簇毛麦HMW-GS及其启动子基因的克隆与序列分析

利用2对特异引物,从簇毛麦(Dasypyrum villosum)基因组中分离克隆出一个簇毛麦HMW-GS基因VHG-2(GenBank登录号为FJ600492)及其启动子序列VHGp-1(GenBank登录号为FJ600489).VHGp-1序列长度为1 099 bp,从5′至3′方向依次有E-box、N-box、G-box、HMW谷蛋白特异38 bp增强子和TATA-box等典型的HMW-GS基因启动子作用调控元件,说明VHGp-1为簇毛麦HMW-GS的启动子基因.VHG-2序列长度为1 572 bp,具有单一完整的、可编码498个氨基酸的开放阅读框(ORF),该ORF推导的氨基酸序列结构分析表明,编码区依次包含由21个氨基酸残基组成的信号肽、105个氨基酸残基组成的N-末端区、330个氨基酸残基组成的中部重复区和42个氨基酸残基组成的C-末端区;中部重复区主要重复单元为6肽(PQQGQQ)和9肽(GYYPTSP/LQQ);有6个半胱氨酸残基(Cys),其中5个分布在N-末端区,1个分布在C-末端区,第3、4个相邻.这些特征与报道的y-型HMW-GS多肽结构基本一致,说明VHG-2是簇毛麦的y-型HMW-GS基因.系统进化分析表明,簇毛麦HMW-GS启动子序列(VHGP-1)与智利大麦(H.chilense)H基因组的D-hordein基因、拟鹅观草和阿拉善鹅观草St基因组的HMW-GS基因的启动子具有比较近的同源关系,簇毛麦HMW-GS基因(VHG-2)与冰草、拟鹅观草和中间偃麦草的y-型HMW-GS基因具有较近的同源关系.     

小麦-大麦矮秆易位系T2DL·2HS的鉴定

利用形态学、细胞学及分子标记技术对从普通小麦和农家二棱大麦的杂交后代中选育的矮秆种质系WB7-3进行了鉴定。结果表明:WB7-3田间农艺性状较好,且表现为矮秆;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)染色体构型为2n=21Ⅱ,基因组原位杂交(GISH)未出现杂交信号;位于大麦2H染色体短臂上的特异STS引物ABC454能在WB7-3中扩增出大麦特征条带,表明WB7-3含有大麦2HS的染色体片段;利用210对位于小麦各条染色体上的SSR引物对其进行扩增结果显示,2DS上4对引物(Xgdm35、Xgdm5、Xgwm261和Xgwm455)在WB7-3中有条带缺失,由此确定该小大麦矮秆材料WB7-3是一个2DL/2HS小片段易位系。     

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。     

滨麦低分子量谷蛋白亚基（LMW-GS）基因的分离与序列分析

采用PCR方法,从滨麦(Leymus mollis)基因组中分离出8条LMW-GS基因序列.核苷酸序列分析表明,序列GQ169791在起始密码子上游包含318 bp的启动子序列,该序列包含-300元件、GCN4 motif、种子贮藏蛋白盒等基因特异表达的顺式或反式作用调控元件.推导的氨基酸序列分析表明,8条序列的编码区依次有信号肽,N-末端区,中部重复区和C-末端Ⅰ、Ⅱ、Ⅲ区等典型LMW-GS多肽一级结构特征;序列HQ416909、HQ416914和HQ416915具有单一完整的开放阅读框(ORF);序列GQ169791、HQ416910、HQ416911、HQ416912和HQ416913在中部重复区和C-末端区出现了4个或5个提前终止密码子,推断其为假基因.8条序列都含有8个或9个半胱氨酸残基(C),N-末端区起始氨基酸序列为METSRIPG-或METTRIPG-,推断其为LMW-m型LMW-GS基因.系统进化分析表明,8条序列与华山新麦草(Psathyrostachys huashanica)LMW-GS基因(HM475146,GQ223386)和野大麦(Hordeum brevisubulatum)的B-hordein基因(AY695368)具有相对较近的同源关系.该研究为挖掘利用滨麦LMW-GS的基因提供了理论依据,对小麦品质改良具有一定参考价值.     

小麦-大麦异代换系的创制及鉴定研究

利用"缺体回交法"以小大麦二体异附加系WBA9816作父本与阿勃缺体小麦杂交,创制小大麦异代换系.F1再用该异附加系回交,回交后代通过细胞学鉴定,筛选2n=43的双单体植株套袋自交,从自交后代群体培育出WBS02126;用原位杂交GISH和染色体C-分带技术鉴定表明,WBS02126为2D/2H异代换系;田间试验结果显示,WBS02126生长发育良好,育性基本正常,表现弱春性,叶片宽厚上挺,叶色淡绿,棒状穗,小穗排列紧密,长芒,早熟,综合抗病性好.     

普通小麦×大麦杂交后代中间材料的GISH及PAGE鉴定

利用基因组荧光原位杂交 (GISH)及种子贮藏蛋白聚丙烯酰胺凝胶电泳 (PAGE)对普通小麦×大麦杂交后代中间材料进行了鉴定分析。GISH结果表明 ,WBA984和WBA9812为二体小大麦异附加系 ,WBS0 2 15和WBS0 2 6 4为小大麦二体异代换系 ,WBT0 2 12 5和WBT0 2 183为端部易位系 ;种子贮藏蛋白PAGE分析表明 ,WBA9812和WBS0 2 6 4含有大麦特有的高分子量麦谷蛋白亚基和在γ区含有大麦特有的醇溶蛋白带型 ,WBA9812为大麦 5H附加系 ,WBS0 2 6 4为 1B/ 5H代换系 ,WBT0 2 12 5为 1BL/ 5HL端部易位系。     

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.