小偃麦优异种质系的筛选与鉴定

摘要

偃麦草(Thinoprum)是多年生野生草本植物，其遗传基础丰富。不仅具有耐盐碱、抗旱、抗寒、抗倒伏、高抗小麦“三锈”和白粉病等优良性状，而且与普通小麦具有较高的杂交亲和性，是小麦遗传改良的宝贵基因资源。本研究综合利用形态学、抗病性鉴定、细胞分子遗传学和分子标记等方法对小麦-中间偃麦草、小麦-长穗偃麦草杂交后代材料进行了筛选和鉴定。获得以下主要结果:
　　1.种质系山农303来自小麦-中间偃麦草杂交后代，田间表现大穗多粒、繁茂性好。根尖和花粉母细胞鉴定结果表明，其根尖细胞(RTC)染色体数目为2n=42，花粉母细胞减数分裂中期Ⅰ(PMC MI)染色体构型为2n=21Ⅱ，说明其细胞学稳定;以标记的中间偃麦草基因组总DNA为探针的基因组原位杂交(GISH)，未检测到荧光杂交信号;利用标记的pTa535和pSc119.2对种质系山农303和其小麦亲本进行双色荧光原位杂交(FISH)鉴定，结果发现与其亲本烟农15相比，山农303的5A、2B、6B、7B、1D染色体发生结构变异;分子标记及测序结果表明，Xcau12-7B和Xbarc125-2B在山农303和中间偃麦草中扩增出完全相同的DNA片段，而在烟农15中扩增出不同的片段。综上所述，说明种质系山农303是一个小麦-中间偃麦草渐渗系。
　　2.对小麦-长穗偃麦草矮秆种质系进行细胞学鉴定，其中，种质系山农31504 RTC染色体数目为2n=44，PMC MI染色体构型为2n=22Ⅱ，说明山农31504一个二体异附加系;山农31504-1和山农31504-3 RTC染色体数目为2n=42，PMC MI染色体构型为2n=21Ⅱ，细胞学稳定;以标记的拟鹅冠草基因组总DNA为探针对小偃麦矮秆种质进行基因组原位杂交鉴定，结果表明山农31504附加了2条长穗偃麦草St基组的染色体，而山农31504-1和山农31504-3中未检测到杂交信号;利用标记的pTa535和pSc119.2为探针对山农31504-1、31504-3和其小麦亲本鲁麦5号进行双色荧光原位杂交鉴定，结果表明山农31504-1和31504-3的6B、1D染色体发生了结构变异，说明它们是小麦-长穗偃麦草渐渗系。
　　3.通过苗期和成株期白粉病、条锈病抗性鉴定，从192份山农87074后代材料中筛选得到21份白粉病、条锈病抗性较好的材料;形态学和细胞学鉴定结果表明这21份材料遗传学稳定;以标记的长穗偃麦草基因组总DNA为探针，对这21份小偃麦种质系的基因组原位杂交(GISH)鉴定，均未检测到明显的荧光杂交信号。利用标记的pTa535和pSc119.2为探针进行双色荧光原位杂交(FISH)鉴定，结果表明，与两小麦亲本鲁麦5号和济南13相比，小偃麦20131115的1B、6B、5D染色体发生结构变异，说明它是一个小麦-长穗偃麦草的渐渗系。

目录

声明

符号说明

摘要

1 前言

1．1 小麦种质资源

1．2 偃麦草属植物及其在小麦遗传改良中的应用

1．2．1 偃麦草属植物的分类

1．2．2 偃麦草属植物的地理分布

1．2．3 偃麦草属植物的生物学特性

1．2．4 中间偃麦草和长穗偃麦草的染色体构成

1．3 偃麦草属基因导入小麦的途径

1．3．1 利用双二倍体向小麦转移外源基因

1．3．2 利用异附加系向小麦转移外源基因

1．3．3 利用异代换系向小麦转移外缘基因

1．3．4 利用易位系向小麦转移外源基因

1．3．5 偃麦草优良基因向普通小麦的转移

1．4 小麦-偃麦草属衍生组合的鉴定

1．4．1 形态学鉴定

1．4．2 细胞学鉴定

1．4．3 生物化学鉴定

1．4．4 原位杂交检测

1．4．5 分子生物学检测

1．5 本研究的目的意义

2 材料与方法

2．1 试验材料

2．2 技术路线

2．3 试验研究地点

2．4 试验方法

2．4．1 农艺性状调查

2．4．2 抗病性鉴定

2．4．3 细胞学观察

2．4．4 DNA提取

2．4．5 原位杂交

2．4．6 分子标记分析

2．4．7 特异性目的片段的克隆测序

3．结果与分析

3．1 种质系山农303的鉴定

3．1．1 主要农艺性状特点

3．1．2 细胞学特点

3．1．3 原位杂交结果

3．1．4 分子标记及序列分析

3．2 三个小麦-长穗偃麦草矮秆种质系的鉴定

3．2．1 主要农艺性状特点

3．2．2 细胞学特点

3．2．3 原位杂交结果

3．3 山农87074系列材料的筛选与鉴定

3．3．1 主要农艺性状特点和抗病性表现

3．3．2 细胞学特点

3．3．3 原位杂交结果

4 讨论

4．1 小偃麦渐渗系的形成机制

4．2 GISH-双色FISH技术在渐渗系鉴定中的应用

4．3 小偃麦渐渗系条锈病抗性评价

5 结论

参考文献

附表

致谢

攻读硕士期间论文发表情况