利用SDS-PAGE和AS-PCR标记鉴定簇毛麦HMW-GS基因

本研究通过SDS-PAGE和AS-PCR标记对簇毛麦HMW-GS进行鉴定,对于快速鉴别导入到普通小麦中的簇毛麦HMW-GS和改良普通小麦品质具有重要意义。利用SDS-PAGE对中国春、钱尼、簇毛麦、6个中国春-簇毛麦二体附加系、普通小麦-簇毛麦3V异代换系进行HMW-GS组成分析,进一步确定簇毛麦HMW-GS基因位于1V染色体。根据已发表的普通小麦HMW-GS基因序列同源性比较结果,设计了3对分别扩增普通小麦x-型亚基基因、y-型亚基基因以及所有HMW-GS基因的特异引物。经过对簇毛麦HMW-GS基因进行扩增发现,这3个AS-PCR标记都能很好地鉴别簇毛麦HMW-GS编码基因,并从分子水平上把簇毛麦HMW-GS基因定位于簇毛麦1V染色体上。     

小麦品质遗传改良的综合标记辅助选择

在小麦(Triticum aestivum L．)品质遗传改良中，分别建立了细胞(或个体)、蛋白质和DNA水平的综合标记辅助选择体系，在育种实践中可快速、准确地从杂交后代选育优质面包小麦、优质面条小麦和糯性小麦。     

国审高产稳产小麦新品种—农大3486

正农大3486是中国农业大学小麦研究中心由组合农大211/新麦9号//良星99选育的小麦新品种,于2017年6月和2018年5月先后通过了北京市审定(京审麦20170001)和北部冬麦区国家审定(国审麦20180068)。该品种冬性、中熟,幼苗近直立,分蘖力较强,成穗率中等。株高80 cm左右,株型紧凑;穗纺锤型,长芒,白壳,白粒(图1)。产量三要素协调,产量潜力大,丰产性好。抗寒性较好,综合抗病性好,抗干热风,熟相好,籽粒饱满,商品性佳     

GNA基因在小麦中的表达与抗蚜虫效果研究

利用经密码子优化的、人工合成雪花莲凝集素(Galanthus nivalis agglutinin), gna基因及RbcS启动子构建了高效特异表达载体pBAC202，通过基因枪轰击小麦幼胚和幼穗， 将外源gna基因导入到3个高产小麦(Triticum aestivum L.)品种中，获得42个转基因后代株系。对转基因后代植株进行了DNA点杂交、PCR及PCR-Southern验证，确认外源gna基因已成功地整合到小麦基因组中。进一步的凝集素活性检测表明，小麦叶片中表达的凝集素可使红细胞凝集，并具有正常的生物学活性。转基因植株在人工饲养条件下进行抗蚜虫(Rhopalosiphum padi )试验，蚜口密度抑制率从19%～73%不等，部分株系抑虫效果较好。利用转基因的方式可将外源抗虫基因gna导入到小麦中，并可有效地增强小麦的抗蚜能力，为选育具抗虫特性的优质小麦提供新的途径。     

无载体框架结构的大豆铁蛋白线性表达盒提高小麦籽粒铁含量的研究

培育和推广铁强化型小麦品种对于经济有效地解决贫困人口的铁营养不良问题具有重要意义。本研究通过 RT-PCR 得到了大豆(Glycine max)铁蛋白基因,构建了无载体框架的大豆铁蛋白线性表达盒(即小麦籽粒特异的高分子量谷蛋白亚基 1Dx5 的启动子 - 大豆铁蛋白基因 -NOS 终止子酶切片段);用基因枪法转化"京花 1 号"小麦(Triticum aestivum)幼胚愈伤组织,经草胺膦筛选和分化后,得到 276 株转基因T0植株,通过 PCR 筛选出阳性植株 65 株;RT-PCR 检测发现 29 个株系的大豆铁蛋白基因在灌浆期籽粒中表达;与对照相比,对 8031 个 T1代株系所结的 T2代籽粒进行了铁含量测定,有 265 个株系成熟籽粒的铁含量均比对照有不同幅度提高,增幅在 4.93%~64.03%之间,其中 22 个株系的籽粒铁含量显著或极显著提高。结果提示,利用无载体框架的大豆铁蛋白线性表达盒可以有效地培育出籽粒铁含量显著提高的转基因小麦。     

小麦SSⅡ-A基因片段的克隆及其RNAi表达载体的构建

可溶性淀粉合成酶Ⅱ（SSⅡ）是小麦籽粒支链淀粉合成的主要角色,但是其三个部分同源基因（SSⅡ-A、SSⅡ-B和SSⅡ-D）对支链淀粉合成的贡献大小目前还未见报道,探究它们对支链淀粉合成的作用,对小麦淀粉合成的遗传操纵和淀粉品质改良具有重要意义。此文通过RT-PCR方法克隆了小麦SSⅡ-A基因cDNA的部分序列（长度为539 bp）,经序列比对发现,它与AB201445.1（Triticum aestivum wSSII-A gene for starch synthase II-A, complete cds）的同源性为100%。以H质粒为中间载体,构建了SSⅡ-A基因片段的发夹结构,并将之连接到pBAC47P上高分子量谷蛋白亚基（HMW-GS）1Dx5启动子的下游,得到了高效特异的SSⅡ-A RNAi表达载体。这些工作为下一步遗传转化获得转基因植株以深入探究SSⅡ-A基因对支链淀粉合成的贡献大小奠定了基础。     

抑制sbeⅡa基因的转基因小麦“中间试验”与农艺性状评价

为获得稳定遗传的高直链淀粉含量转基因株系,并为下一步转基因小麦的转基因安全评价"环境释放试验"做准备,以本研究室前期获得的抑制淀粉分支酶基因sbeⅡa表达的转基因小麦株系4-4-1、4-4-2、4-4-3、4-4-19的T4代植株为试材,在北京市进行了一年的"中间试验",结果表明,在田间栽培条件下,转基因小麦植株个体生长发育正常,生长发育各个阶段所需的天数与对照基本一致,生长特性没有发生变化,但转基因小麦在株高、分蘖数、小穗数、不育小穗数等性状上与对照存在差异。4个转基因株系的千粒重均显著低于对照,4-4-1、4-4-3、4-4-19的株高均显著低于对照,4-4-2和4-4-19的小穗数显著多于对照。此外,灌浆期籽粒内源sbeⅡa基因的表达、SBE活性和品质性状检测结果表明,外源RNAi构件能够稳定遗传,功能得到正确表达。     

小麦淀粉品质改良的综合标记辅助选择体系的建立

 综合运用常规育种技术和标记辅助选择 ,建立了细胞和个体水平 (花粉和籽粒染色、直链淀粉含量、膨胀势和RVA粘度参数 )、蛋白质水平 (Wx蛋白的SDS PAGE)、DNA水平 (Wx基因的STS标记和SSR标记 ) 3个水平的综合标记辅助选择体系 ,用于改良淀粉品质 ,培育优质面条小麦和糯性小麦。结果表明 ,利用花粉和籽粒染色、Wx蛋白电泳、Wx基因的STS标记和SSR标记可以选育糯麦 ;国内首次从 5个组合中选育出一批糯性小麦株系。建立了依膨胀势、直链淀粉含量、高峰粘度的面条品质评分的回归方程 ,给出了小麦面条品质育种早代的预测指标。对综合标记辅助选择体系的利用和糯性小麦的应用进行了讨论。     

小麦wx-B1a基因片段的克隆及其RNAi载体构建

为了获得小麦wx-B1a基因的特异RNAi表达载体,以小麦品种‘京花1号’开花12天的籽粒为材料,用天根公司植物总RNA提取试剂盒提取总RNA,以wx-B1a基因(GenBank NO:AB019623)的cDNA序列设计一对特异性引物,利用RT-PCR克隆了wx-B1a基因部分cDNA片段。Blastn结果显示,它与GenBank上报道的Triticum aestivum wx-1 gene(GenBank NO:EU719611.1)同源。通过酶切连接将此片段分别置于拟南芥FAD2的Intron1(GenBank NO:AJ271841)的上、下游,然后将此发夹结构置于小麦HMW-GS 1Dx5启动子的下游,从而构建了小麦wx-B1a基因的特异RNAi表达载体pBAC47p-wx-B1aIR。从而为下一步转化高产强筋小麦品种培育优质面条专用小麦奠定基础。     

杂种小麦籽粒蛋白质含量和面团流变特性在F_1和F_2世代中的表现

选用 6个 T型不育系及其相应的保持系与 5个恢复系配制了 30个 T质杂种和 30个相应的 A质杂种、选用 4个 K型不育系及其保持系与 2个 K型恢复系配制了 8个 K质杂种和 8个相应的 A质杂种、选用 6个普通品种配制了 5个化杀组合 ,以研究杂种小麦籽粒的蛋白质含量和面团流变特性在 F1和 F2 中的表现。结果表明 :1胞质杂种 F1和 F2 籽粒蛋白含量均呈近正态分布 ;78%的组合 F1籽粒以超高亲为主 ,12 %的组合表现倾高亲 ;F2 籽粒以超高亲和偏高亲为主 ,约有 2 5%的组合表现近中亲。普通品种间的化杀杂种 F1籽粒以偏高亲和超高亲为主 ,F2 籽粒以近中亲和偏高亲为主。 2 T质杂种和相应 A质杂种的蛋白含量在 F1代差异不显著 ,但在 F2 代 T型胞质可显著提高籽粒蛋白含量 ;K型胞质可显著提高杂种籽粒 F1和 F2 的蛋白质含量。 3T型胞质可提高杂种小麦的面团流变特性 ;K型胞质使面团流变特性变劣。普通品种间的化杀杂种 F1和 F2 的面团流变特性都介于双亲之间 ,某些组合如早优 50 4×核生 2号组合的 F2 杂种表现倾高亲早优 50 4。