外源DNA导入小麦引起遗传变异的验证

对由波兰小麦ＤＮＡ注射到普通小麦鄂恩１号子房获得的Ｄ５代稳定遗传变异２个转化株系的种子醇溶蛋白,进行单向和双向聚丙烯酰胺凝胶电泳分析,结果表明由外源ＤＮＡ导入获得转化株系的变异,与其种子醇溶蛋白电泳图谱出现供体的某些组分和缺少受体的某些组分相印证。     

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。     

注射外源DNA转化小麦的研究

我们从1979年开始,进行了注射外源DNA转化小麦的研究。选择有明显标记性状的蓝粒小麦和长穗偃麦草作供体,以自交纯化的白粒普通小麦作受体;在受体小麦开花前后,将外源供体DNA用微量注射器注入受体植株部份穗子的子房,留下部份自交穗子作对照。对比观察它们的后代,连续数年,未发现注射外源DNA试验与对照后代有所不同。据此认为,此法不是改良小麦的有效手段。     

外源DNA直接导入受体植物的研究进展

外源ＤＮＡ直接导入技术以ＤＮＡ片段杂交假说为理论基础,直接将带有目的性状的供体遗传物质（总ＤＮＡ）或目的基因导入受体植株,创造大量的变异材料,通过筛选获得目的性状的后代,达到改良品种的目的。由于其简单、易行、不受受体植物种类的限制,已被越来越多的育种工作者所接受,并在水稻、小麦、棉花、大豆、玉米以及蔬菜等方面得到广泛的应用,为农业生产培育出了一些抗病、抗虫及其它优良性状听新品种及新品系,有利地推动     

小麦抗锈变异体的RAPD分子验证

将长穗偃麦草DNA导入普通小麦甘麦8号,在其后代出现广泛变异,并从中选育出两个优良的抗条锈病的姊妹变异体。本实验以原供体和受体作为对照,对两个变异体进行了RAPD分子验证,其主要结果为：两个变异体的大多数引物扩增产物带型类同于受体,而与供体带型差异显著;在81个引物中有2个引物检测出了DNA的多态生,主要表现为变异体90001-17中1条带活性不仅超过受体,而且也远超过90001-1的相应带活性,同时两个变异体都出现了1条供体和受体都没有的新带,分子量约为1044bp;另一引物扩增后,变异体90001-17和90001-1分别出现了2条和1条特异性带,分子量约为1073bp和1020bp,此外在两个变异体阳极端带明显被激活,而受体中1条分子量约为968bp的带在变异体中活性降低或消失等。从而表明抗锈变异体9001-17和90001-1的形成是供体的DNA片段进入受体基因组的结果。     

偃麦草属植物醇溶蛋白和谷蛋白多态性及系统学研究

运用酸性聚丙烯酰胺凝胶电泳(A-PAGE)和十二烷基硫酸钠聚丙烯酰胺凝胶电泳(SDS-PAGE)对偃麦草属(Elytrigia)24个物种的醇溶蛋白和谷蛋白进行了研究。以中国春为参照,按醇溶蛋白和谷蛋白电泳图谱条带迁移距离大小和条带多态性对供试材料进行聚类分析。结果显示,24份供试材料均呈现不同的醇溶蛋白和谷蛋白电泳图谱,共分离出醇溶蛋白带纹83条和谷蛋白带纹53条,多态性均达100%,并且在相同染色体组组成的物种中,染色体数目越多,其蛋白带纹越多;偃麦草属24个物种的醇溶蛋白和谷蛋白图谱均有明显差异,蛋白图谱可作为鉴定偃麦草属物种的指纹图谱。聚类分析结果显示,在材料间的醇溶蛋白遗传相似性系数为0.66时,24份材料被划分为6个主要类群,含E和St基因组的物种具有较近的亲缘关系;在谷蛋白遗传相似性系数为0.62时,24份材料被聚为4大类。聚类结果表明,染色体组成未知的物种Et.pachynera可能为异源多倍体物种。     

外源DNA导入燕麦后代的蛋白电泳及RAPD分析

将皮燕麦外源DNA通过花粉管途径导入裸燕麦受体品种,对获得的2个遗传性已经稳定的优良变异后代（品系）982D-2和982D-26进行了可溶性蛋白电泳和RAPD分析,结果表明：从可溶性蛋白电泳图谱中观察到982D-2后代具有3条供体亲本的特异蛋白带,其分子量分别为25.2KD,24KD和13KD;982D-26后代具有1条供体亲本的特异蛋白带。其分子量为24KD;选用37个引物对以上2个变异后代及其它们的供,受体亲本基因组DNA进行RAPD扩增,从其中D36和D522个引物的扩增图谱中观察到2个变异后代具有4个与供体亲本相同,而受体亲本所没有的特异性DNA片段。综合比较982D-2和982D-26变异后代的蛋白电泳及RAPD扩增图谱表明,它们在基因组水平上具有较大的遗传异质性,育种上可作为不同的新型种质资源加以利用。本研究的分析结果证明,供体皮燕麦外源DNA已通过花粉管途径导入到受体裸燕麦中。     

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。     

热带高梁外源DNA导入寒带高梁引起变异的研究

本文报道了高梁自花授粉后,利用其形成的花粉管通道,将热带高梁外源ＤＮＡ直接导人寒带高梁的结果。由实验结果看出：导入后代的变异主要表现在单穗粒重、茎粗、株高、穗型、壳色等方面。变异的Ｄ２代单株的过氧化物酶及酯酶同工酶酶谱显示了明显的差异。实验结果表明：外源ＤＮＡ片段直接导入受体植物卵细胞、合子或早期胚细胞,部分片段可以被受体细胞ＤＮＡ整合和表达。表明了利用花粉管通道途径来实现外源ＤＮＡ直接导入高梁,进行高梁的种质创新和品质改良是可能的。     

长穗偃麦草分子育种基础研究进展

长穗偃麦草(Elytrigiaelongata)为禾本科小麦族偃麦草属植物,是一种丛生的多年生冷季型牧草。长穗偃麦草原产于欧洲南部、小亚细亚和俄罗斯南部,在美国、加拿大和澳大利亚等国大面积种植。其引入我国后,1956年开始用作小麦(Triticumaestivum)远缘杂交的野生亲本,鲜有作为牧草大面积种植的报道。长穗偃麦草具有耐盐碱、耐涝和抗病等特点,可作为耐盐碱牧草用于建设“滨海草带”,利于避免草粮争地/争水,实现碳中和,保障我国粮食安全。全世界已育成推广了10余个长穗偃麦草品种,但我国尚无引种或自主选育品种,不利于“滨海草带”的建立。长穗偃麦草遗传背景复杂,基础研究薄弱,育种技术远远落后于稻麦等粮食作物。该文对长穗偃麦草分子育种基础,如育种历程、加速育种、资源创新、组织培养、基因组序列及分子标记进行综述,以期为长穗偃麦草品种选育和“滨海草带”建设提供参考。     

Transfer of small chromosome fragments of Agropyron elongatum to wheat chromosome via asymmetric somatic hybridization

~~Transfer of small chromosome fragments of Agropyron elongatum to wheat chromosome via asymmetric somatic hybridization1 .Dong,Y.C,GenePools of common wheat,Journal of Triticeae CroPs(in Chinese),2000,20(3):78-81. 2 .Wei,Y.M.,Zheng,YL.Zhou,R.H., Detectlon of the rye chro- matin in multisPikelet wheat germplasm 10-A background using fluorescence in situ hybridization(FISH)and RFLP markers,Acta Bot.Sinica(in Chinese),1999,41(7):722-725. 3 .Xiang,E N.,Xia,G M.…     

Transfer of small chromosome fragments of<Emphasis Type="Italic">Agropyron elongatum</Emphasis> to wheat chromosome via asymmetric somatic hybridization

The chromosome constitution of hybrids and chromatin patterns of Agropyron elongatum (Host)Neviski in F₅ somatic hybrid lines -1–3 and I-1-9 between Triticum aestivum L. and A. elongatum were analyzed. Based on the statistic data of pollen mother cells, F₅ I-1-9 and-1-3 had 20–21 bivalents with a frequency of 84.66% and 85.28%, of which, 89.83% and 89.57% were ring bivalents. The result indicated that both hybrid lines were basically stable in the chromosome constitution and behavior. RAPD analysis showed that the two hybrids contained biparental and integrated DNA. GISH (Genome in situ hybridization) revealed that in the form of small chromosome segments, A. elongatum chromatin was scattered on 4–6 wheat chromosomes near by the region of centromere and telomere in the two hybrid lines. SSR analysis indicated that A. elongatum DNA segments were distributed on the 2A, 5B, 6B and 2D wheat chromosomes in the hybrids, which was in accordance with the GISH results that small-segments intercalated poly-site.     

长穗偃麦草中E和E1基因组高分子量麦谷蛋白基因启动子部分序列的进化分析

通过PCR克隆的方法,获得了分别来自二倍体长穗偃麦草的E基因组和四倍体长穗偃麦草的E_1基因组的4个高分子量麦谷蛋白亚基(HMW-GS)基因启动子的部分序列。序列分析表明,它们之间的同源性较高,两个x型亚基启动子序列之间只有1个碱基的差异,而两个y型亚基启动子序列完全相同,x和y型亚基启动子序列之间的长度和部分碱基位点都有差异。推测四倍体长穗偃麦草中的E_1基因组可能起源于二倍体的E基因组。与来自小麦族的A、B、D和G基因组部分亚基基因的启动子序列比较表明,小麦族的这一区域在进化上是相当保守的,不同基因组来源的序列同源性都在90％以上。经过对这些序列的聚类分析,表明长穗偃麦草的y型HMW-GS基因与其他亚基基因的进化关系较远,而x型亚基基因与一个来自小麦1B染色体的亚基基因关系最近。     

高冰草中一种新型高分子量麦谷蛋白亚基编码序列的研究

高冰草(Agropyron elongatun)是普通小麦(Triticum aestivum)的近缘禾草,SDS-PAGE显示其所编码的麦谷蛋白亚基的类型较普通小麦更加丰富,是普通小麦品质改良的重要亲本之一。利用基因组PCR的方法从高冰草中克隆到一个新的高分子量麦谷蛋白亚基(HMW-GS)基因(AgeloG2)全编码序列,同源性分析表明：与普通小麦的1Dy12基因比较在少数位点发生了碱基替换和一处6碱基序列的缺失,同源性为99％;与普通小麦的1Dy10基因比较,该基因亦只有少数碱基的替换和两处18碱基序列的增加及一处6碱基序列的缺失,同源性为98％。从推导的编码序列分析,AgeloG2编码y型HMW—GS。综上分析,AgeloG2是一个新的高分子量麦谷蛋白y-型亚基基因。聚类分析结果显示,无论在基因序列还是推导的氨基酸序列上,小麦1Dy亚基与AgeloG2的同源性都高于与粗山羊来源的y型亚基的同源性。     

Agronomic Trait and Protein Component of F2 Hybrid Originated from Intergeneric Somatic Hybridization Between Triticum aestivumand Agropyron elongatum

Protoplasts derived from common wheat ( Triticum aestivum L． cv. Jinan 177) were fused with UV-treated protoplasts of Agropyron elongatum (Host) Nevski by PEG method, and fertile asymmetric somatic hybrid plants resembling wheat morphology were obtained. The F2 hybrid plants could be divided into 3 types according to their morphology. Type Ⅰ hybrids had high and loosely standing stalks with big spikes and grains. TypeⅡ hybrids were dwarf and compact in shape with high tillering ability and smaller spikes. Type Ⅲ hybrids were similar to typeⅠas a whole but had more compact and erect spikes. All the F2 hybrid lines were superior to wheat in seed protein content, although some difference existed between themselves. Protein analysis of immature embryos and flag leaves from hybrids by two-dimensional electrophoresis showed that they possessed characteristic proteins of both parents and some new proteins. There existed also some different kinds of proteins in different lines.     

用RAPD技术鉴定小麦属间不对称体细胞杂种

用随机引物扩增多态DNA(RAPD)技术对三种不同组合:小麦(Triticum aestivum)( )簇毛麦(Haynaldia villosa);小麦( )羊草(Leymus chinensis)和小麦( )高冰草(Agropyron elongatum)的属间不对称杂种进行分子鉴定,不同杂种植株的基因组经随机引物扩增后,均出现双亲的多态特异产物,证实它们含有双亲的基因组。将引物OPJ-12扩增的高冰草多态特异产物(分子量为0.77bp的DNA片段)分离纯化并标记作探针,用Southern杂交证明了小麦( )高冰草杂种经OPJ-12扩增的0.77kbp特异片段与高冰草这一片段具有同源性。本文结果证明,RAPD技术可作为小麦属间不对称体细胞杂种的一种快速、简便、有效的分子鉴定方法。     

应用基因组原位杂交鉴定蓝粒小麦及其诱变后代

应用基因组原位杂交技术（GISH）对普通小麦（Triticum aestivumL.)和长穗偃麦草[Agropyron elongatum(Host)Beauv,2n=10x=70]杂交后选育出的蓝粒小麦蓝-58及其诱变后代的染色体组成进行了鉴定。结果表明,GISH可方便地检测到小麦遗传背景中的长穗偃麦草染色体或易位的片段。如前人报道,蓝-58（2n=42)是一个具有2条长穗偃麦草4E染色体的异代换系（4E/4D）。LW004可能是一个具有两对相互易位染色体的纯合系,其田间表现磷高效特性,LW43-3-4为41条染色体的蓝单体（40W 1’4E）,种子颜色为浅蓝色,通过此法还检测出一些染色体结构发生很大变异的材料如4E的单端体（40W 1‘4E),种子颜色为浅蓝色,通过此法还检测出一些染色结构发生很大变异的材料如4E的单端体（40W 1‘t4E)以及组型为39W 1‘4E 1‘t4E的个体,此项研究结果更为直观地表明控制蓝粒体状的基因的确在来自长穗偃麦草的染色体上。同时说明有效的突变方法与灵活方便的检测手段的有机结合在染色体工程材料的创制和染色体工程育种中起着至关重要的作用。     

Characterization of an Agropyron elongatum chromosome conferring resistance to cephalosporium stripe in common wheat.

Related wheat (Triticum aestivum L.) breeding lines, PI 561033, REA 9232, REA 9257, and CI 13113 were analyzed cytogenetically to characterize the association of resistance to cephalosporium stripe (caused by Cephalosporium gramineum Nis. & Ika.) with Agropyron elongatum chromatin. One pair of A. elongatum chromosomes was detected in PI 561033, REA 9232, and CI 13113 by genomic in situ hybridization. The sib line of PI 561033 and REA 9232, REA 9257, which is not resistant to this disease, lacked this pair of A. elongatum chromosomes. PI 561033 was characterized as a disomic T. aestivum - A. elongatum 6Ae#2(6A) chromosome substitution line using test crosses and C-banding. In situ hybridization and test crosses showed that the donor parent, CI 13113, also had chromosome 6A substituted by A. elongatum chromosome 6Ae#2. The C-banding pattern of 6Ae#2 showed two subterminal bands on the long arm and one small band proximal to the centromere on the short arm. Based on chromosome pairing and compensation, chromosome 6Ae#2 shows a close homoeologous relationship with wheat chromosome 6A. Key words : Cephalosporium gramineum, Agropyron elongatum, in situ hybridization, C-banding, chromosome substitution.     

小麦与高冰草体细胞杂种后代的核基因组和叶绿体基因组的遗传特征

以小麦(Triticum aestivum L.)与高冰草(Agropyron elongatum(Host)Nevski)体细胞杂种同一个克隆来源的F2-F6自交系Ⅱ-2、Ⅱ-Ⅰ-8以及由Ⅱ-Ⅰ-8 F2分离形成的8-1(F3-F6)为材料,利用小麦叶绿体基因组的微卫星(Microsatellite)特异引物及随机扩增多态性DNA(RAPD)引物进行分析.结果表明,杂种株系的叶绿体基因组组成一致,均以小麦叶绿体基因组为主,仅在rpl14和rpl16基因的间隔序列中检测到双亲的特征带,表明有高冰草的叶绿体DNA在杂种中存在,并稳定遗传至第六代.RAPD分析表明,不同杂种株系中存在不同的高冰草核DNA片段,核基因组在传代中基本稳定.