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一年生簇毛麦基因资源挖掘与利用研究进展

植物遗传资源学报 2024年第3期25卷 303-311页

作者：刘博武银玉王敏范绍强曹亚萍山西农业大学小麦研究所临汾041000

一年生簇毛麦(Dasypyrum villosum (L.) Candargy)是普通小麦野生近缘种之一,也是近年来应用较广泛的小麦遗传资源。簇毛麦在长期进化过程中,形成了许多可用于小麦遗传改良的重要农艺性状,包括对非生物和生物胁迫的抗性、优良品质等。... 详细信息

一年生簇毛麦(Dasypyrum villosum (L.) Candargy)是普通小麦野生近缘种之一,也是近年来应用较广泛的小麦遗传资源。簇毛麦在长期进化过程中,形成了许多可用于小麦遗传改良的重要农艺性状,包括对非生物和生物胁迫的抗性、优良品质等。本文简述了簇毛麦与普通小麦的同源关系、与小麦属杂交亲和性,以及将簇毛麦染色体、片段、基因导入普通小麦的有效方法,综述了簇毛麦对白粉病、纹枯病、条锈病、眼斑病、黄花叶病、全蚀病、胞囊线虫病等病害的抗性基因和对应的染色体,簇毛麦品质基因(如:高赖氨酸含量和多态性贮藏蛋白等)和簇毛麦耐旱、光周期等其他基因。介绍了簇毛麦抗白粉病基因Pm21和PmV在小麦改良和育种中的应用及其巨大价值,展望了簇毛麦后续研究前景和可能存在的问题。本综述对挖掘与利用簇毛麦有益基因、拓宽小麦遗传资源、加快小麦遗传改良进程以及重要基因功能研究均具有参考价值。

关键词：簇毛麦小麦基因资源遗传育种

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簇毛麦2V染色体特异分子标记开发

植物遗传资源学报 2023年第6期24卷 1755-1765页

作者：曹亚萍刘鑫武银玉刘博原茶英范绍强连晋山西农业大学小麦研究所临汾041000 南京农业大学农学院南京210095 山西省阳城县农业农村局阳城048100

簇毛麦是小麦遗传改良的重要基因资源之一,其2V染色体上携有抗白粉病、护颖颖脊刚毛、光周期响应、长穗多粒等许多普通小麦所不具备的优良基因,但缺乏足够的分子标记,不能准确鉴定导入小麦的2V染色质。为了开发2V染色体上特异分子标记,... 详细信息

簇毛麦是小麦遗传改良的重要基因资源之一,其2V染色体上携有抗白粉病、护颖颖脊刚毛、光周期响应、长穗多粒等许多普通小麦所不具备的优良基因,但缺乏足够的分子标记,不能准确鉴定导入小麦的2V染色质。为了开发2V染色体上特异分子标记,本研究设计了2套引物,一套是基于普通小麦第2群染色体不同区段表达序列标签设计的序列标记位点引物30对,另一套是基于小麦2D、黑麦2R测序结果同源比对的差异设计的内含子定位引物296对,分别筛选出2个和33个2V染色体特异分子标记,占总引物数6.7%和11.1%,说明基于新一代高通量测序技术设计内含子定位引物是一种开发染色体特异性标记的高效方法。研究结果进一步发现,大多数位于小麦2D染色体上的基因可以分别对应2V染色体相同区段上的基因,但也有例外,说明簇毛麦2V染色体与普通小麦2D染色体之间存在复杂的共线性关系。本研究共开发出35个标记,并对其可靠性进行了验证,其中lfz8187_(-1100)定位于2VS FL0.68-1.00,lfz8387_(-280)、lfz8462_(-760)和lfz8470_(-200)定位于2VS FL0.00-0.26,其余31个标记定位于2VL。这些分子标记为鉴定2V染色体结构变异提供了有效工具,也为鉴定导入普通小麦的2V染色体携带的有益基因提供了技术支撑。

关键词：小麦簇毛麦 2V染色体分子标记

簇毛麦3V染色体短臂特异分子标记的开发与应用

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麦类作物学报 2023年第12期43卷 1504-1513页

作者：陈晓彤张旭慕宁陈丽娟徐涛肖进袁春霞王宗宽孙丽王秀娥王海燕南京农业大学作物遗传与种质创新利用全国重点实验室/细胞遗传所/现代作物生产省部共建协同创新中心江苏南京210095

普通小麦野生近缘物种簇毛麦(Haynaldia villosa L.2 n=14,VV)3V染色体短臂(3VS)携带抗小麦条锈病基因。开发高密度的3VS特异标记是准确鉴定和追踪3VS、推进抗病基因转移和利用的重要基础。为了开发更多的均匀分布于3VS染色体臂不同区... 详细信息

普通小麦野生近缘物种簇毛麦(Haynaldia villosa L.2 n=14,VV)3V染色体短臂(3VS)携带抗小麦条锈病基因。开发高密度的3VS特异标记是准确鉴定和追踪3VS、推进抗病基因转移和利用的重要基础。为了开发更多的均匀分布于3VS染色体臂不同区段的分子标记,本研究利用簇毛麦和小麦品种中国春参考基因组序列与基因注释信息,通过比较3VS与3AS、3BS、3DS同源基因序列内含子序列差异,选择同一内含子长度差异大于10%的区域开发了104个跨越内含子(intron targeting,IT)的分子标记,在簇毛麦、簇毛麦-硬粒小麦双二倍体、硬粒小麦中引1286、中国春、普通小麦-簇毛麦二体异附加系DA1V-DA7V、小麦-簇毛麦T3VS·3DL易位系中进行扩增,筛选出3VS特异、扩增条带清晰且稳定性好的IT分子标记43个。为了验证上述标记的有效性,选择位于3VS不同区段的12个标记对[DS3V(3D)×中国春ph1b]的F_(3)群体中的148个ph1b纯合的单株进行分析,共筛选得到6种类型涉及3VS的结构变异体。进一步利用GISH/FISH技术对上述材料进行鉴定,结果与分子标记结果相吻合,证明利用外源染色体特异分子标记可有效筛选涉及外源染色体结构变异体。

关键词：簇毛麦 IT分子标记结构变异体同源基因

普通小麦川麦60-簇毛麦3V(3D)代换系的分子细胞学鉴定

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麦类作物学报 2022年第2期42卷 139-146页

作者：张洁蒋云郭元林王颖邓光兵宣朴龙海四川省农业科学院生物技术核技术研究所四川成都610061 农业部西南地区小麦生物学与遗传育种重点实验室四川成都610066 中国科学院成都生物研究所四川成都610041 四川省农业科学院农产品加工研究所四川成都610066

一年生二倍体簇毛麦携带多种抗性基因,被认为是小麦抗性改良的重要基因源。本研究前期创制了一个高抗小麦条锈病的普通小麦(中国春,CS)-簇毛麦3V(3D)代换系CD-3,并将该条锈病抗性基因初步定位于簇毛麦3V染色体上。本研究以川麦60作为父... 详细信息

一年生二倍体簇毛麦携带多种抗性基因,被认为是小麦抗性改良的重要基因源。本研究前期创制了一个高抗小麦条锈病的普通小麦(中国春,CS)-簇毛麦3V(3D)代换系CD-3,并将该条锈病抗性基因初步定位于簇毛麦3V染色体上。本研究以川麦60作为父本,以CD-3为母本,在回交自交系BC,F2群体中筛选到一个高抗条锈病的株系,命名为1901-245,并进一步对该株系进行分子标记、焚光原位杂交(FISH)及田间条绣病抗性鉴定。分子标记和熒光原位杂交(fluorescence in situ hybridization,FISH)结果显示,1901-245携带一对簇毛麦3V染色体,丢失了一对小麦3D染色体;1901-245花粉母细胞减数分裂中染色体配对正常,单价体出现频率较低,且3V染色体未出现单价体。田间条锈病抗性鉴定结果显示,1901-245及其亲本CD-3均表现为高抗小麦条锈病,而亲本川麦60则表现为高感小麦条锈病。以上结果表明,簇毛麦3V染色体上的条锈病抗性基因在1901-245的遗传背景下能正常表达;1901-245为普通小麦-簇毛麦3V(3D)代换系材料,高抗小麦条锈病且遗传稳定,可进一步在小麦遗传改良中加以应用。另外,FISH鉴定及植株形态观察结果显示,1901-245仍含有较多亲本CD-3(CS背景)的遗传背景,因此后期可继续将1901-245与川麦60进行回交,并在后代中加大簇毛麦3V染色体的追踪力度。

关键词：簇毛麦 3V染色体川麦60 小麦-簇毛麦3V(3D)代换系抗条锈性

InDel分子标记WC656的开发及其在鉴别小麦-簇毛麦5VS纯合易位中的应用

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麦类作物学报 2023年第9期43卷 1115-1124页

作者：郭江涛吕远大赵姝楠周淼平姚金保杨学明江苏省农业科学院粮食作物研究所/江苏省农业生物学重点实验室江苏南京210014 江苏省农业科学院卓越创新中心江苏南京210014 南京农业大学作物遗传与种质创新国家重点实验室江苏南京210095

簇毛麦是小麦品种改良重要的遗传资源,其5VS上含有硬度基因Dina/Dinb、抗白粉病基因Pm55和抗条锈病基因Yr5V,创制普通小麦-簇毛麦5VS易位系新种质,对于高效利用5VS上的有益基因进行小麦品种遗传改良具有重要意义。为了便于鉴别普通小麦... 详细信息

簇毛麦是小麦品种改良重要的遗传资源,其5VS上含有硬度基因Dina/Dinb、抗白粉病基因Pm55和抗条锈病基因Yr5V,创制普通小麦-簇毛麦5VS易位系新种质,对于高效利用5VS上的有益基因进行小麦品种遗传改良具有重要意义。为了便于鉴别普通小麦-簇毛麦5VS纯合易位,本研究以mInDel软件分析普通小麦中国春基因组序列,开发了小麦第5同源群短臂的InDel特异分子标记WC656,对小麦品种以及普通小麦-簇毛麦5VS.5AL和5VS.5DL易位系及其衍生后代进行PCR扩增,根据扩增片段大小来区分5AS、5BS、5DS染色体臂以及5VS易位系。结果表明,在21个普通小麦品种、小麦-簇毛麦5VS回交F 2代中杂合易位单株,均扩增出379 bp(5AS)、471 bp(5BS)、422 bp(5DS)3条带。在T5VS.5AL高代品系、回交F 2代中纯合易位单株扩增出471 bp(5BS)、422 bp(5DS)2条带,379 bp(5AS)条带缺失。T5VS.5DL高代品系、回交F 2代中纯合易位单株扩增出379 bp(5AS)、471 bp(5BS)2条带,422 bp(5DS)条带缺失。WC656鉴别的5VS纯合易位结果与顺序FISH-GISH分析结果一致。T5VS.5AL、T5VS.5DL具有抗白粉病、籽粒硬度指数低等优良特性。因此,利用InDel分子标记WC656可以鉴别普通小麦-簇毛麦T5VS.5AL、T5VS.5DL衍生后代中的纯合易位,PCR扩增实验操作相对简便,可以为分子标记辅助选育携有5VS纯合易位的软质弱筋小麦提供帮助。

关键词：小麦簇毛麦 5VS纯合易位 InDel分子标记

簇毛麦染色体组特异性RAPD标记的筛选、定位和应用

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Acta Genetica Sinica 2002年第5期29卷 453-457页

作者：刘守斌唐朝晖尤明山李保云毛善锋宋建民刘广田中国农业大学作物学院植物遗传育种系北京100094

以普通小麦中国春、中国春簇毛麦二体附加系以及不同来源的簇毛麦为材料 ,用 10 0个 10碱基随机引物进行RAPD扩增。引物OPF0 2能在不同来源的簇毛麦及所有中国春簇毛麦二体附加系中扩增出一条长约 75 0bp的片段OPF0 2 750 。普通小麦... 详细信息

以普通小麦中国春、中国春簇毛麦二体附加系以及不同来源的簇毛麦为材料 ,用 10 0个 10碱基随机引物进行RAPD扩增。引物OPF0 2能在不同来源的簇毛麦及所有中国春簇毛麦二体附加系中扩增出一条长约 75 0bp的片段OPF0 2 750 。普通小麦和硬粒小麦不能扩增出该片段。因此 ,OPF0 2 750 为分布于簇毛麦所有染色体上的一个簇毛麦染色体组特异片段。用引物OPF0 2对普通小麦簇毛麦双二倍体、硬粒小麦簇毛麦双二倍体以及几个普通小麦的簇毛麦二体代换系、二体附加系进行检测 ,发现NAU30 2已经丢失了其所附加的簇毛麦

关键词：簇毛麦染色体组特异性RAPD标记筛选定位应用

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簇毛麦基因组特异性PCR标记的建立和应用

Acta Genetica Sinica 2003年第4期30卷 350-356页

作者：刘守斌唐朝晖尤明山李保云宋建民刘广田中国农业大学作物学院植物遗传育种系

以普通小麦中国春、簇毛麦、中国春簇毛麦二体附加系和代换系为材料进行RAPD分析 ,筛选出一个簇毛麦基因组特异性RAPD片段OPF0 2 757,该片段分布于簇毛麦所有染色体上。在对OPF0 2 757进行克隆、测序的基础上 ,设计一对PCR引物 ,建立... 详细信息

以普通小麦中国春、簇毛麦、中国春簇毛麦二体附加系和代换系为材料进行RAPD分析 ,筛选出一个簇毛麦基因组特异性RAPD片段OPF0 2 757,该片段分布于簇毛麦所有染色体上。在对OPF0 2 757进行克隆、测序的基础上 ,设计一对PCR引物 ,建立了簇毛麦基因组特异性PCR标记。用这对PCR引物对不同普通小麦品种、不同硬粒小麦品种、不同居群的簇毛麦、中国春簇毛麦二体附加系、中国春簇毛麦二体代换系、普通小麦簇毛麦双二倍体、硬粒小麦簇毛麦双二倍体等材料进行扩增 ,凡具有簇毛麦染色体的材料都能扩增出一条长为 6 77bp的DNA片段 ,而不具簇毛麦染色体的材料包括大麦、黑麦、长穗偃麦草、中间偃麦草等不能扩增出该片段。所以 ,该特异性PCR标记可用于快速跟踪检测小麦背景中的簇毛麦染色体。

关键词：簇毛麦 PCR 基因组特异性RAPD片段基因组特异性PCR标记

簇毛麦端体6VS的显微切割及其专化DNA序列的克隆和分析(英文)

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Acta Botanica Sinica 2002年第3期44卷 307-313页

作者：孔凡晶陈孝马有志辛志勇李连成张增艳林志姗中国农业科学院作物育种栽培研究所

从簇毛麦 (Haynaldiavillosa (L .)Schur.)组合CA92 11/RW15 (6D/ 6V异代换系 )幼胚培养SC2 后代中 ,用原位杂交方法鉴定出T2 40_6为 6VS端体异代换系。以此为材料 ,采用微细玻璃针切割法及“单管反应”技术体系 ,对 6VS进行切割分离及L... 详细信息

从簇毛麦 (Haynaldiavillosa (L .)Schur.)组合CA92 11/RW15 (6D/ 6V异代换系 )幼胚培养SC2 后代中 ,用原位杂交方法鉴定出T2 40_6为 6VS端体异代换系。以此为材料 ,采用微细玻璃针切割法及“单管反应”技术体系 ,对 6VS进行切割分离及LA (Linkeradaptor)_PCR扩增。扩增带在 10 0～ 30 0 0bp之间 ,大部分集中在 6 0 0～ 15 0 0bp。利用3 2P标记的簇毛麦基因组为探针进行Southern杂交 ,证实扩增产物来源于簇毛麦。扩增产物纯化后 ,连接到pGEM_T载体上 ,构建了 6VSDNA质粒文库。对文库的分析表明 ,文库大约有 170 0 0个白色克隆 ;插入片段分布在 10 0～15 0 0bp ,平均 6 0 0bp。点杂交结果表明 ,37%克隆有中度到强烈的杂交信号 ,证明含有中度或高度重复序列 ;6 3%克隆有较弱的信号或没有信号 ,证明为单 /低拷贝序列克隆。从文库中获得 8个簇毛麦特异克隆 ,对其中两个克隆pHVMK2 2和pHVMK134进行了RFLP分析和序列分析 ,并利用该探针对小麦抗白粉病基因Pm2 1进行了检测。RFLP结果表明 ,两个克隆一个为低拷贝序列克隆 (pHVMK2 2 ) ,另一个为高度重复序列克隆 ,均为簇毛麦专化DNA序列。以pHVMK2 2为探针对抗、感病小麦 (TriticumaestivumL .)品系的Southern杂交发现抗病品系有一条 2kb的特征带 ,该探针可能作?

关键词：染色体显微切割微克隆簇毛麦原位杂交端体异代换系专业DNA序列 RFLP

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簇毛麦染色体特异分子标记的筛选及应用

安徽农学通报 2023年第22期29卷 23-29页

作者：张伟铜陵市农业技术管理服务中心安徽铜陵244000

簇毛麦是小麦的一个野生近缘种,抗病性和抗逆性强,蛋白质和赖氨酸含量高,是小麦遗传改良的重要基因源。为定位、转移和利用簇毛麦有益基因,通过花粉辐射,获得了一批涉及簇毛麦不同染色体且不同区段的结构变异体。为了鉴定该批材料中的... 详细信息

簇毛麦是小麦的一个野生近缘种,抗病性和抗逆性强,蛋白质和赖氨酸含量高,是小麦遗传改良的重要基因源。为定位、转移和利用簇毛麦有益基因,通过花粉辐射,获得了一批涉及簇毛麦不同染色体且不同区段的结构变异体。为了鉴定该批材料中的簇毛麦染色体身份,选用小麦EST-STS引物和小麦、大麦及黑麦SSR引物共1576对,其中755对引物在普通小麦中国春与簇毛麦间存在多态性;进一步对亲本及一套簇毛麦二体异附加系进行PCR扩增分析,Xbarc210_(-220)等2个标记可追踪簇毛麦1V染色体,Xcinau186_(-600)等14个标记可追踪簇毛麦2V染色体,Xcinau 200_(-245)等8个标记可追踪簇毛麦3V染色体,Xcinau 206_(-400)等8个标记可追踪簇毛麦4V染色体,Xcinau 211_(-700)等41个标记可追踪簇毛麦5V染色体,Xcinau 250_(-120)等2个标记可追踪簇毛麦6V染色体,Xcinau 255_(-700)等14个标记可追踪簇毛麦7V染色体。利用这些簇毛麦染色体特异分子标记鉴定辐射诱导材料的回交后代,有70个结构变异体的簇毛麦身份得到确定,表明这些标记可以用来快速检测普通小麦背景中的簇毛麦染色体或染色体片段。

关键词：小麦簇毛麦分子标记染色体结构变异