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.     

蓝粒小麦易位系的荧光原位杂交鉴定

普通小麦（Triticum aestivum L.)和长穗偃麦草（Agropyron elongatum (Host)Beauv=Elytriga elongatum(Host)Nevski=Thinopyrum ponticum (Host)Barkworth and Dewey,2n=10x=70)杂交后选育出的蓝粒小麦异代换系（蓝５８）,２n=42其中９９０６中被易位蓝粒片段的相对长度约占易位小麦染色体短臂的１／３,而９９０２中被易位蓝粒片段的相对长度约占易位小麦染色体长臂的１／２,并将９９０２的蓝粒易位片段定位在小麦Ｄ组染色体上;（２）９９１５易位附加和９９０４易位－易位附加,其体细胞染色体数均为４４,其中９９１５的体细胞染色体只有一对发生了易位,另外队了两条长穗偃麦草染色体;而９９０４有两对染色体发生了易位,并易位系中控制蓝粒性状的长穗偃麦草染色体片段的定位和蓝粒小麦易位系的应用进行了讨论。     

小麦-黑麦1BL/1RS 易位染色体和外源染色体在两个三属杂种中的减数分裂行为

利用荧光原位杂交技术分析了两个小麦-外源种杂种花粉母细胞中1BL/1RS 小麦-黑麦易位染色体和外源染色体包括中间偃麦草(Thinopyrum intermedium (Host) Barkworth & DR Dewey)、簇毛麦(Haynaldia villosa (L.) Schur)染色体的减数分裂行为. 我们首次发现:在减数分裂后期, 1BL/1RS 小麦-黑麦易位染色体发生错分裂,形成两个易位染色单体. 这种错分裂导致易位染色单体在末期Ⅰ分配到两个正在形成的细胞核内,错分裂的易位染色单体进一步形成微核,并在四分体期观察到黑麦的微核出现.从贵农22×遗4095 的F2代植株中检测到一个2n=41的植株,其含有一对1BL/1RS 小麦-黑麦易位染色体,核型分析表明,其中一条黑麦染色体臂比另一条的黑麦染色体臂短1/3左右.在遗4212×遗4095的F2代中检测到一个具有中间偃麦草染色体小片段易位到小麦染色体端粒部分的小麦-中间偃麦草易位植株.这可能是由于在减数分裂过程中发生非均等分裂导致小麦-黑麦1BL/1RS易位染色体的黑麦染色体段臂缺失1/3及小麦-中间偃麦草非罗伯逊易位.在两个杂种F2植株中,中间偃麦草染色体分布频率为39.6%, 簇毛麦染色体分布频率为43.4%, 1BL/1RS 小麦-黑麦易位染色体分布频率分别为51.8%和56.6%.实验结果表明,1BL/1RS 小麦-黑麦易位染色体与外源染色体包括中间偃麦草、簇毛麦染色体在减数分裂过程中没有相互作用.小麦-黑麦1BL/1RS易位染色体在减数分裂过程中可以发生错分裂,并导致杂种后代黑麦染色体臂发生缺失.这对于培育以小麦为背景含有不同长度的黑麦1R染色体短臂的种质及小麦-外源染色体非罗伯逊易位的小片段易位系具有指导意义.     

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.     

普通小麦-百萨偃麦草(Thinopyrum bessarabicum)二体异附加系的选育与鉴定

为转移与利用百萨偃麦草耐盐、抗病等优良基因,用普通小麦中国春-百萨偃麦草双倍体与中国春杂交,通过染色体C-分带、分子原位杂交并结合减数分裂中期I的染色体配对分析,从回交后代中选育出一套小麦-百萨偃麦草二体异附加系。对这套异附加系进行的鉴定与分析表明,各附加系除添加了一对百萨偃麦草染色体外,小麦的21对染色体未见明显变化。各附加系所添加的百萨偃麦草染色体在减数分裂中期I配对基本正常,仅有少量单价体,其自交后代中外源染色体亦能正常传递。这说明所培育的这套二体异附加系在细胞学上已相对稳定,暂分别编号为DAJ1、DAJ2、DAJ3、DAJ4、DAJ5、DAJ6和DAJ7。各异附加系中百萨偃麦草染色体在小麦族中的部分同源群归属和百萨偃麦草耐盐抗病基因在染色体上的定位研究正在进行之中。     

小麦-黑麦染色体小片段易位的诱导

利用单体附加在小麦中的黑麦染色体引起遗传不稳定性的现象,设计了一个用单体附加系作工具诱导小麦-黑麦染色体小片段易位的系统方法.在小麦品种绵阳11号和黑麦自交系R12的单体附加系的自交后代中,用改良的C带技术分析了1283个植株,发现有63个2n=42的植株含有黑麦染色体或小麦-黑麦臂间易位染色体,占观察植株总数的4.29%.还发现20个植株,2n=42,C带分析不能证明它们含有黑麦染色体成分,但在某些性状上,与其小亲本相比,却发生了显著的变异.用DNA原位杂交方法却发现了黑麦染色体的小片段插入了小麦的某一染色体,形成了小片段易位(简称SS易位).插入片段的物理学图显示,易位的黑麦DNA片段既可接在小麦染色体的端部,也可插入中部的不同位置.     

普通小麦异源易位系的产生及利用

一般来说,附加系不论来自黑麦(Secale)、山羊草(Aegilop)、偃麦草(Elytriga)还是其它种属,都有一个共同的缺点,就是稳定性偏差,有不断丢失外源染色体的趋势,连续自交多代即可恢复为正常的普通小麦,为了保存附加系必须进行细胞学鉴定,另外,附加系育性偏低。代换系由于一对完整的小麦染色体被一对外源染色体所取代,打破了原受体品种的遗传平     

抗黄矮病普通小麦偃麦草异附加系、异代换系的选育和鉴定

以偃麦草 (Ag .pulcherrimum)为抗源 ,以圆锥小麦 (T .turgidum)×偃麦草的双二倍体———CPI113 5 0 0 ( 2n =70 )与普通小麦杂交、回交、自交得到的衍生系为基础材料 ,利用黄矮病抗性追踪、形态学标记、细胞遗传学分析 ,筛选到 2个抗黄矮病新种质 96S16 11,96W 14 9.通过测交分析、原位杂交和同工酶电泳分析等技术 ,对以上材料进行鉴定 ,结果表明 :96S16 11为普通小麦 偃麦草二体异附加系 ,96W 14 9为普通小麦 偃麦草 1D( 1Ap)二体异代换系 .     

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。     

小麦异源易位系的高效诱导和分子细胞遗传学鉴定

利用杀配子染色体(gametocidal chromosome)和低剂量(10Gy)γ-射线辐射花粉两种方法诱导小麦(Triticum aestixum L)-滨麦(Leymus mollis Trin)和小麦-中间偃麦草[Thinopyrum intermedium(Host)Barkwarth]的易位系。通过基因组原位杂交(GISH)分析,在59个小滨麦代换系M8724-8-13与离果山羊草(Aegilops trincialis L)3C染色体附加系的杂交后代中获得了3株小麦-滨麦易位系,易位频率达到5．08％。其中1个易位系经C-分带证明是小麦的7D染色体与1条滨麦的染色体发生了整臂易位。同时还获得了3个滨麦染色体的缺失系。滨麦染色体发生结构变异的总频率为8．47％。除了滨麦染色体以外,在一些植株中还观察到小麦的染色体也发生了缺失。在69个普通小麦与小麦-中间偃麦草附加系TAI-14辐射花粉的杂交后代中,得到2株小麦-中间偃麦草的易位系,易位频率为2．90％。两个易位系都是小片段易位,经C-分带证明两个易位系所涉及的小麦染色体分别是3A和4A。利用杀配子染色体和低剂量γ射线辐射花粉诱导小麦异源易位系都是行之有效的方法,但这两种方法各有优缺点,在实际工作中应根据不同的目的选用不同的实验体系。     

含有抗白粉病基因的黑麦染色体小片段向小麦的转移

利用感白粉病的小麦品种绵阳11的纯系和黑麦自交系R12杂交, 在其单体附加系自交后代的BC₁F₅株系中选择小麦－黑麦异源易位系。根据已报道的黑麦特异重复序列pSc20H设计了一对特异引物, 用PCR方法鉴定了300个单体附加系的自交BC₁F₅株系,发现其中70个株系含有黑麦染色体成分。一个来源于6R单体附加系的小麦株系96Ⅱ691-830-98表现了对白粉病的高度抗性, PCR方法鉴定证明其含有黑麦染色体成分。对该株系作进一步的基因组原位杂交(GISH)鉴定, 证明它的一对染色体的端部含有黑麦染色体的小片段。这一结果指出, 含有抗白粉病基因的黑麦染色体6R小片段被引入了小麦。研究表明利用单体附加诱导染色体小片段易位是一种有效的方法。利用PCR和GISH原位杂交相结合的方法可提高检测外源染色体小片段的准确性和选择效率。     

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.     

利用中国春-山羊草2C二体附加系与中国春-偃麦草5E二体附加系杂交诱发染色体易位和缺失

通过对中国春－长穗偃麦草（E.elongata 2n=14EE)二体附加系与中国春－柱穗山羊草（Ae.cylindrica 2n=28CCDD)2C二体附加系（杀配子染色体）杂交F1减数分裂的观察,看到F1单价体数超过理论数值,后期出现大量的染色体段片,认为这种异常现象与杀配子染色体的作用有关。对76株中国春－长穗偃麦草5E二体附加系与中国春－柱穗山羊草2C二体附加系杂交、回交一代进行染色体C－分带鉴定,初步认定株系21－5－14、21－5－37、21－5－67、21－5－71为中国春染色体与偃麦草5E染色体易位。经染色体组原位杂交（GISH）进一步确定21－5－14为T5ES.4AS易位系,21－5－37为T5E.2BS易位系,21－5－67为T5E.3AS易位系,21－5－71为T5ES.5BS易位系。易位频率为5.3%。株系21－5－27、21－5－18、21－5－18、21－5－72、21－5－4、21－5－71经染色体C－分带鉴定,分别为6B、4B、5B、4A、4B、2A缺失系。杀配子染色体引起缺失频率为6.5%。证明利用杀配子染色体诱导染色体易位和缺失的频率较高。杀配子染色体引起中国春B组染色体畸变大于A、D组,与Endo观察结果相似。     

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。     

利用杀配子染色体2C诱导中国春-黑麦二体附加系染色体畸变的研究

将中国春-黑麦(1R-7R)二体附加系与中国春-2C(Aegilops cylindrica)二体附加系杂交,获得F1,对F1体细胞染色体进行C分带鉴定和花粉母细胞减数分裂行为的观察与分析,发现减数分裂行为异常。对自交获得的430株F2进行单株染色体C分带和荧光原位分子杂交鉴定,检测到易位、缺失、等臂染色体、双着丝点染色体等染色体畸变类型。此外还检测到2C与小麦2A、2B、2D染色体的二体或单体自发代换系。杂交F。染色体畸变的规律与频率如下：研究共得到含黑麦染色体的变异22株,变异频率为5,1％。其中含黑麦染色体的易位系为10株,占2,3％;缺失12株,占2．79％;黑麦的等臂染色体3株,占O．7％。易位染色体既有含小麦着丝点的(大部分),也含有黑麦着丝点的(仅1例)。黑麦的染色体畸变中,发生于不同同祖群的频率不同,1R为5个,2R为3个;3R为1个;4R为3个;5R为6个;6R为4个。易位多为端部易位。共鉴定出小麦的缺失系54株,其中A基因组有27个,占6.27％;B基因组有20个,占4,65％;D基因组有7个,占1.66％。对杀配子染色体对小麦及黑麦不同同祖群染色体作用的差异性及作用特点进行了探讨。     

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.     

利用荧光原位杂交技术检测导入普通小麦的大赖草染色质

利用以大赖草基因组ＤＮＡ为探针的荧光原位杂交技术对导入普通小麦的大赖草染色质进行检测。结果：９１）根尖体中花粉母细胞时期均可用于检测大赖草染色质。间期核中杂交信号点数与所含大赖草染色体数目之间的对应关系依染色体显强Ｃ－带末端数不同而不同;（２）利用荧光原位杂交,从普通小麦－大赖草单体异附加系的减数分裂前植株＾６０Ｃｏ－γ射线辐射后代中检测到一批大赖草端着丝粒染色体和小麦－大赖草染色体易位等结构变异     

小麦的外源染色体鉴定

通过染色体原位杂交、RFLP分析和染色体重双端体分析,对在小麦遗传育种研究中具有重要理论和应用价值的VE161小麦不育异代换系及其附加系进行了染色体鉴定.结果表明,VE161小麦代换的或附加的外源染色体为来自长穗偃麦草的4E染色体,被代换的小麦染色体为4B.过去曾鉴定为7B,可能是由于VE161早代染色体易位较多所致.同时发现,VE161小麦在5B,7B和1D所在的3个部分同源群中仍有染色体相互易位存在,为进一步研究VE161小麦促进部分同源染色体配对的机制、不育的机制和应用奠定了基础.     

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-Secale cereal)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。     

普通小麦与长穗偃麦草杂种及其衍生材料的细胞遗传学特性

对十倍体长穗偃麦草(Thinopyrum ponticum)与普通小麦杂交F1及其与普通小麦回交BC1F1的形态学和细胞学特性进行了分析。结果表明,长穗偃麦草与普通小麦‘兰考矮早八’衍生F1(‘兰考小偃麦’)的根尖细胞染色体数为56条;花粉母细胞减数分裂中期Ⅰ染色体构型平均值为19.81Ⅰ+15.78Ⅱ+0.75Ⅲ+0.59Ⅳ;基因组荧光原位杂交(GISH)显示,兰考小偃麦中含有35条完整的长穗偃麦草和21条小麦染色体。‘兰考小偃麦’/‘科育818’和‘兰考小偃麦’/‘Cp02-3-5-5’杂交F1的根尖细胞染色体数及其所遗传的长穗偃麦草染色体数分别为50~52和16~22条,且存在染色体易位;花粉母细胞减数分裂中期Ⅰ平均染色体构型为14.54Ⅰ+17.40Ⅱ+0.55Ⅲ+0.14Ⅳ,平均49.4%的细胞出现多价体(三价体或四价体)。这些材料为创造小麦-长穗偃麦草新种质奠定了基础。