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。     

小偃麦衍生品系CH7086抗白粉基因的遗传及SSR分析

CH7086是兼抗白粉病、条锈病的小麦新品系,衍牛于来自十倍体长穗偃麦草的八倍体小偃麦与普通小麦的杂种后代.温室接种鉴定结果显示,CH7086对白粉病菌系E09、E21、E26均表现为免疫,且其抗件来自长穗偃麦草.抗性遗传分析表明CH7086的白粉病抗性由1对显性基因控制,暂定名为MlCH86.应用分离群体分组法(BSA)对从CH5241×CH7086的F2中随机选取的95个单株进行微卫星标记检测,发现位于2BL、2DL上的SSR位点Xbarc159在双亲和抗、感池间有特异性,并与抗性基因MlCH86连锁,其遗传距离为10.8 cM.用中国春第2部分同源群的缺体-四体系和双端体系进行验证,进一步将MlCH86定位在2BL上.用白粉病菌系E21、E26接种鉴定表明,MlCH86的抗性反应明显不同于2BL上已命名的抗性基因Pm6、Pm33.根据抗性基因的来源、染色体位置及抗性反应,初步推断存在于CH7086的抗性基因来自长穗偃麦草,它不同于已有的抗白粉病基因,可能是一个新基因.     

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。     

抗白粉病基因PmCH1302的遗传分析及染色体定位

CH1302是以来源于中间偃麦草的八倍体小偃麦TAI7047为桥梁亲本选育的高抗白粉病的小麦新品系,对白粉菌多个流行小种均表现出良好抗性。为了解其抗白粉病基因来源及其在染色体上的位置,对绵阳11×CH1302的F_1、F_2及F_(2∶3)家系进行了遗传分析,推断其抗白粉病基因可能来源于中间偃麦草,暂将其命名为PmCH1302。利用i Select 90K SNP芯片对抗、感病池进行扫描,发现位于2AL染色体上的多态性位点最多,为313个,占全部多态性位点的9.79%,且集中于2AL染色体100~105 c M和150~155 cM两个区域附近。在上述位点选取SSR标记,筛选出3对与Pm CH1302连锁的分子标记,Xwmc522、Xgwm356和Xgwm526,其中Xgwm356和Xgwm526位于Pm CH1302两侧,连锁距离分别为3.1 c M和7.8 cM。利用遗传图谱以及中国春缺体、双端体将PmCH1302定位于小麦2AL染色体上。进一步与位于2AL上的Pm4、Pm50比较发现,PmCH1302可能是位于2AL上的一个新基因或等位基因。     

应用原位杂交及RAPD技术标记抗黄矮病小麦—中间偃麦草染色体异附加系

以生物素标记中间偃麦草基因组ＤＮＡ为探针,与抗黄矮病小麦－中间偃麦草染色体异附加系Ｚ６进行原位杂交,鉴定出附加的１对中间偃麦草染色体。对异附加系Ｚ６和Ｌ１及它们的小麦亲本进行了ＲＡＰＤ分析,从１２０个随机引物中,筛选出２个引物可以扩增出附加染色体的特异ＤＮＡ片段,可作为鉴定导入小麦的中间偃麦草染色质的分子标记。     

抗条锈病小偃麦双体异附加系山农87074-519的鉴定

综合利用抗性接种鉴定、细胞学分析、SSR分子标记和基因组原位杂交(GISH)技术相结合的方法,对从长穗偃麦草与小麦复合杂交后代中选育的抗条锈病种质系山农87074-519进行了鉴定。结果表明,山农87074-519的根尖细胞染色体数目2n=44,花粉母细胞减数分裂中期I(PMCMI)绝大多数细胞内可观察到22个二价体,平均染色体构型2n=44=21.82Ⅱ 0.36Ⅰ,它与普通小麦中国春杂种F1的多数花粉母细胞内染色体构型为2n=21Ⅱ 1Ⅰ,因此它是1个附加了1对长穗偃麦草染色体的双体异附加系;以假鹅冠草St基因组总DNA作探针进行原位杂交发现山农87074-519的44条染色体中有2条出现黄绿色杂交信号,且杂交信号遍布整条染色体,证明其附加的长穗偃麦草染色体为St基组;利用SSR分子标记技术,在170对SSR引物中筛选出特异引物BARC165,它能稳定地在山农87074-519中扩增出长穗偃麦草特异标记BARC165268;将长穗偃麦草中BARC165的特异扩增片段克隆测序后制备成探针进行原位杂交,可在山农87074-519的间期染色体和有丝分裂中期染色体检测到杂交信号。山农87074-519综合农艺性状较好,对条锈病免疫,其抗性基因为显性,且位于附加的长穗偃麦草St基组染色体上,暂将其表示为YrSt。该种质系在小麦的遗传改良中具有重要利用价值。     

应用原位杂交及RAPD技术标记抗黄矮病小麦一中间偃麦草染色体异附加系

以生物素（Ｂｉｏｔｉｎ－１６－ｄＵＴＰ）标记中间偃麦草基因组 ＤＮＡ为探针,与抗黄矮病小麦－中间偃麦草染色体异附加系Ｚ６进行原位杂交,鉴定出附加的１对中间偃麦草染色体。对异附加系 Ｚ６和 Ｌ１及它们的小麦亲本进行了 ＲＡＰＤ分析,从 １２０个随机引物中,筛选出 ２个引物可以扩增出附加染色体的特异ＤＮＡ片段,可作为鉴定寻人小麦的中间偃麦草染色质的分子标记。     

兼抗白粉和条锈病小滨麦种质系山农6343的细胞学和SSR鉴定

利用抗性接种鉴定、细胞学和SSR分子标记技术相结合的方法,对从八倍体小滨麦和普通小麦烟农15杂种后代选育出的兼抗白粉病和条锈病的小滨麦种质系山农6343进行了鉴定.结果表明,山农6343的根尖细胞染色体数目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,平均染色体构型为2n=21Ⅱ,与普通小麦烟农15杂种F1的花粉母细胞内观察到2n=19Ⅱ+1Ⅳ的染色体构型,四价体出现频率为24.1%.利用SSR分子标记技术,在1283对SSR和EST-SSR引物中筛选出两对特异引物BARC236-4A和KSUM134,均能稳定地在山农6343中扩增出滨麦草的特异标记BARC236255和KSUM134245,且两个标记在小滨麦易位系山农0096中得到了验证.初步确定山农6343是一个小滨麦易位系.由于在目前已命名的小麦白粉病和条锈病抗性基因中尚未有来自滨麦草的,推测山农6343可能为新的白粉病和条锈病抗源,对小麦白粉病和条锈病的抗性遗传改良将具有重要的利用价值.     

用分子标记定位源于中间偃麦草的小麦抗黄矮病基因

利用生物素标记的中间偃麦草基因组总DNA作为探针 ,对以L1为抗源的抗黄矮病小麦新品系H960 642的有丝分裂中期染色体进行原位杂交 ,结果表明 :H960 642是纯合的小麦 中间偃麦草易位系 ,携有抗黄矮病基因的中间偃麦草染色体片段易位到小麦染色体端部 .采用小麦第 7部分同源群上的 8个RFLP探针进行Southern分析 ,结果表明 :H960 642的小麦 7D染色体长臂末端片段被中间偃麦草染色体 7X长臂末端片段所取代 ,即该染色体为T7DS·7DL -7XL ,易位断点位于Xpsr680和Xpsr965之间 ,距着丝点的遗传距离约 90～ 99cM .筛选出了与 7X上抗黄矮病基因紧密连锁的RFLP标记psr680和psr687.将该抗黄矮病基因定位于 7XL端部、RFLP遗传图Xpsr680与Xpsr687位点附近 .Ep 1同工酶分析结果佐证了RFLP分析结果 .     

抗白粉病耐盐小麦-中间偃麦草附加系‘山农120211’的鉴定

以中间偃麦草(Thinopyrum intermedium,2n=42)与普通小麦‘烟农15’杂交,从其杂种后代中选育出一个细胞学稳定的二体异附加系‘山农120211’,该研究对其细胞学和主要性状特点进行了鉴定。白粉病抗性鉴定结果表明,‘山农120211’成株期对白粉病的田间抗性为免疫,苗期对白粉病菌种E09表现为免疫。以耐盐品种‘山融3号’为对照进行苗期耐盐性鉴定表明,‘山农120211’耐盐级别为2级(较强)。细胞学鉴定表明:‘山农120211’根尖细胞染色体数目为2n=44,PMC MI染色体构型为2n=22Ⅱ,具有高度的细胞学稳定性。以拟鹅观草基因组DNA为探针,‘烟农15’DNA为封阻,在‘山农120211’的根尖有丝分裂细胞中检测到2条染色体具有明显的杂交信号,确定其为二体异附加系。利用该实验室筛选的71对E组染色体特异分子标记,对‘山农120211’分析显示,标记BE494262在中间偃麦草和‘山农120211’中可以稳定扩增出1条440bp特异带,而‘烟农15’中缺少此带,BE494262可作为‘山农120211’中附加中间偃麦草染色体的特异标记。利用二倍体长穗偃麦草和一套中国春-长穗偃麦草异附加系(1Ee~7Ee),进一步将BE494262定位在2Ee染色体,确定‘山农120211’所附加的中间偃麦草染色体为2Ee染色体。     

小麦-中间偃麦草双体异附加系的选育和鉴定

在小麦-中间偃麦草59个杂交后代种质系中,筛选出6个小麦-中间偃麦草双体异附加系(line0605,line0607,line0609,line0610,line0611,line0625),并对其进行了形态学、白粉病抗性、细胞学和RAPD鉴定。形态学结果表明:6个双体异附加系农艺性状较好地结合了双亲的优良特点;细胞学结果表明:6个双体异附加系具有高度的细胞学稳定性,花粉母细胞减数分裂中期Ⅰ(PMCMI)的染色体构型为2n=22Ⅱ;RAPD分析表明:在供试的209个随机引物中有5个引物分别能在6个异附加系中稳定地扩增出不同的特异带型,可以作为各个异附加系所附加染色体的特异分子标记;白粉病抗性鉴定结果表明:line0605表现免疫,line0610和line0625表现高抗,line0607表现中抗,line0609和line0611表现中感。     

小麦-中间偃麦草双体异附加系的选育和鉴定

在小麦-中间偃麦草59个杂交后代种质系中,筛选出6个小麦-中间偃麦草双体异附加系(line 0605,line 0607,line 0609,line 0610,line 06ll,line 0625),并对其进行了形态学、白粉病抗性、细胞学和RAPD鉴定。形态学结果表明：6个双体异附加系农艺性状较好地结合了双亲的优良特点;细胞学结果表明：6个双体异附加系具有高度的细胞学稳定性,花粉母细胞减数分裂中期I(PMCMI)的染色体构型为2n=22II;RAPD分析表明：在供试的209个随机引物中有5个引物分别能在6个异附加系中稳定地扩增出不同的特异带型,可以作为各个异附加系所附加染色体的特异分子标记;白粉病抗性鉴定结果表明：line 0605表现免疫,line 0610和line 0625表现高抗,line 0607表现中抗,line 0609和line 06ll表现中感。     

中间偃麦草染色体2Ai-2特异PCR新标记的建立和St基因组特异序列的克隆

中间偃麦草麦、小麦和小麦－中间偃麦草2Ai－2附加系Z1、Z2、X6,代换系ZD28等进行RAPD分析,从320个RAPD引物中,鉴定出2Ai－2染色体特异的2个RAPD标记OPO05650和OPMO414000。利用这2个特异OPO05和OPM04,PCR扩增普通小麦CS（ABD）及其近缘植物中间偃麦草（E1E2St）、拟鹅冠草（St）,长穗偃麦草（E）、簇毛麦（V）、黑麦（R）、大麦（H）粗山羊草（D）等基因组DNA。结果表明,OPO05650和OPO41400均是2Ai－2染色体上St基因组区域的特异标记。将上棕2个特异片段分离回收、克隆、测序,根据测序结果重新设计、合成特异引物,成功地转换RAPD标记为SCAR（sequence characterizked amplifed region）标记SC－05和SC－M4。利用SCAR标记对不同材料进行分析的结果表明,凡含有2Ai－2染色体的抗黄矮病材料及拟鹅冠草均产生一条扩增带,不含2Ai－2染色体的材料,包括小麦、长穗麦草、簇毛麦、黑麦、在麦、粗山羊草以有含有其他他中间偃麦草染色休的附加系,均没有扩增产物,说明上棕2个SCAR标记是中间偃麦草2Ai－2染色体的特异性PCR标记,且是2Ai－2染色体上St基因组区域的特异性标记。克隆与鉴定中间偃麦草的2个SCAR扩增片段TiSCO5和TiSCM4。结果表明,克隆的中间偃麦草TiSCO5和TiSCM4特异片段,分别是St基因组特异性的寡拷贝序列有多拷贝重复序列,为St基因组遗传研究的新探针。     

单体异附加系花药培养创制小麦- 中间偃麦草纯合易位系

利用单体异附加系花药培养细胞工程途径,诱导小麦与中间偃麦草发生染色体易位,通过细胞学分析、荧光原位杂交(F ISH)和SSR鉴定出纯合易位系.研究结果表明,经单体异附加系花药培养创制出1个小麦-中间偃麦草纯合易位系99-803;其花粉母细胞(PM C s)减数分裂中期I染色体构型为18.42个环状二价体 2.57个棒状二价体 0.01个单价体;中间偃麦草的7A i-1染色体与小麦7A或7B染色体发生了非罗伯逊易位,且中间偃麦草易位片段较小;通过该途径获得纯合易位系的频率约为2%.以上结果表明,单体异附加系花药培养是一条向小麦转移异源染色体小片段(基因)的快速高效途径.     

小麦与彭梯卡偃麦草杂种及其衍生后代的细胞遗传学研究──Ⅱ．来自小麦和彭梯卡（长穗）偃麦草及中间偃麦草杂种后代11个八倍体小偃麦的比较研究

利用染色体配对分析和酯酶及种子醇溶蛋白电泳分析研究了我国育成的１１个八倍体小偃麦,结果表明：（ａ）来源于小麦和中间偃麦草杂交后代的６个部分双二倍体中,中１和中２的偃麦草染色体组不同于中３、中４、中５和小偃７８８２９的偃麦草染色体组;（ｂ）来源于小麦和长穗偃麦草杂交后代的５个部分双二倍体中,小偃７８４的偃麦草染色体组不同于小偃６９３和小偃７６３１中的偃麦草染色体组,表明在长穗偃麦草中有两个互不相同又不同于小麦的染色体组Ｅ和Ｆ,而小偃７４３０和小偃６８中的偃麦草染色体组很可能是Ｅ和Ｆ染色体组的重组体;（ｃ）小偃７８４中的长穗偃麦草染色体组和中５及小偃７８８２９中的中间偃麦草染色体组基本相同,而中２的中间偃麦草染色体组不同于小偃６９３和小偃７６３１中的长穗偃麦草染色体组Ｆ,这意味着在长穗偃麦草和中间偃麦草中可能只有一个共同的染色体组Ｅ。部分双二倍体中酯酶及醇溶蛋白偃麦草染色体特征带的存在和发现,为这些染色体或其片段导入小麦后的鉴定提供了方便。     

用顺序GISH-FISH 技术鉴定小麦-中间偃麦草小片段易位系

利用顺序基因组-重复序列原位杂交技术对1个来自中3不育系和普通小麦恢75杂种后代稳定株系H96276-2的染色体组成进行了分析。以中间偃麦草（Agropyronintermedium）基因组DNA为探针的荧光原位杂交结果表明,H96276-2的体细胞中有42条染色体,包括20对小麦染色体和1对小麦-中间偃麦草易位染色体,中间偃麦草染色体的易位片段位于1对小麦染色体的端部。进而用重复序列探针pSc119进行第2次荧光原位杂交,证明H96276-2中的中间偃麦草染色体易位片段位于小麦2B染色体的短臂上。     

抗白粉病小偃麦异代换系的细胞学和RAPD鉴定

利用细胞学和RAPD方法,对从长穗偃麦草与普通小麦复合杂交后代中选育的抗白粉病小麦种质系山农87074－526和山农87074－551进行了鉴定。结果表明,两种质系的根尖细胞染色体数目均为2n=42,花粉母细胞减数分裂中期I（PMC MI）染色体构型为2n=21Ⅱ;二者杂交F1 PMC MI染色体构型亦为2n=21Ⅱ,两种质系分别与小麦中国春的杂种F1 PMC MI染色体构型均为2n=20Ⅱ 2I,说明两种质系为相同的双体异代系。在苗期和成株期两种质系对白粉病15号菌种均表现免疫,其白粉病抗性为显性,并且来自长穗偃麦草,抗白粉病基因位于它们所含的偃麦草染色体上。从80个随机引物中,筛选出2个引物OPE13和OPH15能在两种质系中稳定地扩增出长穗偃麦草亲本的特异DNA片段。     

拟鹅观草St基因组ISSR特异标记的建立

以拟鹅观草(Pseudoroegneria spicata)、中间偃麦草(Thinopyrum intermedium)、长穗偃麦草(Th.elonga-tum)、二倍体簇毛麦(Dasypyrum villosum)、澳冰草(Australopyrum retrofractum)等10份小麦族物种为材料,对100条ISSR引物进行分析,结果显示引物811可以在拟鹅观草(GenBank登录号为EU368859)和中间偃麦草中扩增出一条长441 bp的特异DNA片段命名为St441,而其它供试物种均未扩出.经序列比对、软件分析结合原位杂交结果认为St441为一类新的低拷贝重复序列.利用ISSR引物811对10份不同居群的中间偃麦草、20份披碱草属物种、4份小麦-偃麦草部分双二倍体、6份小麦-茸毛偃麦草后代和12份小麦对照进行扩增,结果发现除对照小麦外均能扩增出St441;进而对小麦-中间偃麦草两套附加系进行扩增,将St441初步定位于包括第四同源群在内的8条St染色体上.同时,发现只含有整条St染色体和St染色体片段的材料能扩增出St441,而仅有Js染色体的材料未扩增出St441.因此,该标记St441可以作为检测不同背景下St染色质的分子标记.     

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.     

小麦主栽品种中的1RS分布和兰考90(6)系列白粉病新抗源

利用黑麦染色体臂1RS的特异性PCR标记,对黄淮麦区138个小麦主栽品种、系进行了PCR扩增,结果表明：有42．0%的小麦品种、系携带1RS染色体臂。以六倍体小黑麦Mzalenod Beer为黑麦染色体供体,培育的兰考90(6)系列小麦品系是新的小麦-黑麦1BL／1RS易位系。这些品系对小麦白粉病具有很高的抗性,是小麦抗白粉病育种的新抗源。对兰考90(6)系列品系白粉病抗性进行了研究,结果表明,兰考90(6)系列品系的抗谱与许多已经知道的小麦抗白粉病基因的抗谱不同,并具有数量抗性特点。