Molecular Cytogenetic Identification of a Wheat-Thinopyron intermedium （Host） Barkworth ＆ DR Dewey Partial Amphiploid Resistant to Powdery Mildew

Abstract: Wide cross and molecular cytogenetic methods were used to transfer the powdery mildew resistance gene from Thinopyron intermedium(Host) Barkworth & DR Dewey to wheat. Among the progeny of crossing common wheat (Triticum aestivum L.) Yannong 15 with Th. intermedium, a partial amphiploid E990256, with resistance to powdery mildew, was developed. It had 56 chromosomes and could form 28 bivalents in pollen mother cells at metaphase I of meiosis. Resistance verification by race 15 at the seedling stage and by mixed strains of Erysiphales gramnis DC. f. sp. tritici Em. Marchal at the adult stage showed it was immune to powdery mildew at both stages. Gene postulation via 21 isolates of E. gramnis f. sp. tritici and 29 differential hosts showed it was nearly immune to all the isolates used, and its resistance pattern was different from all the mildew resistance genes used, which indicated it probably contained a new resistance gene to powdery mildew. Biochemical verification showed it might convey different Th. intermedium chromosomes from those of the wheat‐ Th. intermedium partial amphiploids Zhong 1–5. Genomic in situ hybridization analysis by using St genomic DNA as the probe showed E990256 contained a recombination genome of St and E. (Managing editor: Wei WANG)     

一个多抗小麦—中间偃麦草新种质的选育和细胞分子生物学鉴定

经过多年田间和温室接种抗病性鉴定,从(77-5433×中5)杂交组合花药培养后代中选育出一个兼抗大麦黄矮病、条锈、叶锈和秆锈4种小麦主要病害的新种质遗4212。遗4212的体细胞染色体数为42,在减数分裂中期Ⅰ,在几乎所有的花粉母细胞中都可以观察到21个二价体,这说明遗4212是一个在遗传上业已稳定的整倍体材料。对(遗4212×77-5433)F_1代花粉母细胞的观察表明,遗4212可能是含1对外源中间偃麦草染色体的代换系或具较大中间偃麦草染色体片段的易位系。用基因组原位杂交(genomic in situ hybridization,GISH)对遗4212的有丝分裂中期相、减数分裂后期Ⅰ相和(遗4212×77-5433)F_1代花粉母细胞减数分裂中期Ⅰ、后期Ⅰ进行了检测,确证遗4212含1对外源中间偃麦草染色体。这些结果表明,遗4212是一个小麦一中间偃麦草代换系,其抗病性来自其携带的1对中间偃麦草。     

携带抗黄矮病基因的中间偃麦草染色体2Ai—2特异的分子标记

小麦－中间偃麦草二体异附加系Ｚ１、Ｚ２具有一对携带抗黄矮病基因的中间偃麦草染色体２Ａｉ－２。利用中间偃麦草（Ｔｈｉｎｏｐｙｒｕｍ ｉｎｔｅｒｍｅｄｉｕｍ （Ｈｏｓｔ） Ｂａｋｗｏｔｈ ａｎｄ Ｄｅｗｅｙ）和拟鹅冠草（Ｐｓｅｕｄｏｒｏｅｇｎｅｉａ ｓｔｒｉｇｏｓａ）基因组ＤＮＡ作探针,对Ｚ１、Ｚ２进行基因组原位杂交分析。结果表明,Ｚ１、Ｚ２附加的一对中间偃麦草染色体２Ａｉ－２为Ｓｔ－Ｅ染色体,Ｅ组染     

携带抗黄矮病基因的中间偃麦草染色体2Ai_2特异的分子标记

The wheat-Thinopyrum intermedium addition lines Z1,Z2 contain a pair of Th. intermedium chromosomes 2Ai-2 carrying the gene with resistance to barley yellow dwarf virus (BYDV). Genomic in situ hybridization (GISH) was used to analyze the chromosome constitution of Z1,Z2 by using genomic DNA probes from Th. intermedium and Pseudoroegneria strigosa. The results showed that the chromosome constitution of either Z1 or Z2 composes of 42 wheat chromosomes and two Th. intermedium chromosomes (2Ai-2). The 2Ai-2 chromosome is St-E intercalary translocation, in which the E genomic chromosome segment translocated into the middle region of the long arm of chromosome belonging to St genome. With the genomic DNA probe of Ps. strigosa, the GISH pattern specific to the 2Ai-2 chromosome may be used as a molecular cytogenetic marker. A detailed RFLP analysis on Z1, Z2 and their parents was carried out by using 12 probes on the wheat group 2 chromosomes. Twenty RFLP markers specific to the 2Ai-2 chromosome were identified. Two RAPD markers of OPR16 –350 and OPH09 -1580, specific to the 2Ai-2 chromosome, were identified from 280 RAPD primers. These molecular markers could be used to assisted-select translocation lines with small segment of the 2Ai-2 chromosome and provide tools to localize the BYDV resistance.     

小偃麦附加系Z1和Z2中外源染色体2Ai-2的结构组成

小偃麦附加系Z1和Z2中外源染色体2Ai-2的结构组成@张增燕$中国农业科学院作物育种栽培研究所!北京100081@辛志勇$中国农业科学院作物育种栽培研究所!北京100081@陈孝$中国农业科学院作物育种栽培研究所!北京100081小偃麦;;附加系;;染色体     

抗黄矮病小麦新品系YW443的分子细胞遗传学鉴定

以小麦－中间偃麦草二体附加系Ｌ１衍生抗病系ＰＰ９－１为抗源,与小麦推广品种陕７８５９．丰抗８号杂交并自交,在Ｆ６代中选到农艺性状优良的高抗黄矮病小麦新品系ＹＷ４４３。对ＹＷ４４３及其亲本进行抗病性鉴定。结果表明：ＹＷ４４３高抗大麦黄矮病毒ＧＰＶ、ＧＡＶ株系。利用基因组原位杂交,ＲＦＬＰ分析和ＲＡＰＤ分析,研究诉遗传构成及其抗病基因染色体归属。结果表明：ＹＷ４４３（２ｎ＝４３）的遗传构成了４０条（２     

一种新的六倍体细胞类型水生薏苡的细胞遗传学鉴定

通过醋酸洋红压片和荧光原位杂交技术(包括基因组原位杂交技术),确定在我国广西西南部地区广泛分布着的水生薏苡(Coix aquatica Roxb.)属于一种新的六倍体细胞类型.这种水生薏苡与已报道的几种水生薏苡细胞类型的染色体数目均不相同,它的染色体数目是2n=30,在减数分裂前期Ⅰ和中期Ⅰ的细胞中形成10个二价体和10个单价体.基因组原位杂交结果表明,这种水生薏苡的20条染色体与四倍体的薏苡(C.lacryma-jobi,2n＝20)的基因组DNA是高度同源的.45S和5S rDNA分别杂交到这种水生薏苡的两条染色体上,其中各有一条染色体与薏苡中携带45S和5S rDNA杂交信号的染色体具有相同的形状和信号的分布状态.据此推测:四倍体的薏苡可能是这种新的水生薏苡细胞类型的一个亲本,它的另一个亲本可能是八倍体的水生薏苡(C.aquatica,2n＝40),因为这种八倍体的水生薏苡在核型、植株形态及生长环境等方面与新的六倍体细胞类型的水生薏苡相似.     

小麦抗白粉病种质"91(260)3-3-8"的抗性鉴定及遗传分析

本试验对91（260）3-3-8对白粉病的抗性再次进行鉴定,进一步确定该材料对白粉病完全免疫。为了研究其抗白粉病基因的遗传规律,用感病材料陕225、小偃6、邯6172、豫麦49与该材料杂交得到F1、F2后代群体,发现F1抗白粉病;陕225／91（260）3-3-8F2、小偃6／91（260）3-3-8 F2、邯6172／91（260）3-3—8 F2群体抗感比例为3：1,表明“91（260）3—3—8”与感病材料陕225、小偃6、邯6172相比有1对抗白粉病基因的差异;豫麦49／91（260）3-3—8 F2群体抗感比例不完全符合3;1,其原因有待于进一步探明。     

一种新的六倍体细胞类型水生薏苡的细胞遗传学鉴定

通过醋酸洋红压片和荧光原位杂交技术(包括基因组原位杂交技术), 确定在我国广西西南部地区广泛分布着的水生薏苡(Coix aquatica Roxb.)属于一种新的六倍体细胞类型。这种水生薏苡与已报道的几种水生薏苡细胞类型的染色体数目均不相同,它的染色体数目是2n = 30,在减数分裂前期Ⅰ和中期Ⅰ的细胞中形成10个二价体和10个单价体。基因组原位杂交结果表明,这种水生薏苡的20条染色体与四倍体的薏苡(C. lacryma-jobi, 2n = 20)的基因组DNA是高度同源的。45S 和5S rDNA分别杂交到这种水生薏苡的两条染色体上,其中各有一条染色体与薏苡中携带45S和5S rDNA杂交信号的染色体具有相同的形状和信号的分布状态。据此推测: 四倍体的薏苡可能是这种新的水生薏苡细胞类型的一个亲本,它的另一个亲本可能是八倍体的水生薏苡(C. aquatica, 2n = 40), 因为这种八倍体的水生薏苡在核型、植株形态及生长环境等方面与新的六倍体细胞类型的水生薏苡相似。     

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。     

一个来自硬粒小麦的抗白粉病基因的鉴定和微卫星标记

在起源于硬粒小麦(TriticumdurumDesf.accessionDR147)和尾状山羊草(AegilopscaudataL.acc.Ae14)合成的双二倍体与普通小麦品种“莱州953”杂交组合衍生的BC3F2群体中鉴定了一个抗小麦白粉病基因。遗传分析表明,该基因为一个显性单基因。应用分离群体分组法(BSA),鉴定了两个与抗病基因紧密连锁的微卫星标记Xgwm311和Xgwm382,它们与抗病基因的遗传距离分别为5.9cM和4.9cM。对双二倍体亲本硬粒小麦DR147和尾状山羊草Ae14及轮回亲本“莱州953”的DNAPCR扩增结果表明,与抗病基因相关的微卫星标记Xgwm311和Xgwm382来源于硬粒小麦DR147。根据已发表的小麦微卫星图谱和对“中国春”缺-四体系DNA扩增结果,抗病基因被定位在小麦2A染色体的长臂末端。     

一个来自硬粒小麦的抗白粉病基因的鉴定和微卫星标记

在起源于硬粒小麦(Triticum durum Desf.accession DR147)和尾状山羊草(Aegilops caudata L.acc.Ae14)合成的双二倍体与普通小麦品种"莱州953"杂交组合衍生的BC3F2群体中鉴定了一个抗小麦白粉病基因.遗传分析表明,该基因为一个显性单基因.应用分离群体分组法(BSA),鉴定了两个与抗病基因紧密连锁的微卫星标记Xgwm311和Xgwm382,它们与抗病基因的遗传距离分别为5.9 cM和4.9 cM.对双二倍体亲本硬粒小麦DR147和尾状山羊草Ae14及轮回亲本"莱州953"的DNA PCR扩增结果表明,与抗病基因相关的微卫星标记Xgwm311和Xgwm382来源于硬粒小麦DR147.根据已发表的小麦微卫星图谱和对"中国春"缺-四体系DNA扩增结果,抗病基因被定位在小麦2A染色体的长臂末端.     

与小麦白粉病抗性基因Pm2紧密连锁RAPD标记的筛选研究

以２５６个随机引物对含小麦抗白粉病基因Ｐｍ２近等基因系进行ＲＡＰＤ分析,发现１７个随机引物的扩增产物在抗、感ＮＩＬｓ材料间表现多态性,且其中５个引物经４次以上重复,均获相同结果,其多态性标记分别为ＯＰＭ０８(１６００)、ＯＰＩ０４(１７００)、ＯＰＨ１９(１１００、ＯＰＥ０９(９００)及ＯＰＭ１６(８５０)。当以这５个随机引物对１４个已知含Ｐｍ２基因的抗病材料及９个不含Ｐｍ２基因的感病材料进行检测时,只有标记ＯＰＩ０４(１７００)在１２个抗病材料中出现（另两个抗病材料中未检测到）,而在９个感病材料中均未出现。进一步用 ＯＰI(０４)对１０２株（Ｃｈａｎｃｅｌｌｏｒｘ Ｕｋａ／８＊Ｃｃ）Ｆ２分离群体进行分析,估算出标记ＯＰＩ０４(１７００)与Ｐｍ２基因间的遗传距离为１２．２±３．３ｃＭ。     

Introgression of Resistance to Powdery Mildew Conferred by Chromosome 2R by Crossing Wheat Nullisomic 2D with Rye

Using the nulUsomic back-cross procedure, four wheat-rye chromosome substitution 2R （2D） lines with different agronomic performance, designated WR02-145-1, WR01-145-2, WR02-145-3, and WR02-145-4, were produced from a cross between 2D nullisomic wheat （Triticum aestivum L. cv. ＂Xiaoyan 6＂） and rye （Secale cereale L. cv. ＂German White＂）. The chromosomal constitution of 2n=42=21 in WR02-145 lines was confirmed by cytological and molecular cytogenetic methods. Using genomic in situ hybridization on root tip chromosome preparations, a pair of intact rye chromosomes was detected in the WR02-145 lines. PCR using chromosome-specific primers confirmed the presence of 2R chromosomes of rye in these wheat-rye lines, indicating that WR02o145 lines are disomic chromosome substitution lines 2R （2D）. The WR02-145 lines are resistant to the powdery mildew （Erysiphe graminis DC. f. sp. tritici E. Marchal） isolates prevalent in northern China and may possess gene（s） for resistance to powdery mildew, which differ from the previously identified Pm7gene located on chromosome 2RL. The newly developed ＂Xiaoyan 6＂- ＂German White＂ 2R （2D） chromosome substitution lines are genetically stable, show desirable agronomic traits, and are expected to be useful in wheat improvement.     

小麦抗白粉病相关基因GST克隆与表达

以从小麦抗白粉病相关基因差异表达分析中获得的EST-3 (Genbank序列号EX567360)为标签,采用电子克隆的方法对其进行延伸,并对电子克隆结果进行半定量RT-PCR验证,最后对白粉菌不同侵染时间进行了表达分析.经RT-PCR扩增,EST-3表达的带型变化趋势与其在抑制性消减杂交SSH-cDNA的差异显示情况一致,且RT-PCR获得的序列与电子克隆的序列一致性达98％.生物信息学分析表明,该序列是由875 bp核苷酸组成的,具有完整的开放阅读框架,编码蛋白为229个氨基酸,GenBank序列号JK841279,含有一个N端和C端谷胱甘肽硫转移酶结构域,该序列与小麦谷胱甘肽硫转移酶基因(GST)一致性较高,达97％.表达分析结果显示,白粉菌侵染24 h表达受到抑制,48 h开始表达,侵染72 h表达最强,96 h又开始下降,表明GST基因属于白粉菌诱导型相关基因,参与小麦对白粉病的应答反应.     

用基因组原位杂交与RFLP标记鉴定小麦——簇毛麦抗白粉病代换系

用荧光素标记的簇毛麦(Haynaldia villosa)基因组总DNA作探针,以普通小麦基因组总DNA作封阻,与花粉母细胞减数分裂中期Ⅰ制片的染色体进行原位杂交。结果表明,抗白粉病小麦品系GN22是普通小麦-簇毛麦二体代换系;用已定位在小麦第6部分同源群上的RFLP探针psr113、psr371进行Southern分析,进一步证明,小麦品系GN21、GN22是普通小麦-簇毛麦6A(6V)代换系;结合同工酶等电聚焦电泳分析,首次把簇毛麦编码的α-淀粉酶-1生化位点定位在簇毛麦6V染色体长臂上,暂命名为α-Amy-Ⅴ1。研究结果表明,原位杂交与RFLP技术相结合是全面、准确鉴定小麦外源染色体及其与小麦染色体部分同源关系的有效方法。     

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。     

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-大麦2H异代换系的鉴定

通过基因组原位杂交、重双端体测交及RFLP分析,解析了来自小麦品种"中国春"(Triticum aestivumL.cv."Chinese Spring"(CS))×大麦品种"Betzes"(Hordeum vulgare L.cv."Betzes")杂种后代15份材料的遗传组成,鉴定出6个二体异代换系;对与"中国春"重双端体DDT2A、DDT2B及DDT2D测交的F1代花粉母细胞减数分裂中期染色体构型进行观察,同时以小麦第二部分同源群短臂探针psr131进行RFLP分析,鉴定出一套遗传稳定的小麦-大麦2H二体异代换系2H(A)、2H(B)和2H(D).小麦第二部分同源群短臂探针psr131可作为追踪大麦2H染色体的RFLP标记.从代换系的生长势及其他农艺性状看,大麦2H染色体对小麦染色体2B和2D的补偿作用较好.通过考种观察到携带大麦α淀粉酶抑制蛋白基因的2H染色体导入小麦后,淀粉品质发生了改变,外观品质由原来"中国春"的半粉质转变为代换系的半角质.     

利用小麦微卫星标记定位一个来自野生二粒小麦的抗白粉病基因

培育抗病品种是控制小麦白粉病危害最经济有效而又安全的手段.寻找和创造新抗源是抗病育种的基础工作,是解决抗源单一化问题的有效途径.来自以色列的野生二粒小麦G-305-M对北京地区小麦白粉菌流行小种15号表现免疫,用G-305-M与小麦品种781杂交并用京411回交(G-305-M/781//京411*3),成功地将G-305-M的抗白粉病基因转入普通小麦中.遗传分析表明转入小麦中的抗病性苗期表达受一对显性基因控制,该基因暂定名为MlG.用96对小麦微卫星引物对一个167株的抗性分离家系进行了SSR分析,发现引物WMS570扩增产物在抗感个体间存在多态性.经分离群体验证,抗病基因MlG与小麦染色体6AL上的微卫星位点Xgwm570连锁,遗传距离为14.9±3.0cM,据此将MlG定位于6AL.根据系谱和基因位点分析,推断MlG基因是不同于已知抗白粉病基因的一个新基因.