小麦Rht矮秆基因的分子标记研究进展

简述了利用RFLP、SSR、STS、RAPD等分子标记方法对不同矮秆基因进行标记和定位的结果。在小麦矮秆基因标记中,RFLP标记应用得最多,其次是SSR标记和STS标记,RAPD标记应用得较少。     

257份小麦品种资源中矮秆基因的分子检测

矮秆基因Rht-B1b、Rht-D1b和Rht8等的广泛利用,不仅增强了小麦的抗倒性,而且提高了产量。明确矮秆基因的分布,可以为小麦矮化育种提供分子信息。采用STS和SSR标记检测257份小麦品种资源中Rht-B1b、Rht-D1b和Rht8基因的分布情况。结果表明,257份材料中, Rht8基因分布频率最高（106个品种,41.2%）,Rht-D1b次之（88个品种,34.2%）,Rht-B1b最低（70个品种,27.2%）。此外,部分材料中含有不同类型的矮秆基因组合,且分布频率不同,其中Rht-D1b+Rht8(25个品种,9.7%)＞Rht-B1b+Rht8(24个品种,9.3%)＞Rht-B1b+Rht-D1b(9个品种,3.5%)＞Rht-B1b+Rht-D1b+Rht8(5个品种,1.9%)。上述结果为小麦抗倒伏育种以及矮化育种提供了重要的参考信息。     

117份小麦种质中5个矮秆基因的分子检测

【目的】研究我国小麦主产区部分小麦品种中矮秆基因的分布,为发掘具产量潜力且利用较少的矮秆基因提供种子依据。【方法】利用5个矮秆基因分子标记,对我国小麦主产区117份小麦种质进行检测。【结果】117份种质材料中,矮秆基因分布频率依次为Rht8(68份,58.1%)>Rht-B1b(56份,47.9%)>Rht-D1b(46份,39.3%)> Rht9(18份,15.4%)> Rht13(14份,12.0%)。部分种质中同时携带2个矮秆基因的组合占到37.8%;同时携带3个及以上基因的组合占到21.4%,其中以同时携带Rht-B1b、Rht-D1b和Rht8基因种质最多,占到12.8%。5种矮秆基因均不携带的种质有15份,占到12.8%。【结论】鉴定出14份携带Rht13矮秆基因的新种质。     

小麦矮秆基因研究和利用现状

从矮秆基因的种类、遗传特性、分布、分子标记等方面 ,综述了小麦矮秆基因的研究和利用现状。     

小麦矮秆种质系山农342-9矮秆基因的分子标记定位

为了明确小麦矮秆种质系山农342-9矮秆性状的遗传特点,本研究对其赤霉酸敏感性及矮秆性状的遗传特点进行了鉴定分析,利用分子标记技术对矮秆基因进行了分子标记定位。结果表明,山农342-9为赤霉酸不敏感型,其矮秆性状受一对位于小麦6B染色体上的隐性主效基因控制;从2 606对引物中筛选出2个与矮秆基因连锁的分子标记Xwmc398和Xgwm508,利用F2分离群体计算出它们与矮秆基因的遗传距离分别为1.2 cM和8.1 cM。     

257份小麦品种资源中矮秆基因的分子检测

矮秆基因Rht-B1b、Rht-D1b和Rht8等的广泛利用,不仅增强了小麦的抗倒性,而且提高了产量。明确矮秆基因的分布,可以为小麦矮化育种提供分子信息。采用STS和SSR标记检测257份小麦品种资源中Rht-B1b、Rht-D1b和Rht8基因的分布情况。结果表明,257份材料中,Rht8基因分布频率最高(106个品种,41.2%),Rht-D1b次之(88个品种,34.2%),Rht-B1b最低(70个品种,27.2%)。此外,部分材料中含有不同类型的矮秆基因组合,且分布频率不同,其中Rht-D1b+Rht8(25个品种,9.7%)>Rht-B1b+Rht8(24个品种,9.3%)>Rht-B1b+Rht-D1b(9个品种,3.5%)>Rht-B1b+Rht-D1b+Rht8(5个品种,1.9%)。上述结果为小麦抗倒伏育种以及矮化育种提供了重要的参考信息。     

小麦矮秆突变体矮秆基因的遗传分析

目前在小麦中虽然已经命名了20余个矮秆基因,但小麦矮秆基因资源应用单一化的现状仍然存在,因此对小麦新矮源的筛选与研究显得十分必要。本研究以1个小麦矮秆突变体‘矮128’为材料,通过赤霉酸处理、遗传分析、基因等位性测验和DNA分子标记等手段分析了该矮秆突变体矮秆基因的性质及可能来源。结果表明:‘矮128’属赤霉酸不敏感型矮秆突变体,其矮秆性状受1对隐性基因控制,该基因与Rht8、Rht9、Rht13、RhtB1b(Rht1)、RhtD1b(Rht2)、RhtD1c(Rht10)和Rht16等矮秆基因不是等位基因,也不同于Rht4、Rht5、Rht8、Rht9、Rht12、Rht13等6个已知矮秆基因。尽管如此,‘矮128’中的矮秆基因是否为新的矮秆基因仍然需进一步的遗传分析加以明确。     

黄淮麦区部分小麦种质资源中矮秆基因的分布

选用254份黄淮麦区小麦品种(系),利用BFMR1,DFMR2和微卫星xgwm261标记检测了矮秆基因Rht-B1b,Rht-D1b和Rht8的分布.结果表明,在254份材料中,含有Rht-B1b,Rht-D1b和Rht8基因的材料分别有84,171和178份,平均株高分别为80.7,78.5和80.7 cm.只含有Rht-B1b,Rht-D1b和Rht8基因的材料分别有15,36和31份,平均株高分别为83.8,80.1和86.2 cm.只含Rht-B1b和Rht-D1b基因有16份,平均株高为73.7cm,Rht-B1b和Rht-D1b基因具有累加效应,两个基因同时存在时株高降低幅度会更大.只含Rht-B1b和Rht8基因的有94份,只含Rht-D1b和Rht8基因的有28份,同时含有Rht-B1b,Rht-D1b和Rht8基因的有25份,同时不含这3个矮秆基因的有9份,说明黄淮麦区小麦品种(系)中绝大部分品种均含有不同种类的矮秆基因.微卫星WMS 261及基于PCR的2个STS标记可以分别用于对品种(系)中Rht8,Rht-B1b和Rht-D1b基因型的鉴定以及育种世代该基因型的筛选.     

中国小麦主要矮秆基因的分布及其对株高的影响

为了了解矮秆基因在中国冬麦区的分布及利用情况和明确矮秆基因对小麦株高的影响,进一步提高小麦的水肥利用效率,利用前人开发的矮秆基因分子标记和收集的210份冬小麦材料研究矮秆基因RhtB1b、Rht-D1b和Rht8在中国冬麦区的分布和利用情况。结果表明:210份冬小麦材料含有矮秆基因RhtB1b的材料有51份,占总材料的24.3%;含有矮秆基因Rht-D1b的材料有40份,占19.0%;含有Rht8矮秆基因的材料有94份,占44.8%。含有Rht-B1b的小麦材料平均株高为84.0cm,不含有Rht-B1b的小麦材料的平均株高为93.7cm;含有Rht-D1b的小麦材料平均株高为77.9cm,不含有Rht-D1b的小麦材料的平均株高为94.6cm;含有Rht8的小麦材料平均株高为90.0cm,不含有Rht8的小麦材料的平均株高为92.5cm;Rht-B1b、Rht-D1b和Rht8对小麦平均株高的降秆作用分别为9.7cm、16.7cm和2.5cm。进一步分析不同矮秆基因组合的联合分布情况,同时分析不同矮秆基因的联合降秆作用,结果表明3个矮秆基因的联合降秆作用大于2个矮秆基因的降秆作用,2个矮秆基因的联合降秆作用大于单个矮秆基因的降秆作用;另外还对分子标记在小麦矮秆基因的选择利用方面进行了探讨。     

94份小麦育种亲本的功能基因分子检测

为了掌握小麦育种亲本重要性状功能基因的等位基因变异情况,利用42个功能基因KASP标记对94份育种亲本进行了分子检测。结果表明,1B/1R易位系占比30%;Rht-D1是主要的矮秆基因,占比80%;与产量相关的TaCwi-A1-1、GW2-6B、TaSus1-7B优异等位变异占比均大于85%,TaGS2-B1、TaGS5-A1、TaGW2-6A、TEF-7A在30%左右,TaGASR7-A1和TaMoc-A1小于10%;与品质相关的Glu-A1、Lox-B1、Pinb-D1优异等位变异占比70%左右,而Zds-D1高达99%,Glu-D1、Zds-A1、TaPds-B1在25%左右;与抗性相关的Lr46优异等位变异占比93%,1-feh-w3为66%,Vp1B1和Lr14a在50%左右,TaSdr-B1为21%,Lr68为15%,而Fhb1、Sbm1、Lr34、Sr2、Pm21在5%以下;光周期、春化和开花期相关基因的优异等位变异占比均较高。本研究明确了优异等位变异占比均较低的功能基因,为下一步育种亲本的有效利用奠定了基础,也为利用KASP标记开展分子标记辅助选择提供了参考。     

宁夏春小麦矮秆基因分子标记检测分析

[目的]分析宁夏春小麦育种材料常用矮秆基因的分布,为本地小麦改良株高性状提供理论依据。[方法]以宁夏大学小麦遗传育种实验室212个(其中54个材料由中国农业科学院引进)春小麦育种亲本为材料,调查其株高、穗长、穗下茎节等农艺性状,利用分子标记检测分析材料中常用矮秆基因Rht-B1b(Rht1)、Rht-D1b(Rht2)和Rht8的分布。[结果]中国农业科学院引进材料的株高、穗长、穗茎节的平均值(分别为69.2、7.8、28.5 cm)明显低于现有亲本材料(分别为83.6、11.1、32.0 cm)。矮秆基因检测发现166份材料携带Rht-B1b基因,占总检测材料的75.1%;88份材料含有Rht-D1b基因,占39.8%;191份材料含Rht8基因,占总检测材料的86.4%。携带Rht-D1b基因的9个材料同时含有Rht-B1b和Rht8基因。其中,引进材料中Rht8、Rht-B1b、Rht-D1b分别占85.1%、72.0%、33.3%,与整体材料中各矮秆基因分布相似。[结论]目前宁夏春小麦育种材料中普遍含有矮秆基因Rht8,其次是Rht-B1b,但主栽品种和主推品种以及核心育种亲本材料均含有Rht-D1b,即现有亲本材料中含Rht8+Rht-B1b的材料所占比例较Rht8+Rht-D1b多,但新培育的品种以含有Rht8+Rht-D1b为主。这可能是主栽品种宁春4号(Rht8+Rht-D1b)在当地长期种植,并作为育种骨干亲本被长期利用的结果。     

The Value of Different GA Insensitive Rht Dwarfing Genes in Winter Wheat Breeding

The value of different dwarfing genes in winter wheat breeding was studied using 6 nearisogenic lines carrying different Rht dwarfing genes over three years experiment.Results showed that both the Rhtl and Rht2 semi-dwarfing genes had significantly positive effects on kernel number and grain weight per spike, and had significantly negative effects on 1 000-grain weight comparing to the tall line(rht) and the Rht3 line.The Rht3 dwarfing gene had a significantly negative effect on kernel number per spike,and had positive effect on 1 000-grain weight. The combination of the Rht2 and Rht3 gene showed significantly negative effect on yield components. All of these 5 dwarfing or semidwarfing genotypes mentioned above had a significantly negative effect on plant height and no significant effect on the area of flag leaf, spikelets per spike and spike length.     

小麦A GPase4个亚基的克隆及其组织特异性表达

采用RT-PCR方法从小麦品种豫教2号发育籽粒中克隆出小麦淀粉合成关键酶-AGPase的胞质型小亚基(cytosolic small subunit,SSU Ⅰ)、质体型小亚基(plastidial small subunit,SSU Ⅱ)、胞质型大亚基(cy-tosolic large subunit,LSU Ⅰ)和质体型大亚基(plastidial large subunit,LSU Ⅱ)的cDNA序列.所克隆的基因cDNA序列长度分别为1 465、1 631、1 941和535 bp.序列比对结果显示SSU Ⅰ、LSU Ⅰ和LSU Ⅱ与已往报道的大麦、小麦、玉米、水稻等相关基因的同源性较高,而SSU Ⅱ的cDNA序列为首次克隆,与大麦SSU Ⅱ相比,5'端缺失编码转移肽的一段序列,表明其可能对质体AGPase活性产生一定影响.通过半定量PCR法发现SSU Ⅰ与LSU Ⅰ在籽粒中表达量较高,而SSU Ⅱ和LSU Ⅱ在叶片中丰富表达.     

普通小麦-长穗偃麦草异附加系的分子标记鉴定

利用分布于小麦7个部分同源群的1 246对引物对15个可能的小麦-长穗偃麦草二体异附加系的4个亲本的基因组DNA进行扩增。结果表明,186对SSR、209对EST-SSR和22对STS引物能够在长穗偃麦草中扩增出不同于其他3个小麦亲本的特异条带,其中18对引物可以在14个附加系中的1~7个附加系扩增出长穗偃麦草的特异带,说明它们可能添加长穗偃麦草的遗传物质。5个附加系(1-3、1-8、1-27、2-6和2-22)可能含有长穗偃麦草第7同源群染色体,4个附加系(5-10、5-20、6-23和6-18)可能含有长穗偃麦草第6同源群染色体。附加系1-13可能附加2条不同同源群的长穗偃麦草染色体。同时发现,小麦与长穗偃麦草杂交及其后代衍生过程中长穗偃麦草染色体间可能发生遗传重组。     

4个春化基因在山东省小麦品种（系）中的分布研究

利用Vrn—A1、Vrn—B1、Vrn—D1和Vrn—B34个春化基因,对105份山东省2006～2007年度待审定品种和32份审定品种进行分子标记检测,结果表明,供试材料在A1、B1和B3位点均检测为隐性基因;在D1位点,13份材料检测为显性基因,其余材料检测为隐性基因。4个基因的分布频率与当地小麦的春化习性和生育期特点相吻合,这也是生态环境适应和育种选择压力的综合结果。     

小麦种质抗白粉病基因的分子标记检测

[目的]促进小麦抗白粉病基因材料在小麦育种及生产中的应用。[方法]利用STS、SCAR和SSR标记有效检测124个小麦品种资源中Pm21、Pm30、Pm34 3个类型抗白粉病基因的分布。[结果]124份亲本材料中,7份材料含有Pm21基因(占5.65%),16份材料含有Pm30基因(占12.9%),4份材料含有Pm34基因(占3.23%);以2种抗性基因聚合形式存在的共有2种类型:其中1份材料含有Pm21+Pm30(占0.81%),1份材料含有Pm30+Pm34(占0.81%);没有发现以Pm21+Pm34 2种抗性基因聚合形式和Pm21+Pm30+Pm34 3种抗性基因聚合形式存在的类型。[结论]利用与抗白粉病基因Pm21、Pm30和Pm34连锁的特异标记对品种资源进行检测,可为小麦育种提供广谱、持久抗病的新材料。     

104份甘肃小麦品种主要品质基因的分子标记检测

高分子量麦谷蛋白亚基、黄色素质量分数和1B/1R易位系均影响小麦的加工品质。为明确相关品质性状基因在104份甘肃育成小麦品种中的分布,并为小麦品质育种提供亲本材料,利用高分子质量谷蛋白亚基Dx5、Bx7、By8、By9和黄色素质量分数基因及1B/1R易位系的特异性标记对104份小麦品种进行检测。结果表明,含基因Dx5、Bx7、By8、By9和1B/1R易位系的品种分别占总品种数的63.46%、76.92%、52.88%、45.19%和45.19%。含有等位基因Psy-A1a和Psy-A1b品种分别占总品种数的60.58%和21.15%,其黄色素质量分数均值差异达到显著水平(P0.05)。总体来看,甘肃育成小麦品种中含适合加工馒头和面粉等传统食品的单个品质优质基因频率较高,而优质基因组合的比例较低,具有黄色素质量分数较高的品种比例高。     

Studies of Multi-Allelic Polymorphism of Dominant Dwarfing Genes in Wheat

Dwarfing breeding of wheat in the world is confined to the exploitation of recessive dwarfing sources. None of the dominant dwarfing sources discovered in common wheat (Triticum aestivum L. ) has found wide exploitation in wheat breeding due to the extreme dwarfness of their plants (20 -55 cm). We found in our work that some stable mutant lines with their plant height enhanced to different extents could be obtained in large populations derived from the stock seeds of the dominant dwarfing sources Aibian1 carrying Rht10 on 4DS and being 20 - 55 cm tall and Aisu2 carrying Rht3 on 4BS and being 55 cm tall, or from their descendants of induced mutation treatments, or from the segregating descendants of their crosses with mid- or tall-statured genotypes. Subsequently, we studied these mutation-derived lines differing in plant height with near isogenic lines and observed that the character of their enhanced plant height bred true, each carrying a semidominant dwarfing gene for a definite height and that as the plant height of the mutation-derived lines increased, the yield-contributing characters of their near isogenic lines were significantly improved. When test crosses with marker genes and physiological and biochemical genetic marker tests were performed to re-localize the semi-dominant dwarfing genes carried by the mutation-derived lines, it was confirmed that they shared common loci with Rht10 and Rht3 and that they were all mutation-derived multiple alleles. It is thus speculated that dominant dwarfing genes are of "multi-allelic polymorphism". In other words, dominant dwarfing genes, which are ultra-dwarfing, are liable to develop by mutation into a group of multiple alleles with plant height enhanced to different extents and some may have a height close to the ideal plant height for wheat breeding. Therefore, these results offer a fundamentally new approach for the exploitation of dominant dwarfing sources in wheat breeding.     

小麦茎基腐病田间化学防治研究

为了筛选出有效的小麦茎基腐病化学防治药剂和使用方法,在陕西省渭南市临渭区和富平县进行田间化学防治试验,结果表明,12%苯醚·咯·噻虫嗪、3%苯醚甲环唑、50%甲基硫菌灵拌种处理及70%甲基硫菌灵、20%氰烯·己唑醇田间喷雾对小麦种子萌发和苗期生长无不良影响。在药效上,12%苯醚·咯·噻虫嗪、3%苯醚甲环唑和50%甲基硫菌灵3种药剂拌种均能有效防治小麦茎基腐病的发生并降低田间白穗率,其中,12%苯醚·咯·噻虫嗪的防治效果最好,也能有效地降低田间白穗率。此外,在药剂拌种的基础上,结合越冬期和返青期田间喷施杀菌剂对茎基腐病的防治效果更好,可大大降低田间白穗率,其中喷施20%氰烯·己唑醇的防效好于70%甲基硫菌灵。由此可见,在小麦茎基腐病的化学防治上,宜采取药剂拌种结合早期田间喷雾的防治方式,这对小麦茎基腐病的生产防控中减少用药次数而降低农药污染,同时提高防治效果具有重要意义。