小麦种间与品种间杂交种及其亲本之间基因差异表达比较研究

选用小麦种间强优势杂交种3338×Di7(杂种Ⅰ)、品种间强优势杂交种3338×6554(杂种Ⅱ)和无优势杂交种2410TD×6554(杂种Ⅲ)及其亲本斯卑尔脱小麦Di7、普通小麦品种(系)3338、2410TD和6554,采用mRNA差异显示技术分析了杂种和亲本苗期叶片的基因表达差异,以加深对小麦杂种优势形成的分子机理的认识.结果表明小麦杂交种与其亲本之间在基因表达上均存在明显差异,表现为数量水平和质量水平上的差异,且差异表达类型丰富.分析发现,强优势杂种Ⅰ和杂种Ⅱ与其双亲间展示出的差异表达条带数目基本相同,但在差异表达类型上存在明显差异,特别是种间杂种Ⅰ中存在较高比例的单亲表达一致型和偏高亲型基因,说明种间杂交种中亲本基因的表达变化方式与品种间杂交种有所不同.研究还发现,与弱优势杂种Ⅲ相比,在强优势杂种Ⅰ和杂种Ⅱ中,增强型、杂种特异表达型及单亲表达增强型比例较高,与以前的研究结果(Euphytica,1999,117～123)一致,表明杂种特异表达或增强表达基因可能与小麦杂种优势形成有重要关系.     

小麦品种“唐麦4号”抗白粉病基因的分子标记与染色体定位

唐麦4号是对小麦白粉病(Blumeria graminis f. sp. tritici)具有良好抗性的T1BL·1RS育成品种, 遗传分析结果表明, 唐麦4号携带1个抗白粉病半显性单基因, 暂命名为PmTm4。采用唐麦4号为抗病亲本的杂交组合(唐麦4号/Clement)F2代抗、感病分离群体和F3代家系, 利用集群分离分析法(BSA)建立了与PmTm4连锁的分子标记连锁图Xcau12—Xgwm611—PmTm4—XEST92—Xbarc1073—Xbarc82—Xwmc276。根据小麦7BL连锁图的标记顺序和抗白粉病基因连锁标记在中国春缺体-四体、双端体和缺失系上的定位结果, 将PmTm4基因定位于小麦7BL染色体臂末端。以上研究结果为唐麦4号抗白粉病基因在育种中的利用、分子标记辅助选择和基因累加提供了便利。     

小麦成熟胚培养方法的优化及其在小麦遗传转化中的应用

为了优化小麦成熟胚培养体系,在前人报道的小麦成熟胚培养方法的基础上对小麦成熟种子处理及取胚方法进行了改进,发现胚切伤略带胚乳的取胚方法及浸泡过夜后4C低温处理法可以提高小麦成熟胚的再生效率;从19个小麦品种(系)中筛选出5个在此培养体系下具有较高再生率的基因型,分别为农大408、农大3787、保丰104、农大3965和京花1号,其再生率分别为73.1 1％、68.30％、65.30％、63.40％和57.60％.进一步利用基因枪轰击法对小麦品种辽春18和保丰104成熟胚诱导的愈伤组织进行了转化,分别获得转GUS基因和转Gcn5RNAi基因的小麦T代植株,经分子检测其转化率分别达到1.35％和1.80％.证明优化后的小麦成熟胚培养技术可以应用于小麦遗传转化研究.     

栽培小麦Brock和京411感染白粉菌后蛋白质组的变化

用华北地区流行的白粉菌15号生理小种,感染强抗白粉病的栽培小麦Brock和对白粉病敏感的小麦京411,通过蛋白质组技术分析其差异蛋白。结果表明,Brock经白粉菌感染12 h后,至少有6个蛋白质斑点(43 kD/pI 6.7、43 kD/pI 6.9、43 kD/pI 7.2、28 kD/pI 5.8、26 kD/pI 5.5和26 kD/pI 6.5)表达量明显增加;感染3 d后,有5个蛋白质斑点(48 kD/pI 5.6、43 kD/pI 6.9、43 kD/pI7.2、28 kD/pI5.8和26 kD/pI5.5)表达量增加;感染5 d后,有12个新的蛋白质斑点(16 kD/pI 7.6、42 kD/pI 6.5、40 kD/pI 4.8、40 kD/pI 4.6、31 kD/pI 5.7、16 kD/pI 4.6、20 kD/pI 8.3、50 kD/pI 6.7、48 kD/pI 6.6、28 kD/pI 5.7、23 kD/pI 4.8和25 kD/pI 4.7 )被诱导合成,2种蛋白质斑点(26 kD/pI 4.6和17 kD/pI 7.9)消失。京411经白粉菌感染12 h后,3个蛋白质斑点(21 kD/pI 6.4、18 kD/pI 5.4和14 kD/pI 7.0)表达量增加;感染3 d后,有2个蛋白质斑点(80 kD/pI 5.4和14 kD/pI 7.0)表达量增加,1个蛋白质斑点(16 kD/pI 5.4)表达量下降;感染5 d后,有3个蛋白质斑点(50 kD/pI 7.3、40 kD/pI 7.3和24 kD/pI 7.2)表达量增加,2个斑点(40 kD/pI 4.8和14 kD/pI 7.2)表达量下降,但没有发现新的蛋白质合成。对Brock中诱导产生的12个新蛋白质斑点,利用MALDI-TOF-MS方法,于NCBI进行数据查询,其中有6个分别属于F-box亮氨酸高度重复蛋白、重金属转运/解毒蛋白、β-1,3-葡聚糖酶(两个同工体)、β-1,3-葡聚糖酶前体、锌指蛋白。功能查询表明,上述6个蛋白参与细胞周期调控、发育、激素响应、基因转录和病害防御等。推测Brock和京411感染白粉菌后,出现的蛋白质组变化可能与各自的抗、感白粉病特性有关。     

野生二粒小麦导入普通小麦抗白粉病基因MlWE27的鉴定和分子标记

由白粉病菌(Blumeria graminis f.sp.tritci)引起的小麦白粉病是严重影响小麦安全生产的主要病害之一.本研究将来自以色列的野生二粒小麦(Triticum dicoccoides)WE27的坏白粉病基因通过杂交和连续回交,导入普通小麦遗传背景中,育成高抗白粉病小麦新品系3D256(其系谱为燕大1817/WE27//农大015/3/941,F6).将3D256和高感小麦白粉病的普通小麦品系薛早配制杂交组合,对其F_1、F_2分离群体和F_3 家系进行白粉病抗性鉴定和遗传分析.结果表明,3D256携带抗白粉病显性单基因,暂命名为MlWE27.利用集群分离分析法(RSA)和分子标记分析,发现3个SSR标记(Xwmc243、Xwmc 154和Xbarc318)、1个EST-SSR标记(Xdp357)、1个AFLP转化的SCAR标记(XCAUG1)和1个RFLP探针转化的STS标记(XWG516-1)与抗白粉病基因MlWE27连锁,在连锁图上的顺序为Xdp357-Mlwe27-XCAUG1-XWG516-1-Xwmc243-Xwmc154-Xbarc318.利用中国春缺体-四体系、双端体系和缺失系将抗白粉病基因MlWE27定位于染色体2B短臂的末端Bin0.84-1.00上.这一普通小麦抗白粉病种质资源的创制及其连锁分子标记的建立为小麦抗病基因分子标记辅助选择、基因积聚和分子育种提供了新的物质基础.     

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     

小麦骨干亲本“胜利麦/燕大1817”杂交组合后代衍生品种遗传构成解析

小麦地方品种燕大1817是我国小麦育种骨干亲本之一,胜利麦/燕大1817杂交组合是北部冬麦区小麦品种遗传改良的基础组合。利用随机分布于小麦全基因组21条染色体上的175对在胜利麦和燕大1817间具有多态性的SSR标记(每条染色体平均8.3对)分析了燕大1817和胜利麦对其38份后代衍生品种的遗传贡献率。结果表明,在全基因组水平上,燕大1817对其后代衍生品种贡献率为26.8%,胜利麦对其后代衍生品种贡献率为43.6%;在部分同源群水平上,燕大1817对其后代衍生品种A、B和D基因组的贡献率分别为25.9%、25.7和26.4%,胜利麦对其后代衍生品种A、B和D基因组的贡献率分别为46.1%、39.1%和44.0%。说明引进种质对我国北部冬麦区小麦品种遗传改良起了重要作用。在染色体水平上,胜利麦对其后代衍生品种的21条染色体贡献率在20.0%~63.3%间,其中对1A染色体贡献率仅有20.0%,对7A染色体贡献率高达63.3%。骨干亲本燕大1817对其后代衍生品种的21条染色体贡献率在7.5%~44.2%间,其中对2A染色体贡献率仅有7.5%,对7D染色体贡献率可达44.2%。骨干亲本燕大1817对后代衍生品种贡献率较高的基因组(单元型)区段有7个,分别是3A上的Xwmc11–Xcfa2262、7B上的Xbarc1073–Xwmc475、1AL上的Xgwm357–Xwmc312、7DS上的Xbarc305–Xwmc506、4AS上的 Xgwm165–Xgwm610、1B上的Xwmc419–Xwmc134和2D上的Xcfd56–Xbarc228,其中,3A染色体上的Xwmc11–Xcfa2262区段对衍生品种贡献率高达77.5%。而胜利麦对后代衍生品种贡献率较高的基因组(单元型)区段有8个,分别是6BS上的Xwmc105－Xwmc397、3D上的Xgdm72–Xgdm8、2DS上的Xgdm5–Xgwm455、7AL上的Xbarc121–Xgwm332、5DL上的Xgwm174–Xwmc161、5BL上的 Xgwm499–Xbarc308、5A上的Xbarc141–Xgwm291和4BL上的Xgwm66–Xgwm251,其中6BS上的Xwmc105–Xwmc397区段对衍生品种的贡献率最高,达71.3%。这些基因组(单元型)区段上存在许多与产量、抗病、抗逆和适应性等重要农艺性状相关的基因和QTL,对北部冬麦区小麦品种遗传改良可能起了重要作用。     

小麦亲本配合力的三交分析

利用一组6个亲本的60个三交后代,按照Ponnuuswamy和Das提出的模型,分析了这6个亲本在三交中的作为祖亲和作为亲本的配合力。分析结果表明,不仅不同品种一般配合力相差很多,即使同一品种,一般配合力在不同杂交顺序中表现也不一致。亲本的选择和杂交顺序的决定可根据各品种的不同类型一般配合力效应以及有关的配合力效应方差大小来进行。三交时,3个品种均应具有较高一般配合力效应。以单株产量为冽,品种2（Sallivan）作为国外品种适于做祖亲而品种4（绿七蛐）适于做亲本。根据试验结果讨论了在三交中亲本选择和决定杂交顺序的问题。     

小麦品种渝麦13号细胞质类型的分子标记鉴定

为从分子水平对小麦渝麦13号进行细胞质类型鉴定,本研究以野生燕麦、普通小麦(中国春和薛早)及30份具有小麦属和山羊草属不同细胞质类型的核质代换系为参照,利用24个小麦叶绿体SSR分子标记对小麦品种渝13号及其衍生后代进行了分析。结果发现,5个标记的扩增带型在渝麦13号及其衍生后代和普通小麦材料之间表现出明显的多态性,说明小麦品种渝麦13号及其衍生后代的细胞质类型与普通小麦材料不同。通过比对野生燕麦细胞质和T型细胞质的带型发现,在24个标记中,有15个分子标记在野生燕麦细胞质和T型细胞质间表现出明显的多态性。在这些多态性分子标记中,渝麦13号及其衍生材料细胞质的扩增带型与T型细胞质的带型完全一致,而与野生燕麦的带型不一致。通过比对渝麦13号和其他29份小麦核质代换系的细胞质扩增带型后发现,渝麦13号与这些代换系均不同。因此,小麦品种渝麦13号及其衍生系的细胞质类型很可能为T型。     

来自野生二粒小麦IW3和IW10的两个白粉病基因的鉴定及SSR标记定位

野生二粒小麦(Triticum dicoccoides)是小麦抗病育种的重要资源库之一。来自以色列Mount Hermon的野生二粒小麦材料IW3 和IW10对我国小麦白粉病菌生理小种E09表现高抗。对硬粒小麦Langdon与IW3和IW10两个杂交组合F₂分离群体和F₃家系的遗传分析表明,IW3和IW10对小麦白粉菌E09的抗性均受显性单基因控制,暂被命名为MlIW3和MlIW10。采用BSA法和SSR标记分析,筛选到与抗白粉病基因MlIW3和MlIW10连锁的5个SSR标记,这两个基因均位于Xbarc84和Xwmc326之间,顺序为Xbarc84–4.6 cM–MlIW3–1.6 cM–Xwmc326和Xbarc84–6.6 cM–MlIW10–0.6 cM–Xwmc326。根据SSR分子标记的遗传图谱和在中国春的缺体—四体、双端体和缺失系的定位结果,这两个抗白粉病基因被定位在3BL染色体的末端。根据MlIW3和MlIW10的来源和分子标记定位结果,推断这两个基因可能是小麦抗白粉病基因Pm41或其等位基因或位于同一个基因簇中。