小麦穗发芽基因等位变异及其区域分布研究

为了解中国不同麦区小麦种质资源抗穗发芽基因的等位变异与分布特征,利用小麦抗穗发芽相关的Vp1B3和Dorm-1标记对7个不同麦区的446份小麦种质资源的等位变异和分布差异进行了检测。结果表明:(1)利用标记Vp1B3检测出Vp1的等位基因共有3种类型,分别为Vp1Bc(与抗穗发芽相关)、Vp1Ba(与感穗发芽相关)、Vp1Bb(与抗穗发芽相关),其频率分别为62.8%、32.9%和4.3%。(2)标记Dorm-1在供试材料中共检测出2种特异性条带,分别为468bp(DormB1a,与感穗发芽相关)和606bp(DormB1b,与抗穗发芽相关),所占比例分别为98.6%和1.4%。(3)具有DormB1b基因型的种质主要分布在黄淮冬麦区和长江中下游冬麦区,比例分别为5.1%和1.9%;具有(Vp1Bc+Vp1Bb)基因型(组合)的种质在长江中下游冬麦区和西南冬麦区分布最多,比例分别为75.0%和74.1%。(4)通过标记Vp1B3和Dorm-1的综合鉴定,共筛选出同时携带Vp1与Dorm-B1位点种质6份,分别是‘陕麦611’、‘郑农19’、‘豫49-198’、‘信阳0913’、‘咸阳大穗’与‘徐州8066’,可以作为抗穗发芽育种的参考亲本。     

黄淮麦区小麦子粒多酚氧化酶活性基因等位变异的分子检测

摘要: 籽粒多酚氧化酶（Polyphenol oxidase,PPO）活性是造成面粉以及面制品褐变的主要因素,了解不同小麦品种籽粒PPO活性基因的等位变异情况,有助于遗传改良中提高面制品的外观品质。本研究利用2A染色体上Ppo-A1的标记PPO18以及2D染色体上Ppo-D1的标记PPO16和PPO29检测该基因在118份黄淮麦区小麦品种中的等位变异。结果表明：在Ppo-A1位点,48.3％的小麦品种含Ppo-A1a（高PPO活性）型等位基因,51.7％的小麦品种含Ppo-A1b（低PPO活性）型等位基因,Ppo-A1a和Ppo-A1b两者之间的差异达到显著水平（P﹤0.05）。在Ppo-D1位点,55.1％的小麦品种含Ppo-D1a（低PPO活性）型等位基因,44.9％的小麦品种含Ppo-D1b（高PPO活性）型等位基因,Ppo-D1a和Ppo-D1b两者之间的差异也达到显著水平（P﹤0.05）。在Ppo-A1和Ppo-D1两个位点共检测到Ppo-A1a/Ppo-D1a（中间型PPO活性)、Ppo-A1a/Ppo-D1b（高PPO活性）、Ppo-A1b/Ppo-D1a（低PPO活性）、Ppo-A1b/Ppo-D1b（中间型PPO活性）四种变异组合类型,分布频率分别为28.8％、19.5％、26.3％和25.4％,彼此之间的差异均达到显著水平（P﹤0.05）。总体来看,这三个基因特异性标记可以快速、准确和方便的检测籽粒PPO基因的不同等位变异。此外,本研究检测出部分材料具有低PPO活性,可为选育具有低PPO活性的小麦品种提供有用信息。     

小麦品种面粉色泽相关PPO基因的多态性分析

小麦育种中有效地选配亲本,并对面粉色泽品质进行改良,本文以261个小麦品种（系）组成原始群体,利用其多态性分子标记信息构建了包括100个品种（系）的拟核心种质,并对拟核心种质群体进行了群体遗传结构分析,对属于3个亚群的100个品种（系）的PPO基因的等位变异进行了检测,分析发现100个小麦品种（系）中Ppo-A1a 、Ppo-A1b、Ppo-D1a 和Ppo-D1b 的基因频率分别为43%、57%、72%、28% ,为小麦PPO活性的分子标记辅助选择（MAS）提供了基础资料。     

中国小麦微核心种质资源Psy基因的等位变异

根据已发表的麦族植物体Psy基因序列的保守区设计引物PsyO2,克隆小麦Psy基因（片段）。结果表明,PsyO2引物的扩增产物出现2种带型：196bp和233bp,序列分析表明两条特异条带涵盖了小麦Psy基因第2外显子全部序列,相差的37bp为Psy基因第2内含子中的一段插入序列,可反映不同黄色素含量（YPC）,属小麦风,,基因的等位变异。验证试验表明,248份小麦微核心种质中有153份材料（占样品数的65．7％）扩增出196bp条带,群体内YPC均值7．314mg kg^-1,属高YPC范畴;另有95份材料（占样品总数的38．3％）扩增出233bp条带,群体内YPE均值为5．207mg kg^-1,属低YPC范畴,方差分析表明二者YPC差异达1％极显著水平差异,说明上述37bp的插入序列是导致小麦品种间YPC产生差异的原因之一,因此该引物扩增的Psy基因对小麦YPC具有显著影响,引物PsyO2是对小麦YPC进行分子鉴定的重要标记。     

小麦抗白粉病基因SSR标记定位

从波兰小麦与普通小麦感病品系‘中13’杂交后代中选育出小麦抗源材料WP6192,田间表现高抗白粉病,遗传分析表明其含有1对显性抗白粉病基因,暂定名为PmWP6192。用分离群体分组分析法筛选多态性SSR标记,并用F2代群体进行遗传连锁分析。结果表明,SSR标记Xgwm515、Xgwm249、Xgwm425、Xgwm372、Xg-wm630、Xbarc10、Xbarc220、Xbarc201和Xbarc353与PmWP6192基因连锁,相距最近的标记是Xbarc353,遗传距离为2.3cM。根据连锁标记所在的染色体位置,将PmWP6192定位于2AL染色体。通过基因来源分析和2AL染色体上已有抗白粉病基因的等位性分子检测,推断PmWP6192可能是1个新的抗白粉病基因。     

小麦面粉黄色素相关基因研究

小麦八氢番茄红素合成酶(PSY)基因和脂肪氧化酶(LOx)基因可能影响面粉黄色素含量。根据玉米P5y 基因序列设计引物,扩增出小麦PSY基因的部分片段,序列比较表明小麦和玉米PSY基因外显子DNA序列长度一致,但存在单核苷酸多态性(SNP)位点,序列一致性为90％;蛋白质氨基酸序列比较发现其序列一致性为97％, 说明一些SNP并未导致氨基酸的改变,该基因在玉米和小麦中应具有类似的功能活性。利用非整倍体材料将小麦 PSY基因初步定位到1D染色体。用同样方法,发现小麦的LOX基因与大麦、水稻、玉米的L0X基因具有很高的一致性,并将其初步定位到4BS染色体。     

癌基因PPO及其同源性基因的结构分析

目的 采用PPO（proliferation and phosphorylation oncogene）基因与其同源性基因的结构分析,推测PPO并验证其功能。方法 利用PPO的蛋白序列寻找同源基因,比较其结构并利用蛋白免疫杂交方法证实其功能。结果 克隆了PPO基因,找到了PPO基因与小鼠、果蝇、蚊子、线虫以及酵母等的同源基因,比较发现PPO在进化上非常保守。人和小鼠的氨基酸序列有许多与磷酸化有关的功能域,并发现其中某些氨基酸在进化上非常保守。进一步研究表明PPO能使ERK2和MEK磷酸化。结论 PPO基因在进化上非常保守,与磷酸化功能有关。     

小麦BBC1基因cDNA的克隆与分析

从小麦(Triticum aestivum L.)中克隆了一个BBC1基因的cDNA.分析结果表明,该基因编码一亲水多肽,富含丙氨酸、赖氨酸、精氨酸和谷氨酸.该基因的转录受低温调控.在小麦基因组中,BBC1基因以一个小家族的形式存在.     

黄淮麦区小麦品种(系)中Yr26基因的SSR检测

选用与Yr26紧密连锁的SSR标记Xgwm11和Xgwm18结合田间抗性鉴定,对239份黄淮麦区小麦品种(系)进行检测,以明确Yr26基因在黄淮麦区小麦品种资源中的分布.结果表明:共有35份品种(系)含有与Yr26紧密连锁的SSR标记Xgwm18或Xgwm11的特征带,占检测样本的14.6%.在这35份材料中,31份田间抗性鉴定表现免疫至中抗,4份表现中感.分子标记检测与田间抗病性检测吻合度较好,该标记可以用于Yr26基因的分子标记辅助选择.综合分子标记和田间鉴定,31份小麦(系)含有Yr26基因,占102份抗病材料的30.39%.     

小麦全基因组抗赤霉病QTL关联位点特异性SSR标记的筛选、等位变异及效应解析

赤霉病是小麦主要的流行病害之一。借助标记辅助选择将不同数量性状基因座(quantitative trait loci,QTL)聚合是防治赤霉病有效且环保的方法,可以从源头上控制赤霉病并降低籽粒中毒素含量。抗赤霉病QTL在小麦全基因组均有分布,但除了Fhb 1、Fhb 2等少数位点有比较可靠的鉴别标记,绝大部分位点缺乏有效的位点特异性鉴别标记。简单重复序列(simple sequence repeat,SSR)标记多态性丰富,可以区分自然群体中不同等位变异,方便用于标记辅助育种。基于此,搜集了不同文献中报道的与赤霉病关联的SSR标记386个,并用这些标记构建全基因组赤霉病抗性QTL一致性图谱,接着对这些关联标记进行拷贝数分析,进而选择位点内的单拷贝SSR标记,将这些单拷贝标记在156个品种组成的自然群体中进行扩增,并与三季大田和三季温室环境下赤霉病抗性进行关联,筛选与赤霉病抗性关联的单拷贝SSR标记,明确这些标记在自然群体中的有效等位变异和效应。结果表明,共8个单拷贝SSR标记至少在两季试验中与表型显著关联(P<0.05),涉及2B、2D、3B、5A、5B、6A、6D、7A染色体,有5个单拷贝标记位点存在有效等位变异。中国地方品种和日本品种携带更多的有利变异,且有利等位变异数目越多的品种赤霉病抗性越好。研究分析的QTL位点及其关联的单拷贝SSR标记可用于赤霉病抗病育种,有利于提高品种赤霉病抗性水平和育种效率。     

普通小麦、斯卑尔脱小麦、密穗小麦和轮回选择后代材料ISSR分子标记遗传差异研究

首次采用ISSR（Inter-Simple Sequence Repeat)分子标记,对我国北方冬麦区普通小麦（14份）、斯卑尔脱小麦（10份）、密穗小麦（11份）和一批以外源小麦为主要血缘的优良轮回选择后代（12份）共47份材料进行了遗传差异研究,以探讨拓宽杂交小麦育种亲本遗传基础的途径,并分析利用ISSR分子标记构建小麦杂种优势群的可行性。所用11个ISSR引物在47份材料中共扩增出238条带,其中208条具有多态性,占总数的87．4％。每个引物可以扩增出11－38条多态性带,平均为18．8条。比较分析发现,不同类型材料群体内的ISSR多态性都很高,其中以普通小麦最高（80．3％）,轮回选择后代次之（78．7％）,斯卑尔脱小麦（75．0％）和密穗小麦（74．9％）相对较小。遗传距离（GD）计算结果表明,不同类型材料群体间的平均遗传距离在0．3115－0．3442之间,明显高于不同类型材料群体内的GD平均值（0．2351－0．2743）,特别是轮回选择后代材料与普通小麦、斯卑尔脱小麦和密穗小麦之间也具有较大的遗传差异,平均遗传距离分别为0．3217、0．3256和0．3198。聚类结果显示,普通小麦、斯卑尔脱小麦、密穗小麦和轮回选择后代材料明显划分为4大不同类群。斯卑尔脱小麦、密穗小麦以及外源小麦（含国内）为主要血缘的轮回选择后代单独聚在一起,是与其他材料明显不同的一个新的类群,表明利用轮选择方法创建新的小麦杂种优势群是可行的。另外,仅利用11个ISSR引物就能将所有供试的47份材料明显区分开来,并准确地确定各个基因型之间的遗传差异和亲缘关系。据此,提出了可以利用ISSR分子标记对小麦杂种优势群进行划分的结论。     

葫芦科瓜类作物分子标记辅助育种研究进展

综述了几种常用分子标记在葫芦科瓜类作物遗传图谱构建、重要性状基因定位、遗传多样性及亲缘关系分析、分子标记辅助选择及在葫芦科遗传育种中的应用,对目前葫芦科遗传育种中应用分子标记技术存在的问题和解决方案进行了探讨,并对葫芦科分子标记辅助育种的前景做了展望。     

Assessment of genetic diversity in broomcorn millet （Panicum miliaceum L.） using SSR markers

The genetic diversity of 118 accessions of broomcom millet （Panicum miliaceum L.）, collected from various ecological areas, was analyzed. Using 46 SSR （Simple Sequence Repeat） polymorphic markers from rice, wheat, oat and barley, a total of 226 alleles were found, which exhibited moderate level of diversity. The number of alleles per primer ranged from two to nine, with an average of 4.91. The range of polymorphism information content （PIC） was 0.2844）.980 （average, 0.793）. The expected heterozygosity （He） varied from 0.346 to 0.989, with an average of 0.834. The average coefficient of the genetic similarity of SSR markers among the 118 accessions was 0.609, and it ranged from 0.461 to 0.851. The UPGMA （Unweight Pair Group Method with Arithmetic Mean） clustering analysis at the genetic similarity value of 0.609 grouped the 118 accessions into five groups. Mantel test meant that geographical origin and genetic distance presented positive correlation. The clustering results were consistent with known information on ecological growing areas. The genetic similarity coefficient of the accessions in the Loess Plateau ecotype was significantly lower than those in the other ecotypes. It indicates that the highest level of genetic diversity occurred in the Loess Plateau, which is probably the original site of Panicum miliaceum.     

加性基因效应与分子标记回归方程的关系

控制数量性状的基因作用历来是遗传学工作者所关注的重要课题．本文对以正交表形式表现的共显性动物分子标记资料,根据加性效应基因控制的数量性状遗传模型配合了动物分子标记回归方程通式．结果表明：对以正交表形式表现的加性效应基因共显性分子标记资料配合的分子标记回归方程,可对加性等位基因的相对作用差加以估计,并可作为育种的依据．     

Molecular Characterization of Tree Peony Germplasm Using Sequence-Related Amplified Polymorphism Markers

This study examined 63 tree peony specimens, consisting of 3 wild species and 63 cultivars, using sequence-related amplified polymorphism (SRAP) markers for the purpose of detecting genomic polymorphisms. Bulk DNA samples from each specimen were evaluated with 23 SRAP primer pairs. Among the 296 different amplicons, 262 were polymorphic. The maximum parsimony, neighbor-joining, and unweighted pair-group method using arithmetic average trees were largely in congruence. In the three trees, the wild species Paeonia ludlowii and P. delavayi formed separate clusters with strong bootstrap support, and P. ostii was closely related to all cultivars. The cultivars were divided into groups with various corresponding bootstrap values. The genetic similarity among the genotypes ranged from 0.02 to 0.73. These results demonstrate that SRAP markers are effective in detecting genomic polymorphisms in the tree peony and should be useful for linkage map construction and molecular marker assisted selection breeding. Electronic supplementary material The online version of this article (doi:) contains supplementary material, which is available to authorized users.