7DL小麦-黑麦小片段易位系可作为进一步深入研究1RS小片段上的优异基因及其遗传效应的重要材料。