野生稻DNA导入水稻后代的SSR检测分析

以宁夏地区水稻主栽品种‘宁粳16号’、‘宁粳23号’为受体,普通野生稻(Oryza rufipogon,2n=2x=24, AA)为供体,利用花粉管通道导人法与茎注射法相结合的导入方法,将普通野生稻DNA导入宁夏水稻栽培品种, 对筛选出的21份形态、农艺性状典型变异的D2代材料及其对照利用SSR分子标记进行分子鉴定,结果表明,有 17份变异材料扩增出野生稻特有的DNA片段,而2个对照均不能扩增出野生稻特异的DNA片段,证明这些材料就是野生稻DNA片段导入的后代。另外有些材料出现受体DNA条带的减少,可能是由于野生稻DNA片段整合到水稻基因组中该引物结合位点或附近,原有的结合位点破坏而造成的。     

47份外引小麦种质资源Waxy和HMW-GS分子检测与品质性状分析

为有效利用外引小麦种质资源,本研究对收集的47份外引小麦种质材料进行Waxy和HMW-GS等位基因的分子检测,并分析了其直链淀粉、支链淀粉、湿面筋等品质参数。结果表明,在Wx-A1位点存在3种类型:Wx-A1a、Wx-A1g和WxA1b,39份材料(82.98%)为Wx-A1a类型;Wx-B1位点3种类型:Wx-B1a、Wx-B1e和Wx-B1b,37份材料(78.72%)为Wx-B1a类型;Wx-D1位点2种类型:Wx-D1a和Wx-D1b,46份材料具有Wx-D1a类型;共鉴定出8种Wx-1位点等位基因组合,31份材料(65.96%)为Wx-A1a/B1a/D1a。在Glu-A1位点,含有等位基因Ax2^*、Null和Ax1类型的材料分别为18份、18份和11份;在Glu-D1位点,含有等位基因Dx2和Dx5类型的材料分别为23份(48.94%)和21份(44.68%),含有等位基因Dy12和Dy10类型的材料分别为22份(46.81%)和20份(42.55%),具有Dy10+Dy12类型材料2份;共鉴定出19种Glu-A1/D1等位基因组合,7份材料含有Null/Dx5+Dy12。含有Wx-A1a/B1a/D1a材料的直链淀粉含量相对较高,支链淀粉含量相对较低;含有优质等位基因Ax1或Ax2^*兼Dx5+Dy10材料的湿面筋含量相对较高。总体上这些外引种质资源Waxy和HMW-GS等位基因类型丰富,可为种质资源合理利用和现代普通小麦品质改良提供参考依据。     

西北春麦区小麦地方品种高分子量麦谷蛋白亚基组成分析

为了给品质改良提供基础材料,并了解西北春麦区小麦地方品种的遗传多样性,采用十二烷基硫酸钠-聚丙烯酰胺凝胶电泳(SDS-PAGE)方法,分析了493份小麦地方品种的高分子量麦谷蛋白亚基(HMW-GS)的组成.结果表明:在供试材料中,Glu-1位点共有26个等位基因,其中Glu-A1位点3个,Glu-B1位点9个,Glu-D1位点14个,亚基null、7+8、2+12在各自的位点上出现频率最高,分别达到了94.53%、92.92%、86.24%;亚基组成类型共有30种,主要为null/7+8/2+12,频率达79.76%;同时筛选出一些含有1、2*、13+16、14+15、5+10、1.5+10等优质亚基或亚基对的材料,可作为优质基因源;西北春麦区小麦地方品种间Glu-1位点的遗传多样性,以Glu-D1位点最高,其次是Glu-B1位点,Glu-A1位点最低.     

小麦HMW-GS转基因沉默效应的遗传分析

以主栽小麦品种'高原602'和'高原142'为母本,'QQ5'为父本进行杂交,采用SDS-PAGE检测亲本、杂种F1、F2及BC1F1、BC1F1′代的HMW-GS表达情况.结果表明:'QQ5'中HMW-GS的沉默效应在杂交后代中表现为显性,在杂种F1、F2及BC1F1、BC1F1′代中遵循孟德尔遗传规律;'QQ5'自身的沉默效应对育成品种中的其他HMW-GS也有作用;在'QQ5'和杂交后代中,对HMW-GS的沉默并不影响LMW-GS的表达;在杂交F2中,出现了一些原本只在'QQ5'的野生型(bobwhite)中表达的带型,这说明'QQ5'中HMW-GS的基因组DNA并没有被破坏,其沉默机制可能在mRNA水平.     

高粱总DNA导入春不麦稳定后代高分子量麦谷蛋白亚基的变化

通过花粉管通道法将高粱总ＤＮＡ导入春麦甘麦８号、陇春１３号和陇春１０号,经过多代选择获得了５个稳定的后代。在高分子量麦谷蛋白亚基分析中,甘麦８号后代８９１４４的高分子量麦谷蛋白亚基发生突变,较其受体多了５＋１０亚基,而少了２＋１２亚基;其它几个转基因后代与其受体比较,高分子量麦谷蛋白亚基组成未发生变化;但是,各亚基的相对较大变化。高分子量麦谷蛋白亚基的组成和各亚基含量的变化直接影响小麦品质。本研究     

长穗偃麦草DNA导入小麦后代变异系醇溶蛋白的研究

应用花粉管通道技术,将抗逆性强的长穗偃麦草总ＤＮＡ导入普通小麦甘麦８号,后代中出现了广泛的变异,并筛选出两个高产、分蘖力强、抗条锈病的新品系。以这两个品系为材料,以供体和受体作为对照,研究了外源ＤＮＡ导入后籽粒醇溶蛋白的变化,发现醇溶蛋白的增加、缺失和电泳迁移率的变化,新增加的组分与供体长穗偃麦草某些组分相对应。由此推测外源ＤＮＡ导入受体后有可能某些ＤＮＡ片段插入受体基因组从而导致受体基因表达改变或基因突变。     

SDS-PAGE分析转基因小麦与主栽小麦杂交后代的高分子量麦谷蛋白亚基

目的:高分子量麦谷蛋白亚基(HMW-GS)1Ax1、1Dx5是对小麦面包烘烤品质有重要影响的优质亚基。将转基因小麦株系与普通小麦栽培品种常规杂交并快速筛选后代,以选育含有外源优质亚基的主栽小麦品系。方法:将分别含有1Ax1、1Dx5亚基的转基因小麦株系B102-1-2、B73-6-1与3种普通小麦主栽品种鄂恩1号、鄂麦12号、日喀则8号常规杂交,用不连续SDS-PAGE方法鉴定12组杂交组合(正反交)F1代311颗籽粒的HMW-GS。结果:不连续SDS-PAGE分析大量子代带型,能够快速鉴定筛选出具有优质亚基的株系,转基因获得的外源优质HMW-GS基因在大部分F1子代中能够共显性遗传。结论:常规杂交育种能使外源基因有效地整合进主栽小麦的基因组中,进一步分析后代遗传的稳定性和遗传规律就可以培育出优质的新品种;不连续SDS-PAGE快速筛选优质亚基的株系具有可操作性和实用性。     

陕南鄂西丘陵麦区小麦HMW-GS组成和LMW-GS等位基因变异

采用SDS-PAGE凝胶电泳和STS标记方法分别对陕南鄂西丘陵麦区小麦品种(系)中的高分子量谷蛋白亚基(HMW-GS)组成和低分子量谷蛋白亚基(LMW-GS)Glu-A3与Glu-B3位点的等位基因进行了检测,并通过STS特异性标记对SDS-PAGE凝胶电泳检测的HMW-GS部分结果进行了验证。结果表明:(1)陕南麦区64份小麦材料中共检测到9种HMW-GS类型,其中Glu-A1位点含有Null、1共2种等位变异,频率分别为53.12%和46.88%;Glu-B1位点有7+8、7+9、14+15和17+18共4个等位变异,频率分别为26.56%、48.44%、21.88%和3.13%;Glu-D1位点有2+12、5+10和4+12共3种等位变异,频率为71.88%、15.63%和12.49%;而且17种不同亚基组合中以"1,7+9,2+12"与"Null,7+9,2+12"为主。(2)64份小麦材料中检测到11种LMW-GS类型,其中Glu-A3位点存在Glu-A3a、Glu-A3c和Glu-A3d共3种等位变异,分布频率为10.94%、62.50%和26.56%;GluB3位点有Glu-B3a、Glu-B3b、Glu-B3d、Glu-B3e、Glu-B3f、Glu-B3g、Glu-B3i和Glu-B3j共8种等位变异,分布频率分别为6.25%、4.69%、29.69%、1.56%、3.13%、18.75%、4.69%、31.25%。(3)2个特异性STS标记对SDSPAGE凝胶电泳检测到的HMW-GS部分组成结果验证表明,STS标记可以有效克服SDS-PAGE方法检测小麦HMW-GS中的7与7*、8与8*以及2与2*亚基的误读问题,为小麦品质育种与食品加工提供理论支持。     

67份美国小麦种质资源的HMW-GS组成与品质分析

为了挖掘新的种质资源,对引自美国的67份小麦种质材料进行了高分子量麦谷蛋白亚基组成与品质性状分析。HMW-GS组成分析表明,在供试材料中共检测到20种亚基类型和25种亚基组合,表明这批材料的遗传多样性较高。在GluA1位点上,亚基1与2*的出现频率分别为16.4%与35.8%;Glu-B1位点有9个等位变异,其中出现频率最高的为7+9亚基对(47.8%);Glu-D1位点有8个等位变异,以5+10亚基对为主要类型,出现频率高达74.6%。在Glu-B1位点上发现3个不常见亚基7*、8*、8**和3个未知亚基a、b、c,还发现1个未知亚基,暂时将其标记为5*,可能位于Glu-D1位点上。亚基组合类型中,"null,7+8,5+10"的出现频率最高,为22.4%。亚基评分在5~10分之间,平均8.2分,得分在8分及其以上的材料有42份(62.69%),其中得10分的材料有9份(13.43%)。利用DA7200近红外成分分析仪对这批小麦材料的品质性状进行初步分析,结果表明其品质指标较低。这67份美国小麦材料含有的优质亚基比例较高,可作为中间材料以改良我国黄淮麦区小麦品种的亚基组成。     

7个大穗型小麦-黑麦代换系间杂交后代的形态学与SSR分析

对从小麦-黑麦代换系5R/5A与1R/1D杂交后代中选育的大穗型品系1-5、1-6、1-7、1-8、1-9、1-10、1-11进行形态学与SSR分析。结果表明,7个品系田间表现遗传性稳定,且具有黑麦大穗、抗病等优良性状;利用黑麦特异引物PSC119.1确定7个品系均导入了黑麦染色体片段,引物SCM138扩增结果表明,在1-6、1-7、1-8、1-9、1-10中导入了黑麦染色体5RS片段,引物SCM120、TSM604可以在7个品系中稳定扩增出黑麦5R长臂和1R短臂特异片段。以上结果可为小麦遗传育种与品质改良提供基础材料。     

HMW-GS的SDS-PAGE图谱在小麦品质评价中的应用

采用SDS—PAGE技术对陕西关中地区各时期大面积推广小麦品种、品种资源和新品系的HMW—GS组成进行了分析。在该地区50多年大面积推广的33个品种中,检测出9种HMW亚基(对)及其组成;品种HMW—GS的评分在5～10分之间,平均6．9分;4个时期品种HMW-GS的平均评分有升有降,优质亚基出现的频率普遍偏低;向小麦品种中聚合多种优质HMW—GS将成为陕西关中未来小麦育种的主要目标之一。53种小麦品种资源的亚基或亚基对组合类型比较丰富,具有一批携带优质亚基5 10、1、2*、7 8、14 15或17 18等资源。8个新选品系中,有4个品系携带了多种优质亚基,其中3个品系HMW—GS的评分为10分;Q1043已被审定通过,目前正在陕西关中推广种植。实践证明,采用SDS—PAGE方法对生产上推广品种、品种资源和新选品系的HMW—GS变异研究,有助于在短时间内了解生产上推广小麦品质生产现状、制订育种目标、选配亲本和品系品质性状筛选,是一种非常实用的品质快速检测方法。     

小麦高分子量谷蛋白亚基效应的比较研究

采用SDS-PAGE方法,通过对5个亲本间杂交获得的F2群体每一单株的F3籽粒样本及其亲本进行小麦高分子量谷蛋白亚基（HMW-GS）组成分析,并对每一F2单株上F3籽粒群体的高分子量谷蛋白亚基组成与其籽粒蛋白质含量、SDS-沉降值的关系进行研究,分析比较黄淮麦区出现频率较高的7个亚基或亚基对的品质效应。结果表明：小麦高分子量谷蛋白亚基组成不同群体间籽粒的蛋白质含量和SDS-沉降值基本达到显著或极显著水平。优质亚基表现为：1、7＋8、14＋15和5＋10亚基。因此,黄淮麦区小麦育种应加强对这些优质亚基的引入和利用,特别是对14＋15和5＋10亚基的引入和利用。     

Allelic variation of high molecular weight glutenin subunits of bread wheat in Hebei province of China

In common wheat (Triticum aestivum L.), allelic variations of Glu-1 loci have important influences on grain end-use quality. The allelic variations in high molecular weight glutenin subunits (HMW-GSs) were identified in 151 hexaploid wheat varieties representing a historical trend in the cultivars introduced or released in Hebei province of China from the years 1970s to 2010s. Thirteen distinct alleles were detected for Glu-1. At Glu-A1, Glu-B1 and Glu-D1, we found that the most frequent alleles were the 1 (43.0%), 7+8 (64.9%), 2+12 (74.8%) alleles, respectively, in wheat varieties. Twenty two different HMW-GS compositions were observed in wheat. Twenty-five (16.6%) genotypes possessed the combination of subunits 1, 7+8, 2+12, 25 (16.6%) genotypes had subunit composition of 2*, 7+8, 2+12; 20 (13.2%) genotypes had subunit composition of null, 7+8, 2+12. The frequency of other subunit composition was less than 10%. The Glu-1 quality score greater than or equal to 9 accounted for 20.6% of the wheat varieties. The percentage of superior subunits (1 or 2* subunit at Glu-A1 locus; 7+8, 14+15 or 17+18 at Glu-B1 locus; 5+10 or 5+12 at Glu-D1 locus) was an upward trend over the last 40 years. The more different superior alleles correlated with good bread-making quality should be introduced for their usage in wheat improvement efforts.     

湖北推广小麦品种(系)高分子量麦谷蛋白亚基组成分析

应用SDS-PAGE技术分析了45份湖北推广小麦品种(系)籽粒的高分子量麦谷蛋白亚基组成。40份材料的高分子量麦谷蛋白亚基组成为同质,5份为异质。在Glu-1位点共检测到9种等位基因变异类型,其中Glu-A1位点有“1、2^ 、Null”3种变异类型,Glu-B1位点有“7、7 8、7 9、14 15”4种,Glu-D1位点有“2 12、5 10”2种。“Null、7 8、2 12”是主要亚基,它们的频率分别是62．5％、60％和72．5％。亚基组合类型有12种,其中(Null,7 8,2 12)亚基组合占30．0％,(1,7 8,2 12)、(1,14 15,2 12)、(Null,7 9,2 12)、(Null,7 8,5 10)4种组合的频率都在10％以上,这5种亚基组合占总组合的72．5％。供试小麦材料品质评分在5～10之间,平均评分为7．0。含5 10亚基的品种(系)所占比例低,是湖北小麦烘烤品质较差的部分原因。     

硬粒小麦-节节麦人工合成种HMW-GS组成及1.5+10亚基的遗传分析

对C IMM YT的99份硬粒小麦—节节麦人工合成种(简称合成种)的HMW-G S组成分析发现,G lu-B 1和G lu-D 1位点的变异类型比普通小麦丰富,分别有9种和12种亚基类型;筛选出含有比5 10亚基更优质的1.5 10和5 12亚基的合成种分别有8份和1份;含有优质亚基1.5 10的合成种与普通小麦杂交结实正常;对2个合成种与2个普通小麦品种的8个正反交组合F1种子电泳发现,优质亚基1.5 10在F1代能正常表达,双亲所有亚基在F1代都得到表达,表现共显性遗传.本研究为优质亚基1.5 10和5 12转育到普通小麦中奠定了基础.     

Ta1小麦轮选群体高分子量谷蛋白亚基组成分析

利用Ta1小麦 Ms2 创建改良小麦面包品质的优质群体,采用SDS-PAGE法对其2次互交轮回群体C2的HMW-GS组成进行了分析.结果表明:在供试的193个样品中各HMW-GS及其组成模式的频率不尽相同,Glu-A1、Glu-B1和Glu-D1位点上产生频率最高的亚基分别是1、14+15和2+12,各为54.40%、35.75%和60.10%,优质亚基5+10的频率为17.6%; null、14+15、2+12 模式产生频率最高,为13.47%,并有 14+15,5+10 的优质亚基聚合体出现,占5.2%;该群体也产生了亲本不具有的13、16、22亚基及19种新的HMW-GS组成模式.说明利用Ta1小麦轮回选择技术是创造新亚基类型的一个有效途径.     

Quality differences between NILs of wheat variety Long 97-586 possessing HMW-GS 7+8 and 7

The high molecular weight glutenin subunits (HMW-GS) 7+8 were introduced into the Long 97–586 (1,7,2+12) wheat variety (Triticum aestivum) by 5 consecutive backcrosses with biochemical marker–assisted selection.Nearly isogenic lines (NILs) of HMW-GS 7 and 7+8 were obtained,and the NILs were planted in the experimental field at the Crop Breeding Institute of Heilongjiang Academy of Agricultural Science in 2004–2006.The field experiments were designed using the two-column contrast arrangement method with six replicates in 2004–2005 and four replicates in 2006.The result of three years experiments showed that the differences between NILs of Long 97–586 with subunit 7 and those with subunits 7+8 in the quality parameters of flour protein content and dry gluten content were negligible (P0.1).However,the differences in some of the quality parameters were remarkably significant (P0.01),including wet gluten content,ratio of wet gluten/dry gluten,gluten index,Zeleny sedimentation,ratio of sedimentation/dry gluten,and the farinogram parameters of water absorption,development time,stability,breakdown time and degree of softening.The difference between NILs with subunits 7+8 and subunit 7 was significant (P0.05) on the alveogram W value and had a critical value (P=0.05) on the alveogram P value in 2006.The results show that HMW-GS 7+8 is far superior to HMW-GS 7 in terms of baking quality.The possibilities of using subunits 7+8 and subunit 7 in breeding strong and weak gluten wheat varieties are discussed in this paper.     

The Interactive Effects of Transgenically Overexpressed 1Ax1 with Various HMW-GS Combinations on Dough Quality by Introgression of Exogenous Subunits into an Elite Chinese Wheat Variety

Seed storage proteins in wheat endosperm, particularly high-molecular-weight glutenin subunits (HMW-GS), are primary determinants of dough properties, and affect both end-use quality and grain utilization of wheat (Triticum aestivum L). In order to investigate the interactive effects between the transgenically overexpressed 1Ax1 subunit with different HMW-GS on dough quality traits, we developed a set of 8 introgression lines (ILs) overexpressing the transgenic HMW-glutenin subunit 1Ax1 by introgression of this transgene from transgenic line B102-1-2/1 into an elite Chinese wheat variety Chuanmai107 (C107), using conventional crossing and backcrossing breeding technique. The donor C107 strain lacks 1Ax1 but contains the HMW-GS pairs 1Dx2+1Dy12 and 1Bx7+1By9. The resultant ILs showed robust and stable expression of 1Ax1 even after five generations of self-pollination, and crossing/backcrossing three times. In addition, overexpression of 1Ax1 was compensated by the endogenous gluten proteins. All ILs exhibited superior agronomic performance when compared to the transgenic parent line, B102-1-2/1. Mixograph results demonstrated that overexpressed 1Ax1 significantly improved dough strength, resistance to extension and over-mixing tolerance, in the targeted wheat cultivar C107. Further, comparisons among the ILs showed the interactive effects of endogenous subunits on dough properties when 1Ax1 was overexpressed: subunit pair 17+18 contributed to increased over-mixing tolerance of the dough; expression of the Glu-D1 allele maintained an appropriate balance between x-type and y-type subunits and thereby improved dough quality. It is consistent with ILs C4 (HMW-GS are 1, 17+18, 2+12) had the highest gluten index and Zeleny sedimentation value. This study demonstrates that wheat quality could be improved by using transgenic wheat overexpressing HMW-GS and the feasibility of using such transgenic lines in wheat quality breeding programs.