中间偃麦草的染色体组及其优良基因向普通小麦的转移

中间偃麦草蕴藏丰富的优良基因,是普通小麦的三级基因源,在小麦遗传改良中具有重要利用价值。综述了中间偃麦草的染色体构成及其来源,明确其染色体构成为E1E1E2E2XX(StSt)=EeEeEbEbStSt,详述了小麦黄矮病、锈病、白粉病、条纹病等抗性基因以及繁茂性基因向小麦的转移。     

中间偃麦草和长穗偃麦草染色体核型分析

选用从国外引进的中间偃麦草(Elytrigia intermedia)和长穗偃麦草(E.elongata)种子为材料,采用根尖压片法进行细胞染色体核型分析。结果表明,中间偃麦草染色体数目为2n=6x=42,染色体相对长度组成为：10L+10M2+12M1+10S,核型公式为：K(2n)=6x=42=34m+8sm,属于“2B”类型。长穗偃麦草染色体数目为2n=10x=70,染色体相对长度组成为:10L+22M2+30M1+8S,核型公式为：K(2n)=10x=70=38m+22sm+8st+2t,属于“2B”类型。本研究结果可以为中间偃麦草和长穗偃麦草的细胞学特性和遗传机制的研究提供理论依据。     

中间偃麦草、长穗偃麦草及其杂交种抗旱性评价

测定了杂交种植物组织相对含水量、脯氨酸、叶绿素、可溶蛋白、丙二醛生理指标,利用主成分分析、隶属函数综合评价偃麦草属不同材料[中间偃麦草（Elytrigia intermedia）、长穗偃麦草（E.elongata）及其杂交种]的抗旱性。结果表明,5个单项生理指标可综合为3个相互独立的综合指标;正交杂种（E.intermedia×E.elongata）的抗旱综合值为 0.529,反交杂种（E.elongata×E.intermedia）为0.702,而其2个亲本中间偃麦草和长穗偃麦草仅为0.308和0.191,杂交种材料的抗旱能力远高于2个亲本,其中反交杂种的抗旱性最强。     

中间偃麦草、长穗偃麦草及其杂种F1代同工酶研究

通过对过氧化物酶(POD)、酯酶(EST)、超氧化物歧化酶(SOD)和多酚氧化酶(PPO)同工酶谱的分析,探讨中间偃麦草(Elytrigia elongata(Host)Nevski)、长穗偃麦草(E.intermedia(Host)Nevski)及其杂种F₁代的酶谱特征和亲缘关系。结果表明:亲本同工酶酶带数目、迁移率、着色程度等差异不大,二者亲缘关系较近。与亲本相比,杂种F₁代存在POD、SOD、PPO酶带丢失现象,但正、反交植株中均产生了一些亲本没有的新生带。杂种F₁代EST酶谱与亲本基本相同,仅着色程度略有差异。杂种F₁代植株的POD、PPO酶谱特征有偏向中间偃麦草的倾向,而SOD酶谱特征倾向于长穗偃麦草。杂种F₁代同工酶具有多态性,可作为遗传标记用于杂种鉴定和后代株系目标性状的选择。     

中间偃麦草和长穗偃麦草解剖结构的扫描电镜观察

运用扫描电镜观察了中间偃麦草Elytrigia intermedia和长穗偃麦草E. elongata的根、茎、叶以及根茎的形态解剖结构,结果显示：2种植物的根形态均由表皮、皮层和中柱组成,表皮着生大量根毛,内皮层细胞壁5面加厚,在横切面上呈马蹄形;茎与根茎的维管束分内外两圈分布,中央有髓腔;叶片形态由表皮、叶肉和叶脉3部分构成,表皮细胞包括长细胞、附属物、气孔器细胞和泡状细胞。中间偃麦草和长穗偃麦草的叶片表皮微形态上存在显著差异,其中长穗偃麦草叶脉上分布3～4列乳突,而中间偃麦草叶脉上则分布3～4列刺毛,另外在根皮层细胞中发现了发达的类似通气组织的结构,产生原因亟待进一步研究。     

三份偃麦草种质的染色体核型分析

选用产地来源不同的3份偃麦草的种子为试验材料,采用根尖压片法进行细胞染色体核型分析,旨在为其细胞学特性和演化趋势的研究奠定科学基础。结果表明,来源于俄罗斯列宁格勒的偃麦草种质ER044染色体数目为2n=6X=42,染色体相对长度组成为:4L+14M₂+20M₁+4S,核型公式为:K(2n)=6X=42=2M+32m+8sm。来源于阿富汗喀布尔的偃麦草种质ER058染色体数目为2n=6X=42,染色体相对长度组成为: 2L+20M₂+16M₁+4S,核型公式K(2n)=6X=42=30m+12sm(2sat)。采自于中国新疆的偃麦草种质ER132染色体数目为2n=6X=42,染色体相对长度组成为:4L+16M₂+16M₁+6S,核型公式为:K(2n)=6X=42=32m+8sm(4sat)+2st。3份偃麦草种质的染色体核型均属于“2B”类型。     

中间偃麦草染色体核型及C-带带型的分析比较

为比较确定偃麦草属植物种质材料间的亲缘关系和进化程度,以3份不同来源的中间偃麦草(Elytrigia in-termedia(Host)Nevski)种质材料为研究对象,分别进行染色体核型及C-带带型的分析。结果表明:3份中间偃麦草种质材料均为四倍体,其中EI015的细胞染色体核型公式为2n=4x=28=2M+10m+16sm,但不显带;EI021的染色体核型公式为2n=4x=28=4M+22m(SAT)+2sm,而带型公式为2n=4x=28=5C+2CT₊+2CT⁺+4T⁺+2T₊+1CS₊+12;EI038的染色体核型公式为2n=4x=28=4M+12m+12sm(SAT),带型公式为2n=4x=28=2S₊+4T₊+1CT₊+1T⁺+20,3份种质材料染色体不对称性均属2A型。综合比较染色体核型及带型变化,EI021染色体核型特征与EI015、EI038相差明显,EI015与EI038染色体核型比较相近,但EI015与EI038在带型特征上存在明显差异,说明各种质材料间亲缘关系较远,并且染色体带型分析能够更加客观地反映染色体变化。     

毛稃偃麦草染色体核型分析

采用根尖压片法对毛稃偃麦草的细胞染色体进行核型分析。结果表明毛稃偃麦草（Elytri-gia alatavica）染色体数目为2n=42,染色体相对长度组成为12L＋4M2＋14M1＋12S,核型公式K（2n）=6 X=42=36m＋6sm（2sat）,属于＂1B＂类型。其中,3对为近中着丝粒染色体,且带有1对随体,其...     

偃麦草属种质资源在普通小麦育种中的应用现状简介

小麦作为我国最主要的粮食作物之一,其品质和产量的稳步提高对国家粮食安全起着极其重要的作用。偃麦草属作为小麦属的近缘属,具有很多普通小麦本身所不具备的遗传特性。控制这些特性的基因对改良普通小麦的抗性和品质等方面具有重要作用。本研究就偃麦草属种质资源在普通小麦远缘杂交育种中的应用现状进行了总结,涉及利用偃麦草属创制育种材料的研究和偃麦草属在改良小麦特性育种方面的应用。在后者中,分别从偃麦草属中的一些物种在小麦抗病、提高小麦抗逆境性能和改良小麦谷蛋白品质育种等方面进行了简介。结果表明,引入偃麦草属中的一些种的新的抗病基因,如抗条锈病的基因,抗黄矮病的基因以及抗赤霉病的基因等,发现其后代出现有优良的抗相关病的突变体,而且通过偃麦草与普通小麦的杂交及回交转育工作,获得了抗旱和耐胁迫的品质比较优良的小麦品种,偃麦草属在改良小麦谷蛋白品质方面有一初步介绍。     

偃麦草盐胁迫下转录组分析

为探究偃麦草（Elytrigia repens）耐盐分子机制,本试验以耐盐差异显著的E36与E42为试验材料,对180 mmol·L^-1 NaCl处理0 d和3 d的叶片进行转录组测序。结果显示：转录组测序共获得80 735个Unigene,在NR数据库中共有10个同源性较高的物种;将差异表达基因进行KEGG功能注释,其中E42盐处理3 d和0 d对比产生的差异表达基因在植物病原体相互作用、淀粉和蔗糖代谢、苯丙烷类生物合成等方面有显著富集,E36盐处理3 d和0 d对比产生的差异表达基因在核糖体代谢、亚油酸代谢、碳代谢中具有显著富集;对E42盐处理0 d与3 d Unigenes进行对比,获得159个与耐盐相关差异表达基因,同样E36在盐处理下,获得61个与耐盐相关基因;对比代谢通路发现,E36和E42在光反应-捕光蛋白途径有明显差异;经qRT-PCR验证差异表达基因结果与转录组数据一致。偃麦草耐盐及敏盐种质在盐胁迫下光合调控、脯氨酸及过氧化物代谢在转录表达上均呈现显著差异。     

长穗偃麦草与中间偃麦草杂种成熟胚离体培养与再生体系的建立

以长穗偃麦草(Elytrigia elongata)和中间偃麦草杂交种(Elytrigia hybrid;E. elongata×E. intermedia)的成熟胚为外植体,进行组培再生体系的研究。结果表明:诱导愈伤组织的适宜培养基为MS+CH(500 mg/L)+2,4-D(1.0 mg/L)+6-BA(0.2 mg/L),其诱导率为73%,适宜分化培养基为MS+6-BA(4.0 mg/L)+NAA(0.5 mg/L),分化率最高,为37.8%。本研究建立了一套有效的以成熟胚为外植体偃麦草杂种组织培养再生体系。     

中间偃麦草第6同源群特异STS标记开发

中间偃麦草(2n=6x=42,JJJ^sJ^sStSt)是小麦遗传改良的重要野生资源之一,因其基因组尚未完成测序,造成目前已报道的特异分子标记数量较少,不能满足小麦生产和研究领域内对杂交材料中外源片段或外源基因鉴定的需求。本研究利用中间偃麦草GBS芯片探针数据组装了5877409条Contig序列,筛选后获得5452条与小麦基因组相似性低于80%的、具有染色体位置信息的非冗余序列,据此开发2019个序列标签位点(sequence-tagged site,STS)分子标记,在中间偃麦草第1至第7同源群中的分布依次为250、215、323、253、323、253和402;利用5株中间偃麦草和5份小麦农家种的DNA从253个第6同源群(G6)标记中进一步筛选出160个中间偃麦草特异标记,其中"+/-"型特异标记共有53个,分布在G6-Chr1(32个)、G6-Chr2(13个)和G6-Chr3(8个)染色体上;接着利用拟鹅观草(2n=2x=14,StSt)、百萨偃麦草(2n=2x=14,J^bJ^b)、二倍体长穗偃麦草(2n=2x=14,J^eJ^e)以及中国春-二倍体长穗偃麦草6J^e代换系推断G6-Chr2为6St染色体;最后利用6St上开发的13个"+/-"型标记,从分子水平对小麦-偃麦草代换系F881(6St/6D)中的外源6St染色体进行了验证。研究结果将为中间偃麦草染色体或染色体片段的鉴定提供较为方便和经济的检测手段。     

偃麦草优良无性系及其光合特性日变化规律研究

多年来利用优良单株选择法对采自新疆天山北坡的野生偃麦草开展无性系的选育研究，经过两次单株选择，初步选育并确定了生态生物学性能稳定、生产潜力大的偃麦草优良无性系。以原始群体为对照，开展了分蘖时期叶片单位面积的净光合速率（Pn）、蒸腾速率（Tr）、气孔导度（Gs）、胞间CO2浓度（Ci）、水分利用率（WUE）、光能利用率（LUE）等光合生理特性日变化规律的研究。研究结果显示，无性系和对照的Pn、Tr、Gs、Ci和WUE均呈现较一致的“双峰型”变化趋势，且存在明显的“光午休”现象，而LUE日变化进程表现为“U”字型。无性系的Pn、Tr、Gs、WUE出现第一次高峰的时间均在10：00左右，而出现第二次高峰时均较对照由16：00提前到14：00左右。     

偃麦草优良无性系及其光合特性日变化规律研究

多年来利用优良单株选择法对采自新疆天山北坡的野生偃麦草开展无性系的选育研究,经过两次单株选择,初步选育并确定了生态生物学性能稳定、生产潜力大的偃麦草优良无性系。以原始群体为对照,开展了分蘖时期叶片单位面积的净光合速率(Pn)、蒸腾速率(Tr)、气孔导度(Gs)、胞间CO2浓度(Ci)、水分利用率(WUE)、光能利用率(LUE)等光合生理特性日变化规律的研究。研究结果显示,无性系和对照的Pn、Tr、Gs、Ci和WUE均呈现较一致的“双峰型”变化趋势,且存在明显的“光午休”现象,而LUE日变化进程表现为“U”字型。无性系的Pn、Tr、Gs、WUE出现第一次高峰的时间均在100∶0左右,而出现第二次高峰时均较对照由160∶0提前到140∶0左右。     

3份长穗偃麦草种质的体细胞核型分析

采用根尖压片法,对不同国家来源的3份长穗偃麦草(Elytrigia elongata)种质材料的体细胞染色体核型进行分析,旨在为其细胞学特性和系统演化的研究奠定科学基础.结果表明:来源于中国新疆的EE001细胞染色体相对长度组成为1L+ 17M2+ 15M1+ 2S,核型公式为K(2n)=10X=70=50m+ 16sm+ 4st;来源于德国的EE014细胞染色体相对长度组成为3L+ 14M2 +13M1 +5S,核型公式为K(2n)=10X=70=48m+20sm+2st;来源于葡萄牙的EE020细胞染色体相对长度组成为5L+ 11M2 +15M1 +4S,核型公式为K(2n)=10X=70=38m+ 22sm+ 8st+2t.3份长穗偃麦草种质的体细胞染色体核型均为“2B”类型.     

“中国春”小麦-偃麦草易位系的创制与鉴定

利用杀配子染色体创制易位系的方法,以"中国春"小麦(Triticum aestivum L.)-长穗偃麦草(Elytrigia repens)(2E)异二体附加系为母本与"中国春"小麦-柱穗山羊草(Ae.cylindrical)(2C)异二体附加系为父本杂交,创制"中国春"小麦-偃麦草易位系.F1的结实率为31.02%,F1套袋自交结实率为31.41%,亲本自交结实率92.59%;获得的F2利用染色体C-分带和原位杂交进行鉴定,从127株后代中筛选出9株易位系.     

优良的饲用坪用水土保持兼用植物—偃麦草

系统论述了偃麦草的生态生物学特性,及其牧用、坪用和水土保持的应用价值,并进一步明确提出偃麦草应在北方地区的城市绿化美化建设、道路和河堤等水保护坡、以及天然草地改良和荒山荒坡治理中具有广阔的推广应用前景,建议应加强利用生物技术,结合常规育种手段选育出性状更稳定、抗逆性更强、推广应用前景更好的牧用、坪用和水土保持用等不同用途的新品种。     

美国蓝茎冰草、中间偃麦草、高冰草引种试验

2001年中国农业科学院兰州畜牧与兽药研究所由美国引进3种旱生栽培牧草（美国蓝茎冰草Agropyron smithii、中间偃麦草Elytrigia intermedia、高冰草A. elongatum）在甘肃兰州种植,对其进行了引种驯化和种子繁殖。2002-2004年完成了半干旱地区的区域试验和品比试验。试验结果表明：3种引进牧草能够适应当地气候条件,具有抗旱、耐寒、产草量高和耐粗放管理的优良性状。2003年青草产量51 522.0～66 031.5 kg/hm2,与对照中产量最高的蒙古冰草A. mongolium相比,高于对照49.2%～91.3％;种子产量低于对照。     

关于采用染色体组分类系统划分小麦族的评价

禾本科小麦族（Ｔｒｉｔｉｃｅａｅ）植物在分类历史上一直存在着争议，本文讨论了近期发展起来的染色体组分类系统及其在小麦族分类中的应用现状。同时对该方法的优缺点进行了评价。     

偃麦草种质资源外部性状变异及其形态类型的初步研究

对41份偃麦草Elytrigia repens种质资源的16个外部性状变异及其分布规律进行研究,并在对16个指标性状进行相关分析及主成分分析的基础上,对34份材料进行聚类分析。结果表明,偃麦草种内形态指标变异较大,变异系数为4.88%～33.30%,其中叶层高度变异系数最大,达33.30%,其次为旗叶长(26.03%),而种子宽度、种子长度、种子厚度、颖长、叶长变异较小,均在10.0%以下;海拔高度与偃麦草生殖枝高呈显著正相关(P0.01),与颖长呈显著负相关(P0.01),而在纬度上的相关性却呈现相反趋势;经度仅与穗下第1节间长呈显著正相关(P0.01);在对外部性状相关分析及主成分分析的基础上,通过聚类分析,在欧氏距离5.0处,34份偃麦草材料可被划分为高大型、偏高大型、特殊型、低矮型4个类型,且特殊型和低矮型均具有开发为草坪草的潜能。