利用分子标记辅助选择创制抗赤霉病小麦新品系

为培育适宜黄淮麦区种植的小麦抗赤霉病品系(种),本研究以含有Fhb1、Fhb2、Fhb4和Fhb5共4个抗赤霉病基因聚合的种质NMAS020为抗源与农艺亲本复交构建的抗赤霉病育种选择群体为试验材料,综合利用农艺性状评价和分子标记辅助选择,创制了55份新品系,并通过单花滴注法评价了其赤霉病抗性。结果发现,不同抗赤霉病基因/QTL、不同抗赤霉病基因/QTL组合对小麦赤霉病抗性表现不一,仅含Fhb1或Fhb4的品系平均感病小穗数明显低于仅含Fhb2或Fhb5的品系及对照品种济麦22,赤霉病抗性较好;含有Fhb2+Fhb5的品系平均感病小穗数和平均感病小穗率表现最低、赤霉病抗性最好,含Fhb1+Fhb2的品系次之,均明显低于含Fhb1+Fhb4和Fhb2+Fhb4的品系抗性。本研究创制的综合农艺性状优良且抗赤霉病新品系济麦8681和济麦8775可作为抗病亲本进一步加以利用。     

198份小麦种质资源赤霉病综合抗性鉴定及其FHB1抗性基因检测

选取26份小麦地方品种,75份黄淮麦区小麦改良品种,97份长江中下游麦区小麦改良品种,采用单花滴注法进行赤霉病抗性鉴定并调查供试品种的穗长、株高、千粒质量和小穗密度等农艺性状.结果表明,鉴定筛选到抗病品种2个,中抗品种(系)35个,中感品种(系)77个,高感赤霉病的品种(系)84个.利用FHB1分子标记对供试小麦进行检测.其中在Fhb1位点上表现为抗病性基因型(Fhb1+)的小麦品种(系)33个,在Fhb1位点上表现为感病性基因型(Fhb1-)小麦品种(系)165个,且呈抗病基因型品种与感病基因型品种的平均病小穗率差异显著(P<0.05).FHB1分子标记检测结果为阳性的小麦品种赤霉病抗性显著高于检查结果为阴性的小麦品种.此外,筛选得到抗性达到中感及以上水平的小麦品种(系)114个,考察农艺性状发现扬麦18、宁麦19、宁麦8号、扬麦12、等18个品种(系)农艺性状优良,可作为小麦赤霉病育种的亲本选用.     

小麦Am3/莱州953近等基因导入系赤霉病抗性鉴定

以258份用四倍体小麦PS5与粗山羊草Ae38人工合成的六倍体小麦Am3为供体亲本,普通小麦品种莱州953为轮回亲本构建的BC4F3和BC4F5近等基因导入系群体为材料,对其小麦赤霉病抗性进行鉴定与评价,为普通小麦近缘野生种质资源在小麦抗赤霉病育种的应用提供参考.结果表明:在参试的146个BC4F3材料中,大部分表现为中感到感,共116份,37份材料抗性好于或接近Am3,参试材料的病穗率、感病指数与株高呈极显著负相关;112个BC4F5材料中,31份材料抗性好于或接近Am3,参试材料的病穗率、感病指数与小穗密度呈负相关,达极显著水平.BC4F3和BC4F5导入系对赤霉病的抗性平均表现好于莱州953,其平均感病指数分别比莱州953降低41.3％、38.7％,可能是由于供体亲本Am3中抗性基因的导入提高了导入系的抗性.     

小麦抗赤霉病遗传的研究

本试验用2个抗赤霉病品种和2个感病品种的4×4双列杂交的F_1和F_2代,研究了小麦赤霉病病小穗率的遗传;用F_2的资料计算了病小穗率与开花期、株高、穗长、每穗小穗数和小穗密度的表现型、基因型和环境的相关系数。结果表明抗病品种苏麦3号和温州红和尚具有较多显性抗赤霉病基因,对于减少它们杂交后代的病小穗率有较高的一般配合力。抗赤霉病性的遗传主要受加性基因效应的控制,但非加性的基因效应也有显著的作用。抗病对感病是部分显性. 在本双列杂交F_2代中,抗赤霉病性与株高和穗长有表现型和基因型的高度正相关:与小穗密度有表现型和基因型的负相关.     

小麦主要农艺性状对赤霉病抗性的影响

[目的]研究小麦主要农艺性状对赤霉病抗性影响关系,为抗赤霉病育种提供参考。[方法]进行了以苏麦3号×安农2号和望水白×安农8455 2个重组自交系群体多年的农艺性状与抗赤霉病扩展和侵染的相关性分析。[结果]在不同年度间,小麦赤霉病侵染和扩展的病小穗率与株高呈显著负相关;与穗下节间长度也呈负相关,但相关显著的年份较少;与小穗数在多数情况下无显著性相关。赤霉病侵染的病小穗率与小穗密度呈显著正相关。穗长与赤霉病抗性相关显著性不稳定。[结论]小麦农艺性状对赤霉病抗性影响因试验材料、方法及环境而不尽相同。小麦赤霉病遗传和表现复杂,在育种过程中可将适中的株高、小穗密度和穗长等作为初选性状,实现综合性状协调,提高抗赤霉病育种效率。     

长江中下游小麦抗赤霉病品种的筛选与部分农艺性状分析

【目的】 赤霉病严重危害中国乃至世界小麦的产量和品质,培育和种植抗病品种是控制赤霉病最经济、有效和安全的方法。Fhb1是国内外公认的抗赤霉病主效基因,通过筛选综合农艺性状优良的抗赤霉病品种,探明Fhb1在不同遗传背景下对小麦赤霉病抗性的影响,为小麦抗赤霉病育种提供理论依据和材料来源。【方法】 选取历年来长江中下游广泛种植的75份小麦改良品种和18份地方品种,2016—2018年连续3年采用单花滴注结合弥雾保湿进行供试品种的赤霉病抗扩展鉴定,根据3年平均病小穗率和严重度分级,将供试品种分成抗病（R级）、中抗（MR级）、中感（MS级）和感病（S级）,并利用Fhb1的KASP标记检测;2019年调查筛选出的平均赤霉病抗性水平达到中感及以上小麦品种的株高、穗粒数、小穗数、穗长和千粒重。【结果】3年赤霉病鉴定结果表明,供试品种中有2个品种平均赤霉病抗性达到R级,平均病小穗率范围为7.8%—9.7%,65个品种达到中抗至中感,平均病小穗率范围为13.2%—49.5%,26个品种达到S级,平均病小穗率范围为53.6%—78.5%。22个小麦品种在Fhb1位点呈抗病基因型（简称Fhb1+）,71个品种在该位点呈感病基因型（简称Fhb1-）,Fhb1+品种平均病小穗率显著低于Fhb1-品种（P<0.05）。赤霉病鉴定筛选得到67个抗性达到中感及以上水平的品种,考察这些品种的农艺性状发现宁麦19、扬麦29、扬麦16、扬麦23、扬糯麦1号、扬麦20、宁麦12和扬辐麦4号的株高、穗粒数和千粒重等综合农艺性状优良,可作为小麦抗赤霉病育种的亲本选用。【结论】除苏麦3号和望水白外,供试材料中未发现其他高抗赤霉病的种质资源。筛选得到的赤霉病抗性与综合农艺性状结合较好的小麦品种以扬麦品种为主,其中只有扬辐麦4号携带Fhb1抗病基因。利用Fhb1抗病基因并不是解决小麦赤霉病危害的唯一途径。     

小麦抗赤霉病遗传与机理研究现状与展望

小麦赤霉病是一种世界性的真菌病害,研究小麦的遗传与机理能为小麦抗赤霉病研究提供理论依据.小麦赤霉病抗性类型可以分为抗侵染(TypeⅠ)、抗扩展(TypeⅡ)、抗脱氧雪镰刀菌烯醇毒素(DON)积累(TypeⅢ)、籽粒抗性(TypeⅣ)、耐病性(TypeⅤ)5种,前两者是目前小麦抗赤霉病研究的主要途径.迄今为止,已定名的抗性基因有7个,为Fhb1～Fhb7,但仅Fhb1和Fhb7被克隆,正在被逐渐应用在小麦抗赤霉病育种中.小麦赤霉病的抗性机理分为被动抗性(形态抗性)和主动抗性(生理抗性)2种.本文主要从小麦赤霉病危害、抗赤霉病主效基因和其他抗赤霉病QTL定位、生理和形态抗性机制研究进展等方面对小麦抗赤霉病的部分研究现状进行总结.提出在抗性基因克隆的基础上,结合细胞生物学、分子生物学,利用基因沉默、基因编辑等方法更进一步地对抗病遗传机制和机理进行研究,为小麦抗赤霉病遗传育种奠定基础.     

2个重组自交系群体的小麦赤霉病抗性与表型性状相关性

研究苏麦3号×安农2号和望水白×安农8455等2个重组自交系群体多年的表型性状与抗赤霉病扩展和侵染情况.结果表明,在不同年度间,小麦赤霉病侵染和扩展的病小穗率与株高呈显著负相关;与穗下节间也呈负相关,但相关显著的年份较少;与小穗数在多数情况下无相关性.赤霉病侵染的病小穗率与小穗密度呈显著正相关.穗长与赤霉病抗性相关显著性不稳定.因此,小麦表型性状与赤霉病抗性关系,因试验材料、方法及环境而不尽相同.在小麦抗赤霉病育种中,将适中的株高、小穗密度和穗长等作为初选性状,实现综合性状协调,有利提高育种效率.     

小麦抗赤霉病种质筛选与Fhb1基因分布研究

为了筛选小麦抗赤霉病的种质资源,以省内外154个小麦栽培品种(系)为试验材料,采用单花滴注法进行赤霉病抗性鉴定,并利用Fhb1基因的诊断性标记进行基因型检测,明确该抗性基因的利用现状.结果表明:在154份小麦品种(系)中,16份表现中抗及以上水平,占供试种质的10.39％;中感材料27份,占17.53％;感病材料111份,占72.08％.在区域分布上,江苏地区来源品种(系)的赤霉病抗性优于其他地区,且江苏淮南小麦抗性明显好于淮北小麦.共检测到7份携带Fhb1基因的小麦品种(系),其赤霉病抗性鉴定均在中抗及以上水平.从基因的分布看,Fhb1在江苏育成品种中的分布较广,而在其他地域来源的品种(系)中极少存在,说明可以进一步扩大该基因的使用,以提高育成品种的赤霉病抗性水平.     

小麦赤霉病抗性与株高及穗部性状的相关性研究

以苏麦3号、扬麦158、安农8455、扬辐麦4号等对小麦赤霉病抗性不同的20个小麦品种或种质为实验材料,研究了小麦赤霉病抗性与株高(用多效唑控制)及穗部性状(小穗数、病小穗数、退化小穗数、小穗密度等)间的相关性。结果表明:株高明显影响小麦对赤霉病的抗性,植株较高材料的病小穗率较低;麦穗较长、小穗数少、小穗密度低的小麦材料的赤霉病抗性更好。     

黄瓜YABBYs家族及CsYAB1a基因功能初探

为鉴定黄瓜YABBYs家族及对CsYAB1a基因的生物学功能进行初步探究,通过BLASTp比对鉴定黄瓜YABBYs基因,并对其进行基因、蛋白质水平分析和染色体定位,同时利用实时荧光定量和原位杂交技术检测其在黄瓜中的时空表达模式;在拟南芥中异源过表达CsYAB1a基因,对转基因株系进行表达量分析和表型观察统计;通过外源喷施脱落酸和生长素处理检测CsYAB1a基因的响应情况。结果表明:1)黄瓜YABBYs家族包含8个家族成员,所有成员均包含C2C2锌指结构域和YABBY结构域;大部分YABBYs基因在生殖器官有表达,CsYAB1a基因主要在花瓣原基和子房外果皮中富集,并呈现出远轴端表达的极性模式。2)在拟南芥中异源过表达CsYAB1a基因导致雌雄蕊发育畸形且果荚变短、叶片细长并向远轴端卷曲等表型;CsYAB1a基因调控拟南芥果实和叶片的发育,并对果实发育基因AtSPL、AtIND、AtHEC以及叶片极性基因AtAS1和AtKANs的表达量有影响。3)黄瓜YABBYs基因启动子包含5种激素响应元件,CsYAB1a和CsCRC基因对外源脱落酸和生长素喷施处理均有响应。综上,推测黄瓜YABBYs家族可能在黄瓜营养生长和生殖生长过程中发挥重要作用,且CsYAB1a基因调控黄瓜果实和叶片的发育。     

长牡蛎与海豆芽外套膜细胞超微结构的比较观察

以软体动物中贝壳成分为碳酸钙的长牡蛎(Crassostrea gigas)和腕足动物中贝壳成分为磷酸钙的鸭嘴海豆芽(Lingula anatina)为研究对象,借助组织学和透射电镜方法,分别对两个物种外套膜边缘区域和中央区域的细胞进行超微结构观察,发现长牡蛎和鸭嘴海豆芽外套膜中的细胞类型均包含柱状表皮细胞、电子稠密粒细胞和电子透明粒细胞,但是两个物种的柱状表皮细胞类型以及分泌细胞的内含物各不相同。长牡蛎柱状表皮细胞包括3类,主要分布在外套膜边缘区域的A型、主要分布在外套膜中央区域的B型以及很少存在的C型,细胞大小为7～15μm。海豆芽柱状表皮细胞则分为A’型、B’型和C’型,细胞大小为10～15μm。两个物种的分泌细胞都包含电子稠密粒细胞和电子透明粒细胞,海豆芽还包括一类含有板层小体的特殊分泌细胞。上述结果在一定程度上可以解释两者贝壳组成成分的差异,从而为研究腕足动物和软体动物贝壳的形成机制和矿化作用提供借鉴。     

二色胡枝子黄酮体外抗氧化活性

通过二色胡枝子黄酮(Lespedeza bicolor flavonoids ,LBF)清除羟自由基、超氧阴离子的效果及抑制猪油、菜油和亚油酸的自氧化来研究其体外抗氧化作用.结果表明:二色胡枝子黄酮对清除自由基有显著作用,且清除率随黄酮浓度的增加而增大;能够明显地抑制猪油、菜油、亚油酸的自氧化,抑制作用随浓度的增大而增强.作为天然的抗氧化剂,二色胡枝子黄酮具有一定开发利用价值.     

沙门菌、巴氏杆菌和大肠埃希菌多重PCR检测方法的建立

旨在建立一种可以应用于临床样本同时检测沙门菌、多杀性巴氏杆菌和大肠埃希菌感染的多重PCR方法。根据NCBI上已收录的沙门菌hut基因、多杀性巴氏杆菌 kmt1基因和大肠埃希菌23SrRNA基因的全基因序列,设计并合成3对特异性引物,通过优化多重PCR反应条件,建立能够同时检测3种细菌混合感染的多重PCR诊断方法。特异性分析表明,应用该方法可以从沙门菌、多杀性巴氏杆菌和大肠埃希菌以及3种细菌的混合物中扩增出3条大小分别为286 bp、457 bp和652 bp的特异性条带,其他对照组检测结果均为阴性;敏感性分析表明,该方法对沙门菌、多杀性巴氏杆菌和大肠埃希菌的最低检出量分别为1.77×10　、1.99×10　、2.01×10　 CFU/mL;人工模拟感染样本检测表明,该方法能从混合感染的病料中检测出3种病原菌。可见：所建立的多重PCR方法具有特异性强,敏感度高,稳定性好的特点,可以有效检测沙门菌、多杀性巴氏杆菌和大肠埃希菌的混合感染。     

美洲棘蓟马体内共生菌Wolbachia的wsp基因分子检测及系统发育分析

【目的】对美洲棘蓟马体内共生菌Wolbachia进行分子生物学鉴定,确定该蓟马体内Wolbachia的进化位置,为进一步探讨Wolbachia对其生殖作用的调控机制提供理论依据。【方法】以wsp基因为目的基因,对美洲棘蓟马体内的共生菌Wolbachia进行特异性扩增和测序,使用Clustal X 1.83软件对所得DNA序列进行比对;在MEGA 4.0软件中采用邻接法对Wolbachia的系统发育关系进行分析。【结果】利用wsp基因的特异性引物从美洲棘蓟马体内扩增出了632 bp的Wolbachia的wsp基因片段(GenBank登录号为JN315668),580 bp的Wolbachia A群的wsp基因片段和405 bp的Mel亚群的wsp基因片段。系统发育分析结果表明,美洲棘蓟马体内的Wolbachia与黑腹果蝇亲缘关系较近。【结论】美洲棘蓟马体内感染的Wolbachia属于A群Mel亚群。     

山葡萄C4H基因的克隆表达及遗传转化分析

通过生物学技术来研究C4H基因在山葡萄着色过程中的作用,进而揭示山葡萄果皮着色的分子机理;利用RT-PCR技术克隆了山葡萄C4H基因的全长cDNA序列,并对该蛋白进行生物信息学分析,预测其功能;利用实时荧光定量PCR检测C4H基因在山葡萄8个不同转色时期的表达量,将克隆获得的山葡萄C4H基因完整的ORF连接到原核表达载体pET28a上,转化到大肠杆菌E.coli BL21(DE3),并通过不同浓度的IPTG诱导表达, SDS-PAGE检测表达产物.为了验证山葡萄C4H基因的功能,构建了表达载体pC C4H并转化农杆菌GV3101.用菌液浸泡花序法对拟南芥进行遗传转化,在含50 mg/L Kan的培养基上对T_0代种子进行筛选.克隆获得的山葡萄C4H cDNA全长1 735 bp,开放阅读框1 518 bp,编码505个氨基酸,该基因表达产物分子质量为57.70 KDa,等电点值9.06.C4H基因在山葡萄果皮转色各个时期均存在表达;该基因原核表达产物与预期大小一致,表明原核表达成功,拟南芥遗传转化先后得到3个阳性幼苗.对移栽成活的2株抗性植株进行PCR检测为阳性, 2株叶片颜色均变成紫红色;经花色素苷质量浓度的测定表明其质量浓度比对照组植株高出3倍.在拟南芥中花色素苷质量浓度虽然较低,但还是能少量合成,说明其花色素苷生物合成途径是开通的,只是积累的量较少.     

兰州百合和有斑百合的核型研究

【目的】研究兰州百合及有斑百合的染色体核型。【方法】利用染色体常规压片的方法,对兰州百合和有斑百合的染色体数目及核型进行了研究和分析。【结果】兰州百合的核型公式为2n=2x=24=2m+2sm+6st+14t,相对长度为6.35%～12.07%,核型不对称系数为83.25%,染色体相对差异较大。有斑百合的核型公式为2n=2x=24=4m+12st+8t,相对长度为6.11%～12.90%,核型不对称系数为80.11%。【结论】兰州百合的核型类型属于3A型,有斑百合的核型类型为3B型,以有斑百合核型的进化较高,可见不同居群的百合间核型存在差异。     

神经毒素基因RjAa17f在Sf9细胞中的表达及活性分析

【目的】在昆虫草地贪夜蛾细胞(Sf9)中表达一种能专一阻断昆虫钠、钾离子通道的神经毒素基因RjAa17f。【方法】运用杆状病毒真核表达系统表达RjAa17f毒蛋白,并用蛋白质印迹对其进行检测;测定RjAa17f毒蛋白引起健康棉铃虫中肠膜电位的变化,并对其毒力进行测定。【结果】通过重组杆状病毒质粒的转染和Western blot检测验证,神经毒素基因RjAa17f的重组Bacmid已经成功转染到Sf9细胞中,且在Sf9中表达出与预测大小一致的RjAa17f目的蛋白;此毒蛋白作用于棉铃虫中肠3~12h后,中肠膜电位与CK相比差异显著,且随着作用时间的延长,棉铃虫中肠膜电位呈逐步升高的趋势,作用9h以后,升高的幅度逐渐降低,趋于平缓。RjAa17f毒蛋白对棉铃虫的LD50为108.12μg/g。【结论】在Sf9细胞内表达出了有活性的RjAa17f毒蛋白,且该毒蛋白对棉铃虫中肠膜电位有显著改变。     

加州新小绥螨对截形叶螨的捕食作用

为明确加州新小绥螨Neoseiulus californicus(McGregor)对截形叶螨Tetranychus truncate(Ehara)的捕食潜力,采用捕食者功能反应方程及参数研究加州新小绥螨对截形叶螨各螨态捕食作用。结果表明,加州新小绥螨对雌成螨、若螨、卵的选择性捕食系数分别为0.365、1.276和1.390。在不同温度条件下,加州新小绥螨对截形叶螨的功能反应均属于HollingⅡ型;对猎物卵和幼若螨的控制能力最强。在试验温度范围内,加州新小绥螨的捕食能力随温度升高呈先增后减趋势,28℃时最强,对截形叶螨雌成螨、若螨和卵的攻击系数(a)最大,分别为0.639、0.730和0.842;处理时间最短,分别为0.126、0.075和0.039d;最大日捕食量分别为7.943头、13.405头和25.575粒。加州新小绥螨的捕食作用存在较强的种内干扰反应,随着捕食者密度的增大,平均捕食量逐渐减少,捕食作用率也相应降低,捕食作用率与其自身密度的关系为E=0.423P-0.747。     

甘蓝型油菜与黑芥双倍体减数分裂的原位杂交分析

【目的】探明植物杂种后代减数分裂异常与花粉败育之间的关系。【方法】通过甘蓝型油菜与黑芥种间杂交和基因组加倍,获得芸薹属三基因组双倍体,采用基因组原位杂交方法,观察三基因组双倍体花粉母细胞的减数分裂规律。【结果】与单倍体相比,双倍体花粉育性得到一定恢复,但可育花粉的比例较低,只有10%~20%。基因组原位杂交结果显示,双倍体花粉母细胞减数分裂终变期染色体以形成同源二价体为主,但也有部分染色体形成四价体或六价体。四价体有3种形式:B基因组染色体形成的四价体、AC基因组染色体形成的四价体及B与AC基因组之间形成的异配四价体。减数分裂后期Ⅰ染色体均等分离的细胞占总数的70%左右,在第2次减数分裂期也观察到非正常分裂如非四分孢子、微核等现象。【结论】减数分裂过程中的染色体异常行为可能是导致花粉育性不高的重要原因;虽然不正常的减数分裂导致花粉育性下降,但双亲染色体的异源联会可为双亲遗传物质的交换提供条件。