李欢欢[1]2016年在《普通小麦—冰草2P异源染色体易位系的创制、分子鉴定与遗传分析》文中进行了进一步梳理小麦野生近缘植物冰草(Agropyron cristatum(L.)Gaertn.,2n=28,PPPP)具有抗白粉病、条锈病、叶锈病、秆锈病和黄矮病,耐寒、耐旱,多花、多小穗和多分蘖等优良特性,是进行小麦改良的重要遗传资源。而小麦-冰草异源易位系作为小麦遗传改良的重要材料,对其进行分子细胞遗传学研究和优异基因评价,有利于更有效的利用冰草P基因组的优异基因。本研究以小麦-冰草2P异源二体附加系II-9-3为材料,利用60Co-γ电离辐照诱导产生小麦-冰草2P异源染色体易位,采用基因组原位杂交(GISH)、荧光原位杂交(FISH)、分子标记(EST-STS)以及形态学分析与农艺性状评价等方法,对易位材料进行小麦染色体部分同源群关系分析、抗病性和农艺性状调查等研究,为高效利用冰草2P染色体携带的优异基因进行小麦遗传改良奠定材料基础和提供科学依据。主要研究结果如下:1、冰草2P染色体结构变异体的诱导与GISH鉴定。首次利用60Co-γ电离辐照诱导小麦-冰草2P异源二体附加系产生异源易位植株并进行GISH鉴定,共获得39个小麦-冰草2P异源易位系,6个冰草2P染色体缺失系。39个异源易位系包括61条易位染色体,其中小麦-冰草2P小片段易位20个、大片段易位18个、整臂易位15个和中间插入易位8个;共产生69个易位断裂-融合位点,其中54个断点位于染色体臂,15个位于着丝粒区。这些不同类型易位系和缺失系的获得为利用冰草2P染色体上的优异基因改良小麦、以及研究2P染色体片段与不同小麦染色体易位的遗传与育种效应,提供重要的基础材料。2、小麦-冰草2P异源易位系的FISH鉴定。利用双色FISH-GISH二次杂交方法对28个小麦-冰草2P异源易位系中参与易位的小麦染色体进行鉴定,结果表明,冰草2P染色体与小麦染色体的重组涉及小麦A、B、D 3个基因组。确定小麦-冰草2P异源易位系涉及小麦1A、2A、3A、4A、5A、6A、7A、1B、3B、5B、7B、1D、3D、4D和6D共15条染色体。3、冰草2P染色体分子标记图谱的构建。利用83个来源于冰草P基因组EST序列的STS特异标记,对17个具有不同染色体片段长度和断裂位点的小麦-冰草2P异源易位系和3个冰草2P缺失系进行分析,将2P染色体划分为包括8个长臂区段和9个短臂区段在内的共17个特定区段,将83个EST-STS分子标记定位于冰草2P染色体特定区段,并进一步构建了冰草2P染色体分子标记图谱,为早期准确快速鉴别小麦-冰草2P易位系/缺失系衍生后代外源染色体和冰草中优异基因提供分子工具。4、冰草2P染色体携带抗白粉病新基因的染色体定位及易位系选育。用E09和E20混合生理小种对短臂易位系2P-43和6个涉及2P染色体长臂不同片段长度的易位系2P-35,2P-36,2P-122,2P-167,2P-173和2P-205的BC1F2群体进行成株期白粉病抗性鉴定,相关性分析结果表明,2P长臂整臂易位系2P-205以及分别携带冰草2P染色体长臂(0.47-1.00)L、(0.60-1.00)L的小片段易位系2P-173和2P-36的BC1F2后代中含有冰草2P染色质片段的植株均高抗白粉病,不含冰草2P染色质片段的植株均高感白粉病。短臂整臂易位系2P-43以及分别携带冰草2P染色体长臂(0.00-0.60)L、(0.86-1.00)L和(0.37-0.66)L的小片段易位系2P-35、2P-122和2P-167的BC1F2后代,无论其是否含有2P染色体片段均高感白粉病。由此将冰草2P染色体上携带的高抗白粉病新基因定位于2PL的0.66-0.86区段上,结合分子标记鉴定结果,在此区段上共筛选到20个冰草2P染色体特异的EST-STS分子标记。对于高抗白粉病的小麦-冰草2P异源易位系在小麦白粉病抗性育种中的有效利用以及2P染色体高抗白粉病新基因的进一步精细定位与克隆具有重要指导意义。5、冰草2P染色体携带抗叶锈病新基因的染色体定位。用叶锈菌混合生理小种对短臂整臂易位系2P-43和长臂整臂易位系2P-205的BC1F2群体进行成株期叶锈病抗性鉴定,相关性分析结果表明,2P长臂整臂易位系2P-205的BC1F2后代中含有冰草2P染色质片段的植株均对叶锈病免疫,不含冰草2P染色质片段的植株均高感叶锈病。短臂整臂易位系2P-43的BC1F2后代,无论其是否含有2P染色体片段均高感叶锈病。由此将高抗叶锈病新基因定位于冰草2P染色体的长臂上。对于高抗叶锈病的小麦-冰草2P异源易位系在小麦叶锈病抗性育种中的有效利用及抗叶锈病新基因的进一步精细定位与克隆具有重要意义。6、冰草2P染色体携带旗叶较小和小穗密度较高优异基因的染色体初步定位。对小麦-冰草2P长、短臂整臂易位系的BC1F2代进行农艺性状评价,多重分析结果显示,小麦-冰草2P长臂整臂易位系2P-205的BC1F2代含易位染色体植株的旗叶长和旗叶宽显着低于不含易位染色体的植株以及短臂整臂易位系2P-43的BC1F2代植株,表明控制旗叶较小的基因位于冰草2P染色体的长臂上。而长臂整臂易位系2P-205的BC1F2代易位株的小穗密度显着高于非易位株以及短臂整臂易位系2P-43的BC1F2代植株,表明控制小穂密度较高的基因也位于冰草2P染色体长臂上,为进一步利用冰草2P染色体上的优异株型新基因以及进行高产育种提供新的材料。
赵梦琪[2]2018年在《小麦转录因子Dof、bZIP家族基因的鉴定与TaDof7A的关联分析》文中研究表明小麦加工品质主要取决于面筋蛋白的组分与含量,而面筋蛋白由麦谷蛋白和醇溶蛋白组成,其中麦谷蛋白主要影响面筋的弹性,而麦醇溶蛋白决定了面筋的延展性和粘性。Dof与bZIP均是植物中广泛存在的转录因子家族,在植物的生长发育、抗逆及代谢等过程中均发挥重要功能。在玉米中研究发现,Dof与bZIP参与了醇溶蛋白的合成,而小麦中这两类转录因子对面筋蛋白的调控机制尚不清楚。本研究基于小麦已公布基因组序列,通过生物信息学方法对Dof、bZIP两大转录因子家族进行全面鉴定与分析,并利用转录组数据分离出小麦籽粒胚乳强表达基因;进一步通过基因克隆、序列比对、标记开发,并结合品质数据分析,进行候选基因关联分析。研究结果如下:1.从小麦全基因组数据库中共鉴定得到45个TaDof及183个TabZIP转录因子;并通过Blast比对,发现45个TaDofs分布在除7A、6B、7B以及7D外的17条染色体上。进化分析表明,TaDof蛋白序列与拟南芥分类一致;并通过MEME及SWISS-MODEL数据库对TaDof家族的蛋白模体结构及叁级空间结构进行预测,结果显示这些模体结构都高度一致,极为保守。2.根据小麦的转录组表达量数据,对两大家族成员基因的组织表达特性进行了分析:小麦Dof转录因子TaDof1在穗中特异表达,TaDof7在茎与籽粒胚乳中呈现强表达,而TaDof10在胚乳中特异表达;小麦bZIP转录因子TabZIP8、TabZIP51在籽粒中特异强表达。3.构建了WGCNA(加权基因共表达网络),经分析发现TaDof10与α、ω以及γ叁个类型的小麦醇溶蛋白基因均存在共表达关系,表明TaDof10可能参与了籽粒醇溶蛋白基因的表达调控;TaDof7与TabZIP8于籽粒胚乳中存在共表达,说明在小麦籽粒中可能存在Dof、bZIP转录因子基因互作关系。4.由于TaDof7对小麦面筋蛋白的作用机制尚不清楚,因此在强筋小麦品种郑麦366中克隆TaDof7A。经测序分析,与中国春相比,共存在36个单核苷酸变异位点。为了挖掘TaDof7的优异等位变异位点,基于SNV差异,开发出功能标记DOF7A-1,该标记在郑麦366中能扩增出226bp的片段,而在中国春中无目标条带。进一步利用DOF7A-1标记对146分不同小麦材料进行检测,其中78份材料有目标条带,68份材料无目标条带。结合品质数据,经统计学关联分析发现:两类材料的蛋白含量差异达显着水平(P<0.05);吸水率、形成时间、稳定时间、弱化度差异均达到极显着水平(P<0.01)。因此,该标记可应用于优质小麦分子标记辅助育种工作。
张紫晋[3]2016年在《小麦抗条锈病基因Yr41的精细定位和两个条锈菌诱导表达基因的功能研究》文中研究说明小麦条锈病是由条锈菌(Puccinia striiformis West.f.sp.tritici)引起的叶部真菌病害,是世界性的小麦病害,在中国尤为严重,严重危害小麦产量与品质。培育抗病小麦品种是防治条锈病的有效方法,但随着条锈菌新生理小种的不断出现,特别是V26新小种的出现,致使大部分抗病小麦品种丧失抗性。通过对抗病基因紧密连锁的分子标记开发和精细定位,为抗病基因的克隆、分子标记辅助育种和多基因聚合的持久抗性品种培育奠定基础,对小麦抗条锈病遗传育种研究具有理论和实践价值。小麦抗病防御反应是多基因参与的调控过程,通过对抗条锈病调控基因的克隆与表达特性分析,探讨这些基因在抗条锈病防御反应中的作用机理,为阐明寄主与条锈菌间互作的分子机理提供科学依据。本研究以抗条锈病基因Yr41载带的小麦抗病品种川农19(CN19)为研究材料,通过构建的CN19/MY11遗传连锁作图群体及其高代重组自交系,进行了条锈菌CRY32接种下的作图群体单株抗病性鉴定和遗传分析；采用比较基因组分析和BSA-RNA-Seq测序方法,进行了EST-STS和SNP引物的开发和标记筛选,绘制Yr41基因的精细连锁遗传图；利用实时荧光定量PCR(Q-RT-PCR)与病毒诱导基因沉默(VIGS)的技术,对已克隆的条锈菌诱导表达基因TaLHY和TaNIT,进行了基因表达特性与功能研究,主要研究结果如下：1.配制了小麦品种CN19/MY11杂交F_1、F_2、F_(2：3)代研究群体,进行了抗条锈病遗传分析,进一步明确了小麦品种CN19中含有的Yr41基因是一个显性的成株期抗条锈病基因；构建了含3212个单株的CN19/MY11杂交F_2代遗传作图群体及其高代重组自交系,通过小麦2BS上公布的EST序列,设计了127个EST-STS分子标记引物,利用F_(2：3)分离群体分组法(BSA)对该EST-STS引物进行筛选,共获得了8对与Yr41基因基因紧密连锁的分子标记,通过Kosambi函数计算与目的基因的连锁关系：BE444541-BE474133-BE604911-Yr41-BE446068-BE444659-BF478477-BI479116-BE496167,分子标记间相对遗传距离分别为0.83、0.19、0.06、0.19、0.06、0.44、0.19与0.32cM,使Yr41基因两边连锁标记距离由8.9cM缩短至0.25cM,最小标记达到0.06 cM,将Yr41基因进一步定位在小麦2BS3-0.84-1.00区段内。2.通过Blast本地化程序将紧密连锁的8条EST序列与小麦基因组草图以及短柄草、水稻和玉米基因组进行同源关系分析,根据同源基因位点,共设计201个分子标记,但筛选结果显示这些分子标记与Yr41没有连锁关系。通过生物信息学方法对这8条EST序列对应的基因注释结果显示,近共分离的EST序列BE604911注释信息为THO复合体,该蛋白在拟南芥中证实为植物抗病防御的关键蛋白,可作为Yr41的候选基因进一步研究。3.通过对重组自交系(RIL)F_6代中抗病和感病两个表现型50(纯抗)+50(纯感)样本组进行BSA-RNA-Seq转录组高通量测序,共得到57.14Gb Clean Data。利用生物信息方法对这些数据进行分析,共计注释约1.5万个小麦新基因,在抗病和感病两个表现型样本组中筛选到5919个差异表达基因。对BSA群体进行SNP位点的关联定位分析,在2BS染色体上寻找到52个SNP位点,其中有38个SNP位点设计出四引物扩增受阻突变体系引物。通过对作图群体单株DNA的PCR产物检测,共计发现4个SNP位点与Yr41紧密连锁,他们与目的基因的连锁关系为3523042/2963-3523042/3033-5186704/3797-Yr41-5245446/8902,其中3523042/2963、3523042/3033与5186704/3797分子标记与目的基因的遗传距离为0.06 cM,5245446/8902分子标记的遗传距离为0.25cM,增加了Yr41所在区段的密度。4.对TaLHY基因的表达和功能研究结果初步证明了该基因调控和参与小麦的穗生长与抗条锈病的防御反应过程；发现TaLHY是小麦昼夜节律基因,具有白天上调表达,夜晚下调表达量特性。利用实时荧光定量PCR的结果显示,TaLHY基因主要在小麦叶、穗与茎组织中表达,根部表达较少；外源激素SA能极显着的诱导该基因上调表达。在拔节期对抗病小麦CN19进行VIGS基因沉默,发现TaLHY沉默植株无法抽穗,对条锈菌生理小种条中32亲和互作表现感病(IT=4)。5.利用VIGS方法对克隆的TaNIT(晴水解酶)进行基因沉默研究,发现抗病植株沉默和未沉默植株的生长和对条锈菌应答反应无明显变化。
陈璨[4]2016年在《普通小麦抗条锈病基因分子定位》文中研究表明小麦条锈病是由条形柄锈菌(Puccinia striiformis f.sp.tritici)侵入感染引起的真菌病害,对小麦的产量和品质均造成严重的影响。虽然有效的化控措施能够一定程度上防控条锈病,但防治病害更为经济、有效和环境友好的途径依然是以抗条锈病品种的培育和推广为主的综合防治措施。然而生产实践中仍会出现因品种的抗性丧失而造成的巨大产量损失,这主要是因为条锈菌自身的高变异度性以及生产上抗源的不合理布局而引起的。因此想要在育种中持久高效的利用抗病基因,使不同来源的基因合理分布且有效聚合,就必须明确已知小麦抗性品种的抗锈性遗传来源和基础,探求与已定位基因不同的抗源材料和抗病基因,并获得与其紧密连锁的分子标记。本研究通过对济麦22、白大头和武都白茧儿3个抗锈病品种与感病品种分别杂交构建的遗传群体,使用集群分离分析法、结合SSR标记、90K SNP芯片和KASP技术对品种所携带的抗条锈病基因进行定位构建连锁图谱,主要结果如下:1.济麦22抗条锈病基因定位济麦22是山东农科院育成的高产、稳产、多抗且广适的小麦主栽品种。以济麦22为父本、感病亲本Avocet S为母本杂交产生的15个F_1和377个F_2单以及117个F_3株系,利用我国条锈菌流行小种条中32(CYR32)对其进行苗期抗性鉴定和分子标记分析。结果表明,一个显性基因控制了济麦22对CYR32小种的高抗反应,将其暂命名为YrJ22。该基因与同位于2A染色体上的分子标记Xwmc658、Xgwm382、Xgwm311、Xcfd50、Xgdm93、wsnp_Ex_c10555_17235832和RAC875_c27530_860紧密连锁,其中Xwmc658和wsnp_Ex_c10555_17235832分布在YrJ22两侧,与其连锁距离分别为1.0 cM和7.3 cM。通过对济麦22的系谱和抗谱分析,YrJ22来源于TJB259/87,不同于2AL染色体上已定位的抗条锈病基因Yr1和Yr32,是一个新的抗条锈病基因。2.小麦农家种白大头抗条锈病遗传分析小麦农家品种白大头在条锈菌越夏区长期保持良好的抗性。以白大头与感病亲本辉县红杂交产生F_1并构建F_2、F_2:3和BC1群体,选择我国流行条锈小种CYR32对进行苗期抗性鉴定。通过对鉴定结果的遗传分析,一个显性基因控制了白大头的抗性,暂命名为YrBdt。结合集群分离分析法(Bulked segregant analysis,BSA),利用SSR标记和90K SNP芯片对由F_2单株构建的抗感池进行检测,初步确定YrBdt在1A染色体上;与位于1A染色体上的5个SSR标记Xbarc28、Xwmc120、Xbarc350、Xgwm135和Xbarc209,2个SNP标记IACX1592和RAC875_c33300_141紧密连锁,其中SSR标记Xgwm135和Xbarc209分布在YrBdt两侧,与其连锁距离分别为0.9 cM和2.2 cM。通过对白大头及相关品种的系谱分析和抗谱比较,YrBdt不同于1A染色体上已定位的抗条锈病基因YrDa1、YrHA和Yrzhong12-2,是一个新的抗条锈病基因。3.小麦农家种武都白茧儿抗条锈病遗传分析小麦农家品种武都白茧儿对国内外17个条锈菌生理小种均表现出良好的抗性。以武都白茧儿为父本、感病亲本辉县红为母本构建F_1、F_2和F_2:3群体,利用流行小种CYR32进行苗期抗性鉴定。通过对鉴定结果的遗传分析,表明一个显性基因控制了武都白茧儿的抗性,暂命名为YrWD。利用759个SSR标记对双亲进行多态性筛选,结合BSA法,最终找到2个4A染色体上与该基因连锁的SSR标记Xbarc236和Xwmc468,连锁距离分别为17.7和47.2cM。
李波[5]2016年在《小麦发育相关基因TaMOR和TaPARG的克隆与功能分析》文中研究说明小麦(Triticum aestivum L.)是人类的主要粮食作物,但是小麦生产受到干旱等逆境条件的严重制约。为了满足世界人口不断增长对粮食的需求,育种家通过遗传改良培育抗逆高效新品种以获得更高的产量。小麦的根系结构和株型直接影响着产量,揭示根系和株型发育的遗传基础,发掘并利用优异基因资源对于小麦的遗传改良具有重要意义。植物AS2/LOB(ASYMMETRIC LEAVES2/LATERAL ORGAN BOUNDARIES)和AP2/EREBP(APETALA2/ETHYLENE-RESPONSIVE ELEMENT BINDING PROTEINS)是调控生长发育的两个重要基因家族。本研究以小麦品种旱选10号为试验材料,克隆了小麦Ta MOR(MORE ROOT)和Ta PARG(PLANT ARCHITECTURE-RELATED GENE)基因,分别属于LOB和AP2/EREBP基因家族。通过分析基因的序列特征及功能,明确了Ta MOR和Ta PARG在生长发育中的重要作用。主要研究结果如下:1.过表达小麦基因Ta MOR能改良水稻的根系和产量。Ta MOR属于LOB基因家族,在小麦及其近缘植物中高度保守。小麦中叁个复等位基因Ta MOR-A、Ta MOR-B和Ta MOR-D序列相似性达96.9%,编码的氨基酸序列相似度高达97.12%。组织表达分析表明Ta MOR在不定根和侧根起始部位的表达量显着高于其它组织,并且表达模式与根系的形成时间吻合,表明Ta MOR参与小麦根系的起始。外源生长素(IAA)能诱导Ta MOR表达,并且不需要体内蛋白的重新合成。体内和体外的试验都证明Ta MOR能与Ta MRRP(Ta MOR-RELATED PROTEIN)发生互作。过表达Ta MOR-D的转基因拟南芥具有更多的侧根,过表达Ta MOR-D的转基因水稻性状发生显着变化:冠状根数目增多,主穗增长,主穗一次枝梗数和单株穗粒数增加,单株产量提高。总之,过表达Ta MOR-D的拟南芥和水稻具有更发达的根系,并且转基因水稻单株产量显着提高。2.小麦转录因子Ta PARG是新的AP2/EREBP类多效基因,调节株型和产量相关性状发育。在小麦中检测到Ta PARG的两个拷贝Ta PARG-2A和Ta PARG-2D,其编码的氨基酸序列相似性高达97.67%,尤其是功能结构域的序列完全相同。Ta PARG-2A定位于染色体2A上的Xwmc63和Xgwm372标记之间,Ta PARG-2D定位于染色体2D上。Ta PARG蛋白定位于细胞核。通过Ta PARG组织表达模式分析,单倍型与性状的关联分析,以及过表达转基因水稻表型分析,结果都表明Ta PARG在生长发育过程中发挥多种功能,包括调控株高和分蘖数等株型相关性状和千粒重等产量相关性状。在小麦中检测到Ta PARG-2A的叁种单倍型,其中Hap-2A-2和Hap-2A-3是降低株高和分蘖数、提高千粒重的优异单倍型。这两种优异单倍型的形成可能是由于单个氨基酸的改变(His/Tyr)。在我国小麦育种的历史进程中,两种优异单倍型受到了较强的正向选择。研究结果表明,Ta PARG调节小麦株型和产量相关性状发育,优异单倍型及其分子标记在小麦株型和产量改良中具有重要的应用价值。综合以上结果,小麦Ta MOR和Ta PARG分别参与根系、株型和产量性状发育的调控,为小麦高产高效的遗传改良提供了理论依据和技术支撑。
Mamoona, Hanif[6]2016年在《小麦TaTGW6基因的克隆鉴定和功能标记开发》文中研究表明TGW6编码一个新型吲哚乙酸葡萄糖水解酶,对水稻千粒重和产量都有显着影响。通过同源克隆分离了来自于小麦同源染色体群2L、3L和7S的9个TGW6同源基因。它们都没有内含子。为了检测这些基因的多态性,两组千粒重显着不同的8个小麦品系用作分子标记开发的初始材料,其中高千粒重品种包括豆麦、PH85-1-1、鄂86642和临旱6114；低千粒重品种包括洋小麦、豫麦21、山东955159和陕898-33。通过克隆测序获得了这8个品系的所用9个TGW同源基因,其中只有TaTGW6-A1l有叁个单核苷酸多态性(SNP)位点显着与千粒重关联,并且这叁个SNP形成两个单倍型：TaTGW6-A1a和TaTGW6-A1b。根据这两个单倍型,开发了一个衍生酶切扩增多态性序列(dCAPS)分子标记TaTGW6-A1-CAPS。利用中国春/周8425B的近等基因系(RIL)作图群体并结合小麦90K iSelect SNP芯片进行连锁分析,TaTGW6-A1-CAPS被进一步定位在小麦3A染色体长臂的SNP标记BobWhite_c47304_56和GENE_3365_61之间,并且TaTGW6-Al-CAPS和BobWhite_c47304_56之间检测到了一个控制产量的QTL。在四个环境下这个QTL可以解释平均17.4%的表型变异。利用不同小麦生态区的242个小麦品系进行关联分析,结果显示TaTGW6-A1和千粒重显着相关。进一步分析表明约80%小麦品种具有高千粒重的单倍型TaTGW6-A1a,说明在育种实践中对TaTGW6的高千粒重单倍型已经进行了正选择。总之,小麦TGW6同源基因的分离和相应分子标记的开发为小麦高产育种提供了很有利用价值的基因信息和工具。
程西永[7]2017年在《基于叶绿体基因组序列的小麦族系统发育分析》文中研究说明普通小麦(Triticum aestivum L.)是全球主要粮食作物之一,小麦种质资源的更新是培育小麦品种的重要保障。研究小麦族的系统发育关系,对丰富小麦种质资源、揭示亲缘关系、利用优异基因方面都具有重要的意义。叶绿体作为植物细胞器的重要组成部分和光合作用的场所,在生物进化的过程中发挥了重要作用。研究小麦族叶绿体基因组结构和序列的信息在揭示物种起源、进化演变以及物种之间的亲缘关系等方面具有重要价值。本研究完成了8个叶绿体DNA提取、测序、拼接组装,并对8个叶绿体基因组进行了基因注释、物理图谱构建、SSR标记和重复序列检测。另外,利用8个拼接组装的叶绿体基因组序列和26个已完成测序的叶绿体基因组序列,进行了差异热点区检测、比较基因组分析、系统发育树构建和分化时间计算。具体结果如下:(1)通过对栽培二粒小麦(Triticum dicoccum)等8个小麦族物种叶绿体基因组进行解析发现,拼接组装后的叶绿体基因组大小在113449 bp和136041 bp之间,最小为尾状山羊草(Aegilops caudata),最大为阿拉拉特小麦(Triticum araraticum);注释基因数目最少为西藏半野生小麦(Triticum aestivum ssp.tibetanum Shao)包括138个基因,最多为旱麦草(Eremopyrum triticeum)包括191个基因;检测到的SSR标记数为144~173个,最少为簇毛麦(Haynaldia villosa),最多为茹科夫斯基小麦(Triticum zhukovskyi);查找到的重复序列为29~42个,最少为旱麦草(Eremopyrum triticeum)和簇毛麦(Haynaldia villosa),最多为老芒麦(Elymus sibiricus)。(2)以水稻(Oryza sativa,NC_031333)叶绿体基因组为参考序列,通过多序列比对及可视化处理,最终发现了matK~trnK-UUU~rps16,trnQ-UUG~psbK,psbE~trnfM-CAU等19个序列差异热点区,这些差异热点区可作为重建小麦族系统发育的潜在标记。以普通小麦(Triticum aestivum,KJ614396)叶绿体基因组序列为参考序列,对31个小麦族物种叶绿体基因组进行比较基因组分析,发现在小麦族叶绿体基因组中频繁发生基因或片段倒置现象。根据发生倒置现象的区域、叶绿体基因组结构的不同,将31个小麦族物种分为四大类,分别包括16、11、2和2个小麦族物种。(3)经多序列比对、保守序列提取、饱和度检测、核苷酸替代模型选择和系统发育树构建,得到了以水稻(Oryza sativa)和二穗短柄草(Brachypodium distachyon)为外群的小麦族系统发育树。相对于S基因组,A基因组与D基因组亲缘关系较近;提莫菲维小麦(Triticum timopheevii)与拟斯卑尔脱山羊草(Aegilops speltoides)亲缘关系较近;与卵穗山羊草(Aegilops geniculata)相比,柱穗山羊草(Aegilops cylindrica)与粗山羊草(Aegilops tauschii)亲缘关系较近;黑麦(Secale cereale)与小麦-山羊草复合群体(Triticum-Aegilops complex)亲缘关系较近;大麦(Hordeum vulgare)与野生大麦FT462(Hordeum vulgare subsp.Spontaneum FT462)亲缘关系较近。(4)以水稻(Oryza sativa)、二穗短柄草(Brachypodium distachyon)与小麦(Triticum aestivum)的分化时间为基本锚点,选用SMC和RMC两种分子钟方式来计算分化时间,计算出了小麦族各物种基于叶绿体基因组的分化时间。本研究将大麦(Hordeum vulgare)与普通小麦(Triticum aestivum)的分化时间从6~15 MYA缩小到大约9.13~9.43 MYA。黑麦(Secale cereale)与普通小麦(Triticum aestivum)大约在3.03~5.96 MYA发生分化;旱麦草(Eremopyrum triticeum)与老芒麦(Elymus sibiricus)的分化时间大约为4.11~4.19MYA;粗山羊草(Aegilops tauschii)与柱穗山羊草(Aegilops cylindrica)和卵穗山羊草(Aegilops geniculata)的分化时间分别大约为0.24~0.71 MYA和1.23~3.13 MYA;野生大麦(Hordeum vulgare subsp.Spontaneum FT462)与大麦(Hordeum vulgare)的分化时间大约为0.11~0.46 MYA;A基因组与D基因组(包含D、M、C、S*等基因组)的分化时间大约为1.38~3.81 MYA;S基因组与A、D基因组的分化时间大约为2.22~4.98MYA。
杨在东[8]2013年在《小麦抗赤霉病近等基因系的转录组分析及抗病相关基因的克隆》文中进行了进一步梳理小麦赤霉病是由禾谷镰刀菌引起的严重的穗部病害，不仅会造成小麦产量和品质的降低，其产生的真菌毒素还危害着人和动物的健康。虽然已有很多关于小麦赤霉病的研究报道，但小麦抗赤霉病的分子机制尚未完全研究清楚。本研究通过对接菌后不同时间点小麦穗部的扫描电镜观察，选取接种后72h的小麦赤霉病抗、感近等基因系Apogee73S2和Apogee为材料，进行高通量的Solxea测序，获得了接菌与对照条件下小麦的转录组数据，并以此为基础，从Apogee73S2中克隆得到3个与拟南芥系统获得抗性关键基因AtNPR1同源的基因：TaNPR1、TaNPR2和TaNPR3，主要结果如下：1.在赤霉菌侵染初期，由孢子萌发产生的菌丝只是沿着寄主表面不断生长扩展而并未入侵，至接菌后24h仍没有看见明显的病斑出现。随后，菌丝开始逐渐形成密集的菌丝网，并产生特异的侵染菌丝及多种复杂二级菌丝结构。赤霉菌不但可以通过入侵栓穿透表皮层细胞壁，还可以在角质层下扩展延伸。在接种后36h，小麦外稃出现肉眼可见的褐色病斑，并随着时间延长逐渐变大，在72h已经变得十分明显。2.与对照相比，Apogee73S2在接菌后有2741个基因表达上调，3793个基因表达下调；而在感病系Apogee中，上调表达的基因有2042个，下调表达的有2049个。在受到赤霉菌侵害后，光合作用相关基因受到强烈的抑制；而糖代谢、TCA循环过程均被激活；参与解毒、转运、氧化应激、信号转导以及次级代谢过程的基因也被诱导表达。3.为了验证转录组的数据，通过qRT-PCR对参与上述抗病相关过程的部分基因进行了接菌不同时间点的表达分析，发现在抗、感近等基因系中，参与木质素合成、水杨酸和茉莉酸信号途径及生物胁迫响应相关基因都被激活以抵抗赤霉菌入侵，其中部分基因在抗病材料中的上调幅度明显高于感病材料。对转录组数据进一步分析后发现，2个基因仅在抗病材料Apogee73S2中表达且在接菌后显着上调，即交替氧化酶基因和UDP-糖基转移酶基因，这些特异表达的基因很可能对抵抗赤霉病起到重要作用。4. TaNPR1、TaNPR2和TaNPR3开放阅读框分别编码580、607和601个氨基酸残基。序列分析表明，这3个小麦NPR1-like蛋白都含有保守的BTB/POZ、ANK和NPR1_like_C结构域及功能氨基酸，但仅TaNPR1具有2个对NPR1寡聚体形成十分必要的保守半胱氨酸残基。蛋白质聚类分析表明，TaNPR1与TaNPR2和TaNPR3的同源性均较低，其中TaNPR1与NPR1蛋白聚为一类，而TaNPR2和TaNPR3均与NPR1同源蛋白聚为一类。荧光定量PCR分析结果显示，TaNPR1、TaNPR2和TaNPR3基因都可被植物抗病相关信号分子水杨酸和茉莉酸甲酯诱导。与感病系Apogee相比，抗病近等基因系Apogee73S2中TaNPR1和TaNPR3能够更早地响应赤霉菌的诱导并显着上调表达；而TaNPR2在感、抗材料中对赤霉菌侵染的响应都较为缓慢且变化不明显。这些结果表明，TaNPR1和TaNPR3可能在小麦对赤霉菌的防御反应中起重要作用。
蒋云, 张洁, 赵丽华, 郭元林, 宣朴[9]2018年在《基于高分子量谷蛋白亚基和表型特征探讨新疆稻麦与原始六倍体和四倍体小麦的亲缘关系》文中指出为探讨新疆稻麦与原始六倍体和四倍体小麦的遗传多样性及其亲缘关系,本研究通过十二烷基硫酸钠-聚丙烯酰胺凝胶电泳(SDS-PAGE)对18份原始六倍体小麦和11份四倍体小麦的高分子量谷蛋白亚基(HMW-GS)组成及遗传多样性进行分析,并连续统计分析了4年8个形态学指标,分别构建了UPGMA聚类图。结果表明,参试材料HMW-GS组成变异丰富,包含了20种类型,多样性达66.7%,形态学特征也存在不同程度的差异;HMW-GS聚类分析表明,新疆稻麦与中国特有小麦地方品种和波兰小麦聚为一类;表型性状聚类结果表明,新疆稻麦和波兰小麦、硬粒小麦聚为一类。综上,推测新疆稻麦与中国特有小麦地方品种和波兰小麦具有较近的亲缘关系。本研究为明确新疆稻麦的亲缘关系提供了参考,且为后续利用新疆稻麦优异资源改良普通小麦提供了理论依据。
宋利强[10]2016年在《普通小麦—冰草6P染色体缺失系和易位系创制与遗传分析》文中研究指明普通小麦(Triticum aestivum L.,2n=6x=42,AABBDD)遗传基础狭窄限制了其产量的提高和品质的改良。冰草(Agropyron cristatum.,2n=4x=28,PPPP)6P染色体携带有多花多粒产量相关性状,以及抗叶锈、白粉等抗病基因,将其导入普通小麦是增加小麦遗传多样性、增强小麦抗病性、提高小麦产量的有效途径。本研究以小麦-冰草6P二体异附加系4844-12为基础材料,通过γ射线辐照的方法,利用分子细胞遗传学技术,创制冰草6P染色体缺失系和小麦-冰草6P异源易位系。1、一种高效诱导小麦-冰草6P异源易位方法:通过选择合适的诱变参数(辐照剂量为20 Gy,剂量率为0.5 Gy/min),对处于开花期的小麦-冰草6P二体异附加系4844-12植株进行辐照,对获得的诱变后代进行基因组原位杂交检测(GISH),从中筛选小麦-冰草6P易位系,易位频率超过10%。2、冰草6P染色体分子标记图谱构建:利用高效诱导小麦-冰草异源易位方法,获得了一系列冰草6P染色体缺失系和小麦-冰草6P易位系,在此基础上,构建了冰草6P染色体分子标记图谱。本研究将255个6P特异STS标记定位到31个染色体区段上:119个STS标记将6P短臂划分为14个区段,136个STS标记将6P长臂划分为17个区段。同时,将13个6P特异SLAF标记定位到相应染色体区段上,其中3个SLAF标记被定位到6P短臂,10个SLAF标记位于6P长臂。3、冰草6P染色体缺失系的获得与分类:利用杀配子染色体和辐照诱导的方法,获得31个冰草6P染色体缺失系。通过GISH与分子标记图谱检测方法,根据携带6P遗传成分的异同,将31个缺失株系划分为18个类型:8个长臂缺失系(短臂端体)、5个长臂末端缺失系(含6P短臂)、1个长臂臂间缺失系(含6P短臂)、3个长臂末端缺失系(不含6P短臂)、2个长臂臂间缺失系(不含6P短臂);6个短臂缺失系(长臂端体)、5个短臂末端缺失系(含6P长臂)和1个短臂末端缺失系(不含6P长臂)。目前,已获得自交F7、M7和M3代自交世代、BC3F1回交世代及BC2F2回交自交世代种子。4、小麦-冰草6P异源易位系的分子细胞学检测:通过高效诱导方法,本研究获得一系列小麦-冰草6P易位系,通过多代回交与检测,目前得到66个小麦-冰草6P易位系,最高回交世代为BC3F1代,回交自交BC2F2代。对其中31个易位株系进行了FISH与分子标记检测:共涉及小麦6个部分同源群的12条染色体与冰草6P染色体发生重组:17、5和9个株系与小麦A、B和D组染色体发生易位,参与易位的小麦染色体有1A、4A、5A、6A、7A、1B、5B、7B、1D、3D、5D和6D。31个易位株系携带6P染色体不同/重迭区段,覆盖整条6P染色体:15个易位株系携带6P短臂或部分短臂区段,9个株系携带6P长臂或部分长臂区段,7个易位株系同时携带6P短臂和长臂部分区段。并且,对7个整臂易位系和1个着丝粒融合小片段易位系进行了着丝粒鉴定:4个整臂株系携带冰草着丝粒,3个整臂易位株系携带小麦着丝粒,1个着丝粒融合小片段易位系同时携带冰草和小麦着丝粒,为双着丝粒易位。5、冰草6P染色体缺失系和小麦-冰草6P易位系农艺性状初步分析:通过对6P染色体缺失系多代穗部性状调查,长臂端体结实要好于短臂端体,推测6P染色体长臂携带有控制多粒性状的主效位点;31个小麦-冰草6P易位系中4个易位株系表现高穗粒数、1个易位株系表现高千粒重、3个易位株系同时表现高穗粒数和高千粒重性状。除产量相关性状外,利用冰草6P染色体缺失系,将6P来源的抗叶锈病基因定位到短臂末端区6PS-0.81-1.00。15个携带该区段的小麦-冰草6P易位系对叶锈病表现为抗病。本研究建立了一种高效诱导小麦-冰草6P异源易位方法,为小麦与其他近缘植株基因组间异源易位系的创制提供借鉴;构建了冰草6P染色体分子标记图谱,为小麦背景下6P特定染色质区段的快速追踪与检测提供分子标记;获得的冰草6P染色体缺失系,为6P优异基因的染色体区段定位及结构与功能分析提供遗传材料;创制了不同类型的小麦-冰草6P易位系,为有效利用6P优异基因提供了广泛的遗传基础。
参考文献：
[1]. 普通小麦—冰草2P异源染色体易位系的创制、分子鉴定与遗传分析[D]. 李欢欢. 中国农业科学院. 2016
[2]. 小麦转录因子Dof、bZIP家族基因的鉴定与TaDof7A的关联分析[D]. 赵梦琪. 河南农业大学. 2018
[3]. 小麦抗条锈病基因Yr41的精细定位和两个条锈菌诱导表达基因的功能研究[D]. 张紫晋. 四川农业大学. 2016
[4]. 普通小麦抗条锈病基因分子定位[D]. 陈璨. 安徽农业大学. 2016
[5]. 小麦发育相关基因TaMOR和TaPARG的克隆与功能分析[D]. 李波. 中国农业科学院. 2016
[6]. 小麦TaTGW6基因的克隆鉴定和功能标记开发[D]. Mamoona, Hanif. 中国农业科学院. 2016
[7]. 基于叶绿体基因组序列的小麦族系统发育分析[D]. 程西永. 山东农业大学. 2017
[8]. 小麦抗赤霉病近等基因系的转录组分析及抗病相关基因的克隆[D]. 杨在东. 山东农业大学. 2013
[9]. 基于高分子量谷蛋白亚基和表型特征探讨新疆稻麦与原始六倍体和四倍体小麦的亲缘关系[J]. 蒋云, 张洁, 赵丽华, 郭元林, 宣朴. 核农学报. 2018
[10]. 普通小麦—冰草6P染色体缺失系和易位系创制与遗传分析[D]. 宋利强. 中国农业科学院. 2016
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