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华山新麦草蔗糖:蔗糖1-果糖基转移酶基因Ph-1-SST的克隆及序列分析

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西北农业学报 2018年第4期27卷 491-498页

作者：贺晓岚王建伟李文旭赵继新武军陈新宏西北农林科技大学农学院陕西省植物遗传工程育种重点实验室陕西杨凌712100 凯里学院大健康学院贵州凯里556011 河南省农业科学院小麦研究所郑州450002

蔗糖:蔗糖1-果糖基转移酶基因1-SST在植物逆境胁迫反应中起重要作用。为了挖掘华山新麦草(Psathyrostachys huashanica Keng)抗非生物胁迫关键功能基因,以华山新麦草叶片为材料,利用RT-PCR结合RACE技术克隆1-SST基因的全长cDNA,命名为Ph... 详细信息

蔗糖:蔗糖1-果糖基转移酶基因1-SST在植物逆境胁迫反应中起重要作用。为了挖掘华山新麦草(Psathyrostachys huashanica Keng)抗非生物胁迫关键功能基因,以华山新麦草叶片为材料,利用RT-PCR结合RACE技术克隆1-SST基因的全长cDNA,命名为Ph-1-SST,登录号为KX761897。通过PCR法扩增其gDNA序列,测序结果表明该基因的gDNA和cDNA序列长度分别为3 344bp和2 001bp,编码666个氨基酸残基,序列结构分析结果表明该基因含4个外显子3个内含子,预测该蛋白相对分子质量为72.9ku,理论等电点为4.87。序列比对显示,该基因与大麦1-SST基因编码蛋白的相似性最高(90%),为糖基水解酶32家族成员。对1-SST氨基酸序列的系统进化树分析显示,Ph-1-SST及其同源蛋白位于不同分支,初步推断此全长cDNA是华山新麦草中编码蔗糖:蔗糖1-果糖基转移酶的一个新基因。结果为作物非生物胁迫改良提供重要基因资源。

关键词：华山新麦草 1-SST 克隆序列分析

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华山新麦草种质资源研究进展

基因组学与应用生物学 2019年第4期38卷 1726-1734页

作者：黄娟崔忠刚谢洲付亮王强李勇王涛王志德达州市农业科学研究院达州635000

华山新麦草属禾本科小麦族新麦草属,是一个多年生二倍体物种,因只分布于陕西华山而得名,属于普通小麦的三级基因源;因具有抗逆境、抗病虫、早熟、优质等特点,成为小麦遗传改良的重要外源基因资源。近年来,国内外对华山新麦草的研究已经... 详细信息

华山新麦草属禾本科小麦族新麦草属,是一个多年生二倍体物种,因只分布于陕西华山而得名,属于普通小麦的三级基因源;因具有抗逆境、抗病虫、早熟、优质等特点,成为小麦遗传改良的重要外源基因资源。近年来,国内外对华山新麦草的研究已经取得了较大的进展。本综述从遗传多样性、形态学、生物化学与分子生物学、遗传学及其开发与利用等方面,首次对该种质资源的研究进展进行了总结,旨在提高对华山新麦草的整体认识,为对其进一步深入研究和高效利用提供参考。

关键词：新麦草属华山新麦草种质资源普通小麦

三个小麦-华山新麦草二体附加系分子细胞遗传学的初步鉴定

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麦类作物学报 2023年第12期43卷 1495-1503页

作者：谢林财屈晓健吉万全赵继新张宏西北农林科技大学农学院陕西杨凌712100 农业部作物基因资源与种质创制陕西科学观测实验站陕西杨凌712100

华山新麦草是我国华山地区特有小麦近缘物种,具有抗逆、早熟、优质等特点,对小麦的白粉病、条锈病、赤霉病也具有良好的抗性,是小麦重要的三级基因库。为进一步更好地发挥华山新麦草基因资源的作用,本研究利用细胞学方法、原位杂交技术... 详细信息

华山新麦草是我国华山地区特有小麦近缘物种,具有抗逆、早熟、优质等特点,对小麦的白粉病、条锈病、赤霉病也具有良好的抗性,是小麦重要的三级基因库。为进一步更好地发挥华山新麦草基因资源的作用,本研究利用细胞学方法、原位杂交技术、分子标记技术、农艺性状评估和抗病性鉴定对普通小麦-华山新麦草衍生后代材料进行鉴定,并获得了20H11、17H21、18H28三个小麦-华山新麦草衍生系。结果表明,20H11、17H21和18H28的染色体数都是44条,均携带2条属于华山新麦草的Ns染色体和42条普通小麦染色体。利用华山新麦草的特异分子标记进行检测,证明20H11、17H21和18H28分别为3Ns、4Ns和2Ns二体附加系。通过农艺性状调查,3个试验异染色体系与亲本7182相比,株高和小穗粒数的差异不显著;分蘖数目与亲本7182有显著差异;20H11的穗长显著短于亲本7182;17H21的分蘖数显著少于亲本7182。经条锈病抗性鉴定,18H28高抗条锈病小种CYR32和CYR34。因此,这三个华山新麦草衍生系可作为中间材料用于小麦遗传育种研究。

关键词：小麦华山新麦草原位杂交分子标记条锈病

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华山新麦草研究进展

分子植物育种 2018年第24期16卷 8199-8207页

作者：孙偲张鹏张琳方正武蔺瑞明马东方王保通井金学长江大学农学院主要粮食作物产业化湖北省协同创新中心荆州434025 湖北省农垦事业管理局武汉430061 西北农林科技大学旱区作物逆境生物学国家重点实验室杨凌712100 中国农业科学研究院植物保护研究所植物病虫害生物学国家重点实验室北京100193

华山新麦草(Psathrostachys huashanica Keng, 2n=2x=14, Ns Ns)是禾本科(Poaceae)小麦族(Triticeae)新麦草(Psathyrostachys)属多年生二倍体异花授粉草本植物,是小麦野生亲缘物种之一,具抗条锈病,白粉病等多种优良抗病、抗逆性状,是实... 详细信息

华山新麦草(Psathrostachys huashanica Keng, 2n=2x=14, Ns Ns)是禾本科(Poaceae)小麦族(Triticeae)新麦草(Psathyrostachys)属多年生二倍体异花授粉草本植物,是小麦野生亲缘物种之一,具抗条锈病,白粉病等多种优良抗病、抗逆性状,是实现小麦抗病育种的重要种质资源,可作为改良小麦种质的优质基因来源。本文围绕华山新麦草自然种群生态,普通小麦-华山新麦草杂交后代外源遗传物质鉴定展开,重点对华山新麦草-普通小麦抗病基因分子标记等进行介绍。这对保护华山新麦草,利用华山新麦草对小麦遗传背景进行改良,以及推进小麦抗病育种工作具有重要意义。

关键词：华山新麦草种群生态学细胞遗传学分子标记

华山新麦草转录组分析及特异KASP标记开发

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华山新麦草转录组分析及特异KASP标记开发

作者：陈迎四川农业大学

学位级别：硕士

小麦(Triticum aestivum L.,2n=6x=42,AABBDD)是全球种植最广泛的作物之一,更是人类的主要粮食作物。目前,全球的小麦遗传改良均面临着遗传资源丰富度的瓶颈问题。为提高普通小麦的产量、抗性和品质,大量的小麦外源物种被广泛挖掘和利... 详细信息

小麦(Triticum aestivum L.,2n=6x=42,AABBDD)是全球种植最广泛的作物之一,更是人类的主要粮食作物。目前,全球的小麦遗传改良均面临着遗传资源丰富度的瓶颈问题。为提高普通小麦的产量、抗性和品质,大量的小麦外源物种被广泛挖掘和利用。华山新麦草(Psathyrostachys huashanica Keng ex Kuo,2n=2x=14,Ns Ns)作为我国特有物种,蕴含抗寒、抗旱、耐瘠薄、早熟,高抗小麦条锈病、全蚀病、白粉病等丰富的优良性状和基因,是小麦遗传改良的重要外源物种。我国小麦专家从上世纪80年代就开始了利用华山新麦草遗传改良普通小麦的工作,并获得了大量小麦-华山新麦草双二倍体、附加系、代换系和易位系材料。因此,准确分析和掌握华山新麦草的遗传信息,是小麦遗传改良的重要实质性工作。本文利用RNA-seq对华山新麦草进行了转录组学分析,结合普通小麦中国春参考基因组、以及一些已知基因组物种,分析获得了部分直系同源基因以及SNP;依据获得的SNP开发获得了系列华山新麦草Ns基因组特异的SNP和KASP标记,为后期进行普通小麦-华山新麦草异染色体系和育种品系的鉴定奠定了坚实的基础。主要研究结果如下:1、利用转录组测序技术对华山新麦草进行测序,过滤后获得178,501,084个高质量数据(clean reads)。通过组装获得456,056个转录本,平均大小为813bp,N50为1325 bp。对转录本进行层次聚类,获得248,835个unigene用于功能注释。其中,159,988(64.29%)个unigene可以比对到至少一个数据库。2、将华山新麦草与小麦族其他基因组的CDS进行比对,共获得16个直系同源基因。利用直系同源基因构建华山新麦草与其他物种的系统发育树,发现华山新麦草与小麦族其他物种之间存在明显分化,表明Ns基因组具有丰富的遗传变异。3、华山新麦草和小麦之间的序列相似性平均值为95.36%,将测序数据映射到小麦参考基因组,共挖掘到717,743个SNP。每个染色体中SNP的数量与染色体长度和基因数量不成比例。B基因组中SNP数量最多(250,438)且密度最大(53.74SNPs/Mb),其次是D基因组(数量和密度分别为237,225与53.56 SNPs/Mb)和A基因组(数量和密度分别为230,080与49.23 SNPs/Mb)。表明华山新麦草Ns基因组与小麦B基因组的相关性最低。674个基因上含有SNP数量超过50个,表现出较高的多样性。4、利用挖掘的SNP开发Ns基因组特异标记,通过KASP(Kompetitive Allele Specific PCR)基因分型技术,在含A,A,S,D,R,H,E,E,V,P,St基因组的小麦近缘二倍体及含Ns Xm基因组的多倍体物种中进行扩增,开发出43个Ns基因组特异KASP标记。其中24个标记表现为华山新麦草特异,19个标记表现为华山新麦草和新麦草Ns基因组特异。利用43个标记在小麦-华山新麦草衍生系中进行扩增,5个标记在小麦-华山新麦草小片段易位系K13-835中表现为杂合型,4个标记在小麦-华山新麦草附加系18-3-3中表现为杂合型,2个标记在小麦-华山新麦草附加系18-3-6中表现为杂合型。

关键词：普通小麦华山新麦草系统发育转录组测序 KASP 遗传多样性

华山新麦草Ns基因组特异序列的克隆及分子标记的建立

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农业生物技术学报 2017年第9期25卷 1391-1399页

作者：张洁蒋云郭元林李耀华王颖宣朴四川省农业科学院生物技术核技术研究所农业部西南地区小麦生物学与遗传育种重点实验室西南大学生物技术中心四川省农业科学院农产品加工研究所

华山新麦草(Psathyrostachys huashanica)是我国特有的物种,表现出多种抗病以及抗逆性状。为建立华山新麦草Ns基因组特异的分子标记,本研究利用204余条随机引物对华山新麦草、普通小麦的基因组DNA进行随机扩增多态性DNA(random amplifie... 详细信息

华山新麦草(Psathyrostachys huashanica)是我国特有的物种,表现出多种抗病以及抗逆性状。为建立华山新麦草Ns基因组特异的分子标记,本研究利用204余条随机引物对华山新麦草、普通小麦的基因组DNA进行随机扩增多态性DNA(random amplified polymorphic DNA,RAPD)标记分析,其中随机引物OP-D15和OP-F19能在华山新麦草的基因组DNA中稳定扩增出特异的DNA片段,长度分别为1 106和1 344 bp,分别命名为Psh-D15和Psh-F19。经序列比对分析发现,Psh-D15和Psh-F19分别属于Gypsy类型和Copia类型的反转录转座子序列。随后根据其与小麦中同源序列的比对结果,在二者低同源区设计了两对特定序列扩增(sequence characterized amplified regions,SCAR)引物Psh-D15 F/R和Psh-F19 F/R,并利用其同时对华山新麦草、山羊草属(Aegilops)、簇毛麦属(Dasypyrum)、赖草属(Leymus)、偃麦草属(Elytrigia)、冰草属(Agropyron)、大麦属(Hordeum)、黑麦(Secale)、乌拉尔图小麦(Triticum urartu),硬粒小麦(Triticum durum),以及普通小麦(Triticum aestivum)的基因组DNA进行PCR扩增,以检验其有效性和特异性。结果表明,两对引物均只在华山新麦草的基因组DNA中扩增出了目标条带,表明这两个SCAR标记是华山新麦草的Ns基因组所特有的,分别命名为Psh-D15270和Psh-F19558。新的Ns基因组特异SCAR标记Psh-D15270和Psh-F19558的开发为小麦-华山新麦草杂种材料的分子鉴定提供了新的有力工具。

关键词：华山新麦草随机扩增多态性DNA(RAPD) 反转录转座子分子标记

华山新麦草3Ns染色体特异SCAR标记的开发

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麦类作物学报 2015年第1期35卷 1-6页

作者：苏佳妮郭静王超杰敬樊赵继新杨群慧陈新宏武军西北农林科技大学农学院陕西杨陵712100 宿州职业技术学院安徽宿州234101

为快速准确地建立小麦-华山新麦草杂交后代的分子标记鉴定方法,采用150条10bp的随机引物R1-R150对华山新麦草、普通小麦7182、中国春及华山新麦草1Ns-7Ns全套二体附加系共10个材料进行了RAPD分析,从中获得了华山新麦草3Ns染色体上2个特... 详细信息

为快速准确地建立小麦-华山新麦草杂交后代的分子标记鉴定方法,采用150条10bp的随机引物R1-R150对华山新麦草、普通小麦7182、中国春及华山新麦草1Ns-7Ns全套二体附加系共10个材料进行了RAPD分析,从中获得了华山新麦草3Ns染色体上2个特异RAPD分子标记片段FR-113和FR-125。克隆这两个片段并测序,发现其全长分别为543bp和515bp;分析序列后对其分别设计SCAR引物S-113和S-125,重新对10个材料进行SCAR分析,结果只在华山新麦草和小麦-华山新麦草3Ns二体附加系上扩增出了特异条带,由此证明已将华山新麦草3Ns染色体上获得的两个RAPD标记成功转化为稳定可靠的SCAR标记。这两个SCAR标记可用于检测小麦背景下的华山新麦草3Ns染色体,同时为小麦-华山新麦草杂交后代提供了分子鉴定依据。

关键词：小麦华山新麦草分子标记 RAPD标记 SCAR标记

华山新麦草穗发芽抗性相关基因AIP2的克隆及其序列分析

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麦类作物学报 2015年第1期35卷 30-36页

作者：陈真真贺晓岚刘红赵继新王亮明昝凯武军杨群慧陈新宏西北农林科技大学农学院陕西杨凌712100 岐山县种子管理工作站陕西岐山722400

为了挖掘和利用华山新麦草(Psathyrostachys huashanica,2n=14,NsNs)的优良基因,拓宽小麦穗发芽抗性基因资源,以华山新麦草为材料,采用同源克隆的方法克隆AIP2基因,利用生物信息学软件分析其基因结构及功能。结果表明,从华山新麦草中成... 详细信息

为了挖掘和利用华山新麦草(Psathyrostachys huashanica,2n=14,NsNs)的优良基因,拓宽小麦穗发芽抗性基因资源,以华山新麦草为材料,采用同源克隆的方法克隆AIP2基因,利用生物信息学软件分析其基因结构及功能。结果表明,从华山新麦草中成功克隆AIP2基因,该基因的开放阅读框为840bp,编码279个氨基酸残基,结构域预测结果显示AIP2蛋白含有完整的Ring保守域,属于锌指环家族成员。AIP2的gDNA含5个外显子,4个内含子,华山新麦草AIP2氨基酸序列与感穗发芽小麦品种中优9507的AIP2氨基酸序列的相似性为84%,与中优9507相比缺失了44个氨基酸,与抗穗发芽的乌拉尔图小麦的AIP2氨基酸序列的相似性为80%,华山新麦草和乌拉尔图小麦都有氨基酸缺失,推测这些缺失的氨基酸可能与华山新麦草穗发芽抗性强有很大关系。本研究为小麦穗发芽抗性改良提供了新的候选基因。

关键词：华山新麦草 AIP2基因同源克隆序列分析

附加华山新麦草不同Ns染色体对小麦耐盐性的影响及其生理机制分析

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麦类作物学报 2023年第9期43卷 1155-1164页

作者：耿强张亮亮王亮明杨群慧刘淑会陈新宏武军西北农林科技大学农学院/陕西省植物遗传工程育种重点实验室陕西杨凌712100

为了解附加华山新麦草(Psathyrostachys huashanica Keng)不同Ns染色体对小麦耐盐性的影响及其相关生理机制,以小麦-华山新麦草全套二体附加系及其亲本7182为研究对象,对其进行150 mmol·L^(-1)、250 mmol·L^(-1)NaCl溶液胁迫处理,测... 详细信息

为了解附加华山新麦草(Psathyrostachys huashanica Keng)不同Ns染色体对小麦耐盐性的影响及其相关生理机制,以小麦-华山新麦草全套二体附加系及其亲本7182为研究对象,对其进行150 mmol·L^(-1)、250 mmol·L^(-1)NaCl溶液胁迫处理,测定其芽期和苗期的7个生长指标及6个理化指标,并进行分析比较。结果表明,盐胁迫下,供试材料芽期的芽长(SL)和根长(RL)、苗期的叶片鲜重(FW)下降最为明显;4Ns、5Ns、7Ns附加系在芽期、苗期的耐盐性显著高于受体小麦7182,其中7Ns附加系耐盐能力最强,150 mmol·L^(-1)和250mmol·L^(-1)NaCl胁迫下,耐盐等级分别为Ⅰ级(高耐)和Ⅱ级(耐盐)。盐胁迫下,5Ns、7Ns附加系叶片内SOD、POD活性最高,且叶片丙二醛(MDA)含量最低,相对电导率最小;4Ns附加系脯氨酸含量较高,丙二醛含量较少。可以认为,华山新麦草4Ns、5Ns、7Ns染色体附加到小麦后,分别依赖渗透调节、抗氧化机制增强受体小麦的耐盐能力,这些附加系材料可作为新种质应用于小麦耐盐性研究和育种。

关键词：小麦华山新麦草附加系耐盐生理机制