67份美国小麦种质资源的HMW-GS组成与品质分析

为了挖掘新的种质资源,对引自美国的67份小麦种质材料进行了高分子量麦谷蛋白亚基组成与品质性状分析。HMW-GS组成分析表明,在供试材料中共检测到20种亚基类型和25种亚基组合,表明这批材料的遗传多样性较高。在GluA1位点上,亚基1与2*的出现频率分别为16.4%与35.8%;Glu-B1位点有9个等位变异,其中出现频率最高的为7+9亚基对(47.8%);Glu-D1位点有8个等位变异,以5+10亚基对为主要类型,出现频率高达74.6%。在Glu-B1位点上发现3个不常见亚基7*、8*、8**和3个未知亚基a、b、c,还发现1个未知亚基,暂时将其标记为5*,可能位于Glu-D1位点上。亚基组合类型中,"null,7+8,5+10"的出现频率最高,为22.4%。亚基评分在5~10分之间,平均8.2分,得分在8分及其以上的材料有42份(62.69%),其中得10分的材料有9份(13.43%)。利用DA7200近红外成分分析仪对这批小麦材料的品质性状进行初步分析,结果表明其品质指标较低。这67份美国小麦材料含有的优质亚基比例较高,可作为中间材料以改良我国黄淮麦区小麦品种的亚基组成。     

小麦盐胁迫相关基因TabHLH13的克隆与分析

在对小麦全长cDNA克隆进行大规模测序及转录因子功能研究过程中,筛选到一个与盐胁迫相关的bHLH转录因子基因,将其命名为TabHLH13。TabHLH13的全长cDNA序列为1072 bp,开放阅读框为720 bp,编码一个具有240个氨基酸残基的bHLH转录因子;对TabHLH13的基因组和cDNA序列比较分析表明该基因包括5个外显子和4个内含子;同源序列分析发现,TabHLH13与来自大麦和短柄草中的bHLH蛋白序列相似性最高,分别为96.2%和90.5%;电子定位发现TabHLH13位于小麦第7同源群的7DL上;亚细胞定位结果表明,TabHLH13编码一个定位在细胞核中的蛋白;组织表达特性分析表明该基因在小麦根、茎、叶、颖壳、雌蕊和花药中均有较强的表达;半定量RT-PCR与qRT-PCR结果表明TabHLH13是一个受盐胁迫诱导表达的基因。     

小麦大面积种植品种与骨干亲本的遗传差异解析

为了解小麦大面积种植品种和育种骨干亲本的遗传差异特点,利用分布于小麦全基因组的428个SSR标记对4个大面积种植品种和4个骨干亲本进行了比较分析。结果表明,8个材料间的遗传距离变异范围为0.460~1.126,平均0.876,其中骨干亲本间的平均遗传距离(0.955)高于大面积种植品种(0.718)。骨干亲本中检测到的等位变异数较大面积种植品种高16.4%,前者的平均等位变异(2.90)也略高于后者(2.43)。从不同基因组和染色体来看,骨干亲本在A、B和D基因组上及19对染色体(除了2D和6D)的平均等位变异均高于大面积种植品种。以上分析表明骨干亲本的遗传异质性高于大面积种植品种。进一步比较二者的分子差异,发现骨干亲本中有518个特有等位变异(在大面积品种中没有出现),其中Xwmc513和Xbarc59为骨干亲本共有位点,大面积品种中也检测到315个特有等位变异,其中Xp3029、Xwmc235、Xgwm518、Xgdm43、Xbarc146和Xcfd80为共有位点。前人研究表明骨干亲本的一些染色体区段传递给了大面积种植品种,在它们的形成中发挥了重要作用。本研究发现的特异位点可能是遗传研究中除了骨干亲本重要位点之外的一些需要重点关注的基因组区域,进一步研究有助于解析一个品种是被大面积推广利用或成为骨干亲本的形成原因。     

小麦转录因子TaWRKY74-c和TaWRKY74-d基因的克隆及基于生物信息学的功能分析

WRKY基因是近年来研究较为广泛的植物转录因子,目前许多物种中都克隆出WRKY基因。近年来,小麦中也有WRKY基因被克隆,但是由于对WRKY基因生物信息学分析不足,导致研究带有一定的盲目性。本试验以小麦品种扬麦158叶片为材料,分离了2个WRKY基因,分别编码344个和371个氨基酸,与GenBank数据库中的TaWRKY74基因高度同源,命名为TaWRKY74-c和TaWRKY74-d。蛋白质保守结构域分析表明,2个基因都含有1个WRKY保守结构域,属于Ⅲ类WRKY转录因子家族。定量PCR分析表明TaWRKY74-c和TaWRKY74-d在小麦的叶片、花和茎中均表达,且在茎中的表达量最多,在花中的表达量最少。采用Genevestigator转录组分析工具,对基因在331种环境条件(如逆境、病害、激素等刺激)、10个发育时期(如苗期、孕穗期等)和21种组织器官(如根、花、叶等)中的表达进行了分析,结果表明,该基因在小麦不同发育时期和组织器官中都有表达,且在植物遭受低温、病原体侵染等环境因子处理下,表达量发生显著改变,预示可能参与到这些生物学过程中。采用RT-PCR的方法对上述分析结果进行验证,结果表明生物学实验与生物信息学预测的结果一致。本研究将大量小麦转录组的数据应用到WRKY基因功能分析上,深化了对小麦WRKY基因家族成员功能的认识,为今后对该基因的表达分析和功能研究提供了重要线索和方向。     

小麦-黑麦小片段易位系的分子细胞遗传学分析

为选育具有经济价值的带有黑麦R染色体组小片段的小麦-黑麦育种基础材料,对小麦-黑麦5R/5A×6R/6A代换系杂交后代的8份高代材料6-30、6-31、7-1、7-9、7-13、7-21、7-22和7-28进行形态学、细胞学观察,及SSR分析和GISH检测。结果表明,8个品系田间生长整齐、育性正常,具有大穗、多小穗,抗白粉病、叶锈病等优良性状;对其中2个品系7-1和7-9进行花粉母细胞减数分裂观察,发现大多数细胞染色体构型为2n=21Ⅱ,具有良好的遗传稳定性;选择黑麦R染色体通用引物及5R、6R染色体上的微卫星引物共8对,对8个品系进行SSR分析,结果表明8个品系都有黑麦5R或6R染色体片段的导入,进一步进行GISH检测,发现5个品系6-31、7-1、7-13、7-21、7-22都存在黑麦杂交信号,为小麦-黑麦小片段易位系。本研究综合多种手段鉴定的8份材料皆为小麦-黑麦小片段易位系,在育种上具有利用价值。     

Effects of exogenous hormones on floret development and grain setin wheat

At specific stages during floret development, solutions of IAA,GA₃, zeatin and ABA were injected into the leaf sheath around theyoung spike of wheat (Triticum aestivum L.) to study theregulating effects of exogenous hormones on floret development. Zeatin promotedfloret development and significantly increased the number of fertile florets aswell as grain set, especially at the stage of anther-lobe formation. Zeatinalsoincreased the sugar concentrations in spikes at anthesis. In contrast, IAA,GA₃ and ABA inhibited floret development, with different patternsforeach of the hormones. IAA inhibited the development of the whole spike and allflorets in the spikelets such that grain loss occurred in all positions in thespikelets. GA₃ increased the number of fertile florets per spike,butdecreased grain set of the third floret in each spikelet, especially whenapplied at terminal spikelet formation. ABA inhibited floret development, anddecreased the number of fertile florets and grain set at almost all developmentstages, except at anther-lobe formation. The inhibitory effect of ABA wasmainlyon the first and third florets in each spikelet.     

Identification of several new classes of low-molecular-weight wheat gliadin-related proteins and genes

During the initial phases of a wheat endosperm Expressed-Sequence-Tag (EST) project, several clones were determined to be related to wheat gliadin sequences, but not similar enough to be classified into any of the traditional gliadin families [α-, γ-, and ω-gliadins, low-molecular-weight (LMW) glutenins]. Complete sequences of these cDNA clones revealed four new classes of gliadin-related endosperm proteins, but lacking a prominent repeat domain which until now has been characteristic of the gliadins. Two of these classes are related to different minimally described groups of Triticeae endosperm proteins. One class of proteins, which has N-terminal amino-acid sequences matching members of a reported 25-kDa globulin family from wheat, is shown by amino-acid sequencing to match to a family of 25-kDa endosperm proteins, is encoded by a multigene family, and is most similar to the LMW-glutenins. A second new class shows N-terminal homologies to LMW secalins from rye, and has an amino-acid composition similar to wheat and barley LMW proteins with extraction properties similar to prolamins. The third class is most similar to α-gliadins, and the fourth class has no close association to previously described wheat endosperm proteins. Received: 20 October 2000 / Accepted: 20 November 2000     

氮形态对不同小麦基因型氮素吸收和光合作用的影响

利用水培试验,研究了3个小麦基因型对不同形态N素吸收和积累的差异.结果表明,在不同N浓度下,小麦对增铵营养和NH⁺的吸收速率显著高于NO₃^-营养,且在较高浓度下,增铵营养处理具有更强的吸收优势.与次敏感型莱州953和钝感型江东门相比,敏感型扬麦158不仅具有较强的NO₃^-和NH⁺吸收能力,而且具有最强的增铵营养吸收能力.增铵营养促进了扬麦158和莱州953对NO₃^-和NH⁺的吸收,但在一定程度上抑制了江东门对NO₃^-的吸收.与NO₃^-营养及NH⁺营养相比,增铵营养显著提高了扬麦158和莱州953的全株、地上部N积累量和叶片光合速率,而对江东门影响较小因此,增铵营养促进了植株的N吸收,提高了N积累和光合速率,从而促进了小麦生长     

Zn、Cd及其复合对小麦幼苗吸收Ca、Fe、Mn的影响

研究了溶液培养条件下Cd、Zn及其复合对小麦幼苗吸收Ca、Fe、Mn的影响.结果表明,小麦幼苗对Zn、Cd的吸收随溶液中Cd²⁺、Zn²⁺浓度的升高而增加,Cd、Zn同时存在时与其单独作用时幼苗对它们的吸收不同,Zn影响幼苗对Cd的吸收,Cd对Zn的吸收起抑制作用.Ca、Mn的吸收随溶液中Cd²⁺、Zn²⁺浓度升高而呈下降趋势,在Cd单独处理组和Zn单独处理组中Fe的吸收随Cd²⁺、Zn²⁺浓度升高而增加,但在Zn+Cd处理组中,Fe的吸收则呈下降趋势,其效应方式还与作物具体部位有关.     

Cu、As及其复合污染对小麦生理生态指标的影响

通过盆栽实验研究了Cu,As及其复合处理对小麦生理生态指标的影响,结果表明,少量低浓度的Cu,(500mg.kg^-1),As(5mg.kg^-1)对植物的生长无明显毒害作用,但随着其浓度的增加（Cu:1000-4000mg.kg^-1,As:15-60mg.kg^-1)则显示出一定的负效应,表现为小麦POD活性增加,叶片电导率增大,色素含量降低,根尖细胞有丝分裂指数下降,小麦生物量降低,而两者的复合处理则存在一定拮抗作用,此外,研究还表明,小麦生物量与As浓度的相关性大于Cu.