St基因组中的CRW同源序列在偃麦草中的FISH分析

为了确定十倍体长穗偃麦草(Thinopyrum ponticum, Liu & Wang)和六倍体中间偃麦草(Th. intermedium, [Host] Barkworth & Dewey )的基因组组成, 根据野生一粒小麦(Triticum boeoticum)着丝粒自主型反转录转座子(CRW)序列设计特异引物, 以二倍体拟鹅观草(Pseudoroegneria spicata, Á Löve )基因组 DNA为模板进行PCR扩增, 筛选到一条St基因组着丝粒区相对特异反转录转座子的部分序列pStC1, 长度为1.755 kb (GenBank登录号: FJ952565), 其中有800 bp与小麦着丝粒反转录转座子(CRW)的LTR区高度同源, 另有小部分片段与其外壳蛋白编码基因(gag)部分同源, 并且包含一段富含AGCAAC碱基的重复序列。以pStC1为探针, 对十倍体长穗偃麦草的FISH检测结果显示其基因组组成为两个St组3个E组(St₁St₂E^eE^bE^x); pStC1与中间偃麦草杂交时, 不仅St基因组上有强烈的荧光信号, 而且E基因组一些染色体的近着丝粒区域也有杂交信号, 说明偃麦草属异源多倍体物种在其形成及进化过程中St与E基因组之间在着丝粒及近着丝粒相关区域可能存在协同进化。     

中间偃麦草的GISH分析

以染色体组为E^eE^e的二倍体长穗偃麦草（Thinopyrum elongatum,2n=2x=14)、染色体组为E^bE^b的二倍体比萨偃麦草（Th.bessarabicum,2n=2x=14）、染色体组为StStStSt的四倍体拟鹅冠草（Pseudoroegneiria strigosa,2n=4x=28)的总基因组DNA为探针,对中间偃麦草（Th.intermedium)进行GISH分析。结果表明,中间偃麦草是由2个亲缘关系较近的染色体组、1个亲缘关系较远的染色体组构成;中间偃麦草所含的亲缘关系较近的染色体组分别与二倍长穗偃麦草染色体组E^e、比萨偃麦草染色体组E^b、以及1个亲缘关系较远的染色体组与拟鹅冠草染色体组St基本相似,但不完全一样,因此,中间偃麦草的染色体组用E^etE^etE^btStSt表示。     

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。     

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。     

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。     

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.     

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 .     

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－重复序列荧光原位杂交技术对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（Ａｇｒｏｐｙｒｏｎ ｉｎｔｅｒｍｅｄｉｕｍ）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ｐ     

抗黄矮病小麦-中间偃麦草易位系基因组可转化人工染色体文库的构建及初步筛选

利用抗黄矮病小麦 -中间偃麦草易位系HW6 4 2的细胞核DNA构建了一个可转化人工染色体 (transformation competentartificialchromosome,TAC)文库 ,文库由 2 .3× 10 6 克隆构成 ,重组率为 90 .4 8% ,平均插入片段大小为 2 2kb左右 ,约覆盖普通小麦单倍体基因组 2 .5倍 ,在该文库中分离得到单拷贝DNA序列的几率约是 95 .77%。文库保存在 2 4块 96孔板中 ,每个孔中约含有 10 0 0个不同的重组克隆 ,可以采用PooledPCR的方法对文库进行筛选。用来源于小麦的简单重复序列 (simplesequencerepeat,SSR)引物wms37扩增中间偃麦草、抗病易位系及感病材料 ,得到一条与抗性共分离的特异条带 ,约 4 5 0bp。将此特异标记条带转化为SCAR(sequencecharacterizedamplifiedregion)标记 ,用于筛选HW6 4 2基因组TAC文库 ,得到 12个阳性克隆。对阳性克隆进行了PCR Southern验证 ,以中间偃麦草基因组总DNA为探针与限制酶HindⅢ消化后的阳性克隆杂交 ,其中 10个阳性克隆分别有 1～ 6条杂交带 ,结果表明 ,这 10个阳性克隆可作为抗黄矮病相关基因筛选的候选克隆     

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。     

偃麦草属三个种的染色体组研究

本文综合应用体细胞染色体分带、杂交一代 PMc MI 染色体构型统计和同工酶分析,研究了偃麦草属三个种的染色体组构成。结果表明:中间偃麦草不含与小麦同源的 B 组,有两个组部分同源,其染色体组可用 xE_1E_2表示。长穗偃麦草(10x)也不含 B 组,有四个组两两部分同源,是部分同源异源十倍体,染色体组公式为 xE_1E_1F_1F_2。四倍体偃麦草的两个染色体组间缺少同源性。     

小麦与长穗偃麦草、中间偃麦草杂种及其衍生后代的细胞遗传学研究──Ⅲ．小麦和偃麦草基因重组的遗传基础浅析

十倍体长穗偃麦草和六倍体中间偃麦草均含有一些基因促使部分同源的染色体之间发生配对,这些基因分布于不同的染色体组中,并具很强的传递力。小麦与长穗偃麦草杂种回交后代的部分植株在减数分裂后期出现多条染色体同时断裂现象,使不同染色体通过断口联结形成新的易位成为可能。上述二因素可能是造成小麦和偃麦草基因重组的主要原因之一。     

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—中间偃麦草异附加系条锈病抗性的研究

应用缺体回交法,以阿勃缺体为母本,中4为父本,培育出小偃麦二体异附加系7个,其中St3,St5,St7对目前流行条锈病小种表现免疫,二体异附加系与阿勃杂交及其相互杂交的F1PMCM1结果表明,所有附加系分别附加了一对中4的外源染色体,其中St5和St7附加的染色体相同,但不同于St3所附加的外源色体,这表明中4的中间偃麦草St染色体组中至少有两条染色体携带有抗条锈病基因。     

中间偃麦草(Thinopyrum intermedium)18S-5.8S-26S rDNA位点在染色体上的分布及对其核ITS序列异质性的分析

中间偃麦草(Thinopyrum intermedium(Host)Barkworth et Dewey)是禾本科小麦族植物中的一个异源六倍体物种,是重要的牧草植物,在小麦的抗病育种中发挥了重要作用.利用荧光原位杂交(FISH)技术,在体细胞中期染色体上,对18S-5.8S-26S rDNA位点进行了物理定位,发现该物种有3～4对染色体携带18S-5.8S-26S rDNA主位点.结合基因组原位杂交(GISH)分析,证明中间偃麦草的St基因组中有一对同源染色体短臂末端携带一个主位点,其余2～3对主位点位于E基因组染色体上.对不同来源的材料研究表明:18S-5.8S-26S rDNA位点的数目(包括主位点和小位点)、位置、拷贝数在不同收集材料之间的差异较大,甚至在同一个体的不同细胞中也存在差异.讨论了rDNA物理作图数据在分析系统发育问题中的局限性.结合中间偃麦草的三个可能的二倍体基因组供体(Th.bessarabicum、Th.elongatum和Pseudoroegneria stipifolia)rDNA位点分析的结果,对中间偃麦草进化过程中rDNA位点的变化进行了分析,同时,对其中一份材料的核ITS序列进行了克隆、测序和系统发育分析,发现在中间偃麦草中,ITS序列具有很高的异质性.     

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。     

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。     

中间偃麦草(Thinopyrum intermedium)18S-5.8S-26S rDNA位点在染色体上的分布及对其核ITS序列异质性的分析(英文)

中间偃麦草(Thinopyrum intermedium(Host)Barkworth et Dewey)是禾本科小麦族植物中的一个异源六倍体物种,是重要的牧草植物,在小麦的抗病育种中发挥了重要作用。利用荧光原位杂交(FISH)技术,在体细胞中期染色体上,对18S-5.8S-26S rDNA位点进行了物理定位,发现该物种有3～4对染色体携带18S-5.8S-26S rDNA主位点。结合基因组原位杂交(GISH)分析,证明中间偃麦草的St基因组中有一对同源染色体短臂末端携带一个主位点,其余2～3对主位点位于E基因组染色体上。对不同来源的材料研究表明:18S-5.8S-26S rDNA位点的数目(包括主位点和小位点)、位置、拷贝数在不同收集材料之间的差异较大,甚至在同一个体的不同细胞中也存在差异。讨论了rDNA物理作图数据在分析系统发育问题中的局限性。结合中间偃麦草的三个可能的二倍体基因组供体(Th.bessarabicum、Th. elongatum和Pseudoroegneria stipifolia)rDNA位点分析的结果,对中间偃麦草进化过程中rDNA位点的变化进行了分析,同时,对其中一份材料的核ITS序列进行了克隆、测序和系统发育分析,发现在中间偃麦草中,ITS序列具有很高的异质性。     

小麦与长穗偃麦草,中间偃麦草杂种及其衍生后代的细胞遗传学研究

十倍体长穗科草和六倍体中间偃麦草均含有一些基因促使部分同源的染色体之间发生配对,这些基因分布于不同的染色体组中,并具很强的传递力。小麦与长穗偃麦草杂种回交后代的部分植株在减少数分裂后期出现多条染色同时断裂现象,使不同染色体通过断口联结形成新的易位成为可能。上述二因素可能是造成小麦和偃麦草基因重组的主要原因之一。     

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。