著名小麦遗传学家——胡含

<正>胡含,曾用名胡笃融,湖南湘潭人,1924年4月3日生于北平。1938～1942年就读于重庆南开中学。1941年3月加入中国共产党。1942～1945年就读于重庆中央大学农艺系。1945～1946年赴鄂豫皖边区参加新四军,任第五师工作队队员、连队文化教员。1946年夏中原突围后在鄂豫陕边区打游击,任陨商县县委秘书等职。     

小冰麦异附加系TAI系列中异源麦谷蛋白基因位点的生化与分子生物学鉴定

小冰麦异附加系TAI系列的每一个材料中分别附加了1对来自中问偃麦草的染色体,附加染色体很容易丢失,使得失去附加染色体的小麦可以作为异附加系的对照材料。通过分析TAI系列异附加系及各自对照材料的高分子量麦谷蛋白亚基组成与低分子量麦谷蛋白基因的PCR图谱,鉴定出异附加系TAI-13和TAI-25中具有编码中问偃麦草麦谷蛋白的基因位点,附加的中间偃麦草染色体属于第一同源群。异附加系TAI-11中附加的中间偃麦草染色体只具有低分子量麦谷蛋白基因位点。     

小偃麦异附加系TAI-13中来自中间偃麦草的低分子量麦谷蛋白亚基基因的分子克隆

通过分析小麦(Triticum aestivum L.)-中间偃麦草(Agropyron intermedium(Host)Beav)异附加系TA1-Ⅰ系列的麦谷蛋白SDS-PAGE电泳图谱和基因组DNA的PCR扩增产物,发现在异附加系TAI-13中附加的中间偃麦草染色体上具有编码高分子量和低分子量麦谷蛋白亚基基因的位点,属于第一同源群.随后,采用RT-PCR方法,从TAI-13的未成熟子粒中克隆了4个来自中间偃麦草的低分子量麦谷蛋白亚基基因.序列分析表明,13003、13006和13054是包括信号肽编码序列的全长基因,而13514没有信号肽编码序列.根据由核苷酸序列推导的蛋白质分子的N-末端氨基酸序列,这4个基因编码的麦谷蛋白亚基可分为3种类型,即Ai-M型(由基因13514编码,命名为LAi1)、Ai-Q型(由基因13006和13045编码,分别命名为LAi2和LAi3)和Ai-Ⅰ型(由基因13003编码,命名为LAi4).通过与小麦的低分子量麦谷蛋白亚基分子比较,发现Ai-M和Ai-Q是两种未见报道的新的低分子量麦谷蛋白亚基类型,而Ai-Ⅰ型与小麦的Ⅰ型亚基相似.氨基酸序列分析发现,基因13514编码的蛋白质亚基分子LAi1有较长的重复区(26个重复模块)和较多的半胱氨酸残基(9个),推测其可形成3个分子间二硫键,可能对增强面团的强度和粘弹性有正面效应.     

小麦锌指蛋白基因的克隆、序列与表达分析

根据R基因及其调控基因保守序列设计简并性引物,对白粉菌接种和未接种处理的一对抗病和感病的小麦—黑麦等位突变易位系TAM104R和TAM104S总RNA进行RT-PCR扩增,得到一个诱导表达的cDNA片段。序列分析表明,该片段全长2474bp,其中含有一个822bp的完整开放阅读框,推测其编码一个有273个氨基酸残基、分子量约31kD的蛋白质分子。蛋白质的氨基酸序列比对显示,该蛋白质分子具有C2HC锌结合motif CX2CX4HX4C结构和锌指domain,可见克隆的cDNA是一个锌指蛋白基因,命名为TaZF。Southern杂交表明,TaZF在抗病易位系TAM104R的基因组中是多拷贝的。半定量RT-PCR分析显示,TaZF基因属组成型表达、但受白粉菌诱导表达上调的基因,推测其与白粉病菌的侵染过程相关。基因组DNA专化扩增、克隆和测序揭示TaZF基因无内含子。     

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。     

四倍体长穗偃麦草(Agropyron elongatum 4x)染色体组构成的生化和SSR标记分析

应用等电聚焦(IEF)和SDS PAGE方法分析了二倍体长穗偃麦草(Agropyronelongatum2x)和四倍体长穗偃麦草(Ag.elongatum4x)的16种同工酶和3种贮藏蛋白的电泳图谱。结果表明,只有两种同工酶在四倍体和二倍体长穗偃麦草之间表现相同的酶谱,该类型仅占分析标记总数的10.5%;而10种同工酶和3种贮藏蛋白的电泳图谱在四倍体中除了具有全部二倍体的谱带以外,还有自己独特的条带,该类型最多,占分析标记总数的63.2%;另外5种同工酶在二倍体和四倍体之间只有部分条带相同,同时具有各自特异的条带,该类型占分析标记总数的26.3%。由此推测,四倍体长穗偃麦草可能是一个异源四倍体,即只含有一个起源于二倍体类型的染色体组Ee,而另一个染色体组在所分析的生化标记上明显不同于近缘种中的St、J和N染色体组,其起源尚待进一步研究。进一步用小麦的SSR引物对二倍体和四倍体长穗偃麦草进行扩增,结果表明大多数SSR引物在四倍体中既能扩出与二倍体相同的条带,同时还有其特异的条带,这一结果验证了由生化标记得出的四倍体长穗偃麦草是异源四倍体的初步结论。     

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。     

小偃麦异附加系TAI-13中来自中间偃麦草的低分子量麦谷蛋白亚基基因的分子克隆

通过分析小麦(TriticumaestivumL.)-中间偃麦草(Agropyronintermedium(Host)Beav)异附加系TAI-Ⅰ系列的麦谷蛋白SDS-PAGE电泳图谱和基因组DNA的PCR扩增产物,发现在异附加系TAI-13中附加的中间偃麦草染色体上具有编码高分子量和低分子量麦谷蛋白亚基基因的位点,属于第一同源群。随后,采用RT-PCR方法,从TAI-13的未成熟子粒中克隆了4个来自中间偃麦草的低分子量麦谷蛋白亚基基因。序列分析表明,13003、13006和13054是包括信号肽编码序列的全长基因,而13514没有信号肽编码序列。根据由核苷酸序列推导的蛋白质分子的N-末端氨基酸序列,这4个基因编码的麦谷蛋白亚基可分为3种类型,即Ai-M型(由基因13514编码,命名为LAi1)、Ai-Q型(由基因13006和13045编码,分别命名为LAi2和LAi3)和Ai-I型(由基因13003编码,命名为LAi4)。通过与小麦的低分子量麦谷蛋白亚基分子比较,发现Ai-M和Ai-Q是两种未见报道的新的低分子量麦谷蛋白亚基类型,而Ai-I型与小麦的I型亚基相似。氨基酸序列分析发现,基因13514编码的蛋白质亚基分子LAi1有较长的重复区(26个重复模块)和较多的半胱氨酸残基(9个),推测其可形成3个分子间二硫键,可能对增强面团的强度和粘弹性有正面效应。     

普通小麦Qz180中一个抗条锈病基因的分子作图

普通小麦(Triticum aestivum L.)材料Qz180具有良好的抗条锈病特性,经基因推导发现其含有一个优良的抗条锈病的基因,暂定名为YrQz.用Qz180与感病材料铭贤169和WL1分别杂交构建了两个F2群体,用条中30号条锈菌小种对这两个群体进行的抗性测验表明,YrQz为显性单基因遗传.通过SSR和AFLP结合BSA的方法对这个基因进行了分子作图,结果鉴定出与YrQz连锁的2个SSR标记和2个AFLP标记.根据SSR标记的染色体位置,该基因被定位在2B染色体的长臂上,位于两个SSR位点Xgwm388和Xgwm526之间;两个AFLP标记P35M48(452)和P36M61(163)分别位于该基因的两侧,遗传距离分别为3.4 cM和4.1cM.     

小麦类Mla基因的分离与特征分析

根据大麦MLa基因的保守区域设计了4对家族性引物.通过用家族性引物对小麦(Triticum aestivum L.)抗白粉病品系TAM104R在接种和未接种两种条件下的基因差异表达进行RT-PCR分析,获得了一个在接种条件下特异表达的基因片段RJ-3-3L,并用RACE方法获得了其cDNA全长,命名为TaMla1.序列比对显示:TaMlal与大麦MLa位点的基因家族成员具有高度同源性,TaMla1编码的氨基酸功能基序扫描表明其为一个CC-NBS-LRR型抗病蛋白.用一套中国春缺-四体材料将TaMla1定位到了小麦的1A染色体上,这正是大麦MLa基因位点在小麦中的同源区段所在的染色体.这些结果表明,TaMla1为一个类MLa抗白粉病基因.同时我们还获得了一个在不接种条件下特异表达的基因片段RW-2-3L,序列分析表明它与MLa基因也高度同源,推测其可能是一个小麦白粉病的敏感基因或抗性负调控因子.