大麦与小麦杂交及其杂种后代的创制、鉴定和应用研究

大麦与小麦杂交及其杂种后代的创制、鉴定和应用研究

陈新宏[1]2003年在《大麦与小麦杂交及其杂种后代的创制、鉴定和应用研究》文中认为小麦是我国播种面积仅次于水稻的第二大作物,小麦生产对于发展经济,提高人民生活水平具有重要意义。狠抓小麦品种改良是促进小麦生产的重要举措,而品种改良离不开种质资源的创新。利用远缘杂交,将小麦近缘种的有益基因导入普通小麦,拓宽小麦遗传背景,创造新的优异种质资源是小麦育种获得新突破步入新台阶的重要途径。 大麦具有早熟、多花多粒性、抗盐碱、抗穗发芽、赖氨酸含量高、适宜晚播、受干热风影响小,对小麦黄矮病、白粉病、锈病等有极高的抗性,将这些优良性状导入小麦,对丰富小麦种质资源和小麦育种具有重要意义。1973年,Kruse等首次用栽培大麦与普通小麦杂交成功获得了小大麦杂种,随后Islam创制出6个小大麦异附加系,从此国内外对小大麦杂交进行了广泛的研究。然而随着小麦生产水平的提高,需要不断创制新的异附加系、异代换系和易位系,满足新形势下小麦育种对种质的要求。对导入小麦的大麦外源基因进行准确地跟踪鉴定,将有助于提高选择效率,加速种质创新的进程。 本研究是在以往开展的小麦与大麦杂交工作基础上,利用所征集和筛选高亲和力的大麦和小麦亲本,进行大量的小大麦杂交;从已获得的小大麦后代材料中筛选遗传性稳定的异附加系,利用缺体回交法和辐射方法创制小大麦异代换系和易位系;为进一步研究利用这些小大麦中间材料,利用染色体C—分带、种子贮藏蛋白电泳、原位杂交和RAPD分子标记等技术对其进行了系统的鉴定;通过对其农艺性状观测和抗性鉴定,筛选有特异性状的材料,并结合常规育种,培育优良小大麦新品系。取得的主要结果如下: 小麦与大麦杂交,以小麦为母本,大麦为父本其平均结实率仅为1.14%,二棱大麦为父本结实率比六棱大麦高0.48%。不同小麦品种结实率不一样,其中7182作母本平均结实率(3.01%)最高。嫩龄授粉、重复授粉、激素处理等方法都能有效地提高杂交结实率。小大麦杂交种子发育不正常,普遍小而皱瘪,在授粉后14—15d进行幼胚培养获得了杂种。杂种在形态上明显偏向小麦,杂种自交不实,通过用普通小麦回交获得了杂种后代。 从已获得的小大麦杂交后代中筛选出WBA984、WBA9812和WBA9816叁个相对稳定的2n=44二体附加系,它们自交后代分离出2n=42的整倍体占13.6%,2n=43的单体附加株占28.4%,2n=44的二体附加株占58.8%。以这叁个异附加系为亲本,利用缺体回交法创制出4个遗传性稳定的小大麦异代换系WBS0215、WBS0225、人麦与小麦杂交及其杂种后代的创制、鉴定和应用研究WBSO264、WBS02126。利用辐射诱变培育出6个综合性状较好的易位系WBT0213、WBT0239、WBT0263、WBT02125、WBT02183和WBT02239。 通过染色体C一分带鉴定出WBA984和WBA98 16为ZH异附加系,WBA98 12为SH异附加系;WBS0215和WBS02126为ZD/ZH代换系,WBS0264为IB/SH代换系。 种子贮藏蛋白HMW一GS SDS一PAGE和醇溶蛋白APAGE电泳分析出WBA9812为大麦SH附加系,WBS0264为IB/SH代换系,WBT02125为IBL/SHL端部易位系。 原位杂交鉴定出WBA984、WBA9812和WBA9816为二体小大麦异附加系,WBS0215、WBS0264和WBS02126为小大麦异代换系,WBT0213、WBT0239、WBT02125和WBT02183为端部易位系。 利用RAPD分子标记技术,从102个随机引物中筛选出引物540可以作为鉴定是否含有大麦5H染色体或染色体片断的小大麦后代中间材料的特异分子标记,引物516和533可以作为检测小大麦后代中间材料的大麦染色质的特异分子标记。 形态标记、细胞遗传学鉴定、生化标记、原位杂交和分子标记等不同层次的鉴定方法相结合,相互验证是准确鉴定小大麦中间材料的有效方法。 通过创制和鉴定结果表明,本研究成功转育出含有大麦H柳一GS的小大麦异附加系、异代换系和含有大麦Y一醇溶蛋白的端部易位系,并将大麦抗穗发芽基因导入了小麦。 利用小大麦中间材料为亲本,结合常规育种,培育出小大371等多个优良小麦新品系和多个具有抗穗发芽等优异特性的小大麦新种质。

孔芳[2]2006年在《普通小麦—加州野大麦(Hordeum californicum)异附加系的选育及其白粉病抗性鉴定》文中进行了进一步梳理本研究以普通小麦中国春-加州野大麦(H.californicum)双二倍体和二倍体加州野大麦为材料,进行依次染色体C-分带/荧光原位杂交(FISH),结果表明,小麦背景中的加州野大麦染色体都显示较强的末端带,7对染色体之间带的数目和强弱均存在明显差异,可以和普通小麦染色体相互区分开来。进一步以45SrDNA为探针进行荧光原位杂交,发现二倍体和双二倍体中加州野大麦的NOR位点均位于加州野大麦第7对染色体短臂上。基于根尖细胞有丝分裂中期染色体C-分带和原位杂交结果,利用Motic images plus 2.0ML软件“数码显微图像处理系统”进行核型分析,加州野大麦的核型为2n=2x=10m(2SAT)+4sm,属于较为对称性核型(ⅡA)。将普通小麦中国春(T.aestivum L cv.Chinese spring)与中国春-加州野大麦双二倍体杂交后回交、然后自交,综合利用形态特征观察、根尖细胞染色体依次C-分带/FISH、花粉母细胞减数分裂中期Ⅰ(pollen mother cell metaphaseⅠ,PMC MI)制片、生化标记和分子标记技术,对双二倍体回交后代进行分析,在BC_2F_4后代群体中,准确鉴定出普通小麦-加州野大麦异染色体系共9份,其中二体异附加系3个(DA2H;DAH_1;DAH_4)、单体异附加系3个(MA5H;MAH_1;MAH_4)、端二体和单端体异附加系各1个(DtH_4,MtH_4)和多重异附加系1个,分别涉及除H_5之外的所有加州野大麦染色体。并首次利用蛋白标记和STS(序标位点,Sequence-tag-sites)确定了2对加州野大麦染色体的部分同源群归属:H_3染色体与小麦第2部分同源群同源,H_2染色体与小麦第5部分同源群同源。利用混合小种对中国春-加州野大麦双二倍体及异附加系后代进行白粉病抗性鉴定,结果表明,双二倍体虽在苗期感病但成株期病情减轻,表现1级高抗;二体异附加系DA2H与MA5H均表现4级高感,二体和单体异附加系DAH_1、MAH_1、DAH_4、MAH_4表现2级中抗;端体异附加系DtH_4S、MtH_4S表现4级高感;多重异附加系表现1级高抗或2级中抗。推测加州野大麦的白粉病抗性涉及1条以上染色体,可能是多基因控制的数量性状。本研究选育的抗白粉病异染色体系有望成为小麦抗白粉病育种的新抗源。

邹宏达[3]2012年在《小—大麦2H染色体重组材料创制及外源基因在小麦背景中表达研究》文中研究说明小麦(Triticum aestivum L.,2n=6×=42)和大麦(Hordeum vulgare L.,2n=2×=14)是世界上两大重要的麦类作物,通过小麦和大麦的远缘杂交,可以将大麦的优良基因及其相应性状导入小麦,如早熟、耐生物和非生物胁迫及各种品质性状。小麦成熟期穗发芽是一种世界性自然灾害,穗发芽时小麦α-淀粉酶活性提高,对胚乳中淀粉分解能力增强,不仅影响小麦产量,而且还会影响小麦的营养品质和加工品质。位于大麦2H染色体长臂上的Isa基因所编码的大麦α-淀粉酶抑制蛋白BASI(bifunctional α-amylase/subtilisin inhibitor),可以通过与小麦α-淀粉酶相结合而抑制其活性,从而降低小麦穗发芽的危害,提升小麦品质。本研究通过郑麦9023,CB037,中麦16等小麦品种与小-大麦2H染色体异代换系2H(2A)及2H(2B)的杂种幼胚组织培养,经愈伤组织诱导、继代、分化的途径最终获得522株结实的SC1代再生植株。以大麦Betzes、小麦CS、小-大麦2H染色体异附加系、一整套小-大麦2H染色体异代换系2H(2A)、2H(2B)和2H(2D)为材料共筛选出10对分别位大麦2H染色体短臂和长臂的大麦2H染色体特异SSR分子标记。通过大麦第二部分同源群特异SSR分子标记,对组培SC1代再生植株及其自交后代SC2-5代植株进行逐代筛选,以追踪和鉴定大麦2H染色体。通过以大麦Betzes基因组DNA为探针、小麦CS基因组DNA为封阻的基因组原位杂交对部分SC4及SC5植株进行进一步验证,最终获得了携带有大麦2HL染色体的杂合易位、纯合易位、单端体、双端体及单等臂体遗传材料。经大麦Isa基因特异引物进行PCR验证,以上这些材料均携带Isa基因。对小-大麦2HL染色体杂合易位系32-4-9,32-4-18及纯合易位系32-4-11花粉母细胞减数分裂I中期的染色体构型进行检测,表明杂合易位系和纯合易位系染色体配对正常,细胞学上遗传稳定。在将外源种质转移至小麦遗传背景的过程中,会引起小麦基因组结构及基因表达的广泛遗传变异。为了了解由大麦2H染色体导入而引起的小麦基因组结构的变异,采用荧光AFLP对大麦Betzes,小麦CS,小-大麦2H异附加系,小-大麦2H异代换系2H(2A)、2H(2B)、2H(2D)这一整套材料进行分析。64对引物组合在大麦中获得了3157个条带,在其它材料中获得了4736个条带。AFLP扩增类型表明,附加系中检测到了消减和激活位点,而代换系基因组结构几乎无变化。同时还检测到了多条大麦2H染色体及小麦2A、2B、2D染色体特异的AFLP片段,经回收测序后,将AFLP分子标记转换成STS分子标记并进行验证,共获得2条大麦2H染色体特异的AFLP-STS分子标记,小麦2A、2B、2D染色体特异的AFLP-STS分子标记各1条。为了了解由大麦2H染色体导入而引起的小麦基因组的表观遗传学变异,在荧光AFLP检测的基础上构建了荧光MSAP检测体系,对大麦Betzes,小麦CS,小-大麦2H异附加系,小-大麦2H异代换系2H(2A)、2H(2B)、2H(2D)这一整套材料的基因组甲基化模式进行分析。MSAP结果表明,大麦2H染色体导入引起了小麦基因组的甲基化变异,同时大麦2H染色体本身也检测到了甲基化的升高。为了了解由大麦2H染色体导入所引起的基因表达差异,通过荧光cDNA-AFLP对大麦Betzes,小麦CS,小-大麦2H异附加系,小-大麦2H异代换系2H(2A)、2H(2B)、2H(2D)这一整套材料进行了基因表达差异分析,分离和克隆了大量差异表达基因,并初步确定了大麦2H染色体在小麦基因背景中的表达模式。通过iTRAQ技术来了解由大麦2H染色体导入所引起的蛋白表达差异,尝试对以上材料进行差异蛋白质组学分析,目前为止,共鉴定出589个蛋白。

陈新宏, 赵继新, 刘淑会, 武军, 陈锦刚[4]2005年在《普通小麦与大麦杂交研究进展》文中指出对普通小麦与大麦远缘杂交的研究成果进行了综述。大麦具有早熟、多花多粒性、抗盐碱、抗穗发芽、赖氨酸含量高、抗白粉病、叶枯病、锈病等优良性状,大麦与普通小麦杂交,可以把这些优良性状导入小麦,对丰富小麦遗传种质资源、提高小麦育种水平具有重要意义。截止目前不完全统计,已成功进行普通小麦与普通大麦、野生二棱大麦、栽培二棱大麦、智利大麦、球茎大麦、海大麦、平展大麦和窄小大麦等的杂交;成功进行了硬粒小麦与智利大麦,提莫菲维小麦与布顿大麦,一粒小麦、二粒小麦与普通大麦等的杂交。已创制出约24 种不同的大小麦杂交后代材料,并对部分材料利用染色体分带、原位杂交、分子遗传标记等手段进行了鉴定。对大麦优良性状的利用目前较多的是抗病性、抗穗发芽、高分子量谷蛋白亚基等。大小麦杂交对拓展小麦种质资源具有重要作用.今后应当利用现代基因克隆及重组技术,把远缘杂交和分子育种技术相结合,提高大小麦杂交的成功率和大麦优良性状的利用率。

张小娟[5]2008年在《一粒小麦—野燕麦远缘杂交后代衍生系抗条锈病鉴定和筛选及其GISH技术体系建立》文中研究表明小麦条锈病是由小麦条锈菌引起的世界性重要的低温型病害,是限制小麦生产的重要因素之一。小麦条锈菌专化性强,生理小种变异快,需要寻找和引进新的抗条锈基因,满足生产需要。小麦近缘属种中含有丰富的抗病基因。葡萄牙野燕麦是小麦中一个野生近缘物种,对小麦白粉病、锈病、赤霉病高抗或免疫且具有早熟、抗旱、蛋白质、赖氨酸含量高的优良性状,是小麦育种的极好的种质资源。张庆勤教授用一粒栽培小麦与葡萄牙野燕麦杂交,得到杂种后代一粒葡系列。本研究通过形态学统计、条锈病鉴定和筛选、细胞学、原位杂交,对一粒小麦-野燕麦远缘杂交后代衍生系进行了系统的鉴定与分析。主要结果如下:1.田间农艺性状观察表明,一粒小麦-野燕麦远缘杂交后代衍生系综合性状良好,结实率和丰产性良好,建议作为抗条锈育种的抗源加以利用。2.本研究利用我国流行的小麦条锈菌生理小种对一粒小麦与燕麦杂交后代进行成株期和苗期抗病鉴定,并以抗病亲本葡萄牙野燕麦和感病亲本一粒小麦作对照,分离筛选出8个抗性稳定的株系,YLP-7、YLP-1-1、YLP-1-6、YLP-9-3、YLP-9-8、YLP-15-1、YLP-15-4和YLP-16-4,这些抗性系对所有参试条锈菌小种都表现为免疫或近免疫,表明,一粒葡材料具有超强的条锈病抗性。一粒葡抗性系鉴定和纯化为培育农艺性状优良的抗病新种质材料奠定了基础,建议作为抗源用于小麦抗病育种。3.对上述抗性稳定株系进行了根尖体细胞有丝分裂中期的染色体镜检。结果显示,染色体数均为46-52之间,可能为远缘杂交后代。4.以一粒小麦-葡萄牙野燕麦远缘杂交后代衍生系为实验材料,对影响其GISH实验效果的因素进行分析,研究结果表明:高质量的染色体制片是GISH体系的基础;探针DNA浓度与封阻DNA浓度的比例是GISH体系的关键。此外,还对实验中出现的情况和需注意的事项进行了分析,并提出了可能的原因及解决方法。

易红英[6]2003年在《节节麦×大麦杂种无性系的建立、双二倍体的创制及其后代的细胞遗传学研究》文中研究指明通过幼胚拯救技术诱导愈伤组织分化再生植株,建立了节节麦×大麦杂种胚无性系。结果表明经过愈伤组织阶段不仅能够引起染色体数目的变异,也可以引起其结构的变异,且随着愈伤组织继代时间的延长,变异的频率和幅度增大。4个杂种胚愈伤组织继代培养半年后,其中有2个胚分化出的再生植株其染色体自发加倍为节节麦-大麦双二倍体,它们的PMC MI 平均构型分别为: 13.95I+5.33RingII+1.67RodII+0.018III和15.37I+3.84RingII+2.42RodII。另外2个胚产生2n=14的杂种无性系,其PMC MI 染色体配对平均构型分别为:10.48I+1.6RodII+0.11III和10.44I+0.013RingII+1.475RodII+0.175III+0.0245IV+0.0018V。 采用秋水仙素溶液直接浸根法在秋季对2n=14的杂种再生植株进行处理16小时,获得94.44%的综合加倍率。通过此途径合成的双二倍体的形态指标及育性最好。人工加倍成功的双二倍体当代(C1)的PMC MI 平均构型为:8.34I+5.24RingII+4.56RodII+0.018III+0.004IV,平均结实率为4.33%(0.12-12.33%)。 其自交后代C2的染色体数变化范围为24-33,其中2n=28的个体占调查总数的42.85%,它们的PMC MI 平均构型为4.53I+6.11RingII+5.58RodII+0.032III,平均结实率为24.54%。 追踪2n=28的C2个体自交后代C3的染色体数变化范围为21-30,其中2n=28的占76.6%,其PMC MI 平均构型为:3.81I+6.44RingII+5.55RodII+0.04III+0.004IV。 可见随着世代的增长,双二倍体的减数分裂行为渐趋稳定,结实率逐代提高。在双二倍体各世代的不同植株之间均存在着细胞学稳定性上的差异,因此,通过单株筛选法,逐步提高双二倍体的稳定性,可望获得一稳定的新物种。和大麦回交成功,为把节节麦的优良基因导入大麦,改良大麦品种提供了可能性。

戴毅[7]2017年在《小麦—黑麦—偃麦草叁属杂种种质创制及分子细胞遗传学研究》文中提出我国小麦育种研究正处在一个“瓶颈”阶段,育成品种综合抗性普遍较差,已制约小麦遗传改良水平的提高,其原因与种质资源单一、遗传基础狭窄、资源深度挖掘不够、重产量轻品质的育种现状有关。种质资源创制是小麦遗传改良的重要基础,而小麦野生近缘植物中蕴含许多对小麦遗传改良的有益基因,如抗生物胁迫和抗非生物胁迫基因,但目前栽培小麦仅利用了其野生近缘种基因库中10%~15%的基因资源。通过利用具有育种价值的优异野生近缘物种,创制一批超高产、抗病虫害(尤其是抗赤霉病)、抗逆性强等新种质,对拓宽小麦种质资源遗传基础、减少骨干品种反复使用和丰富抗源单一化现状具有重要意义,有利于突破小麦育种的“瓶颈”,培育出综合抗性优良的小麦高产新品种。小黑麦(Triticale)是人工创造的新物种,结合了小麦和黑麦籽粒产量与品质两方面的优良特性,具有抗寒、抗病、抗逆性强等优势,但与小麦一样对赤霉病(Fusarium head blight)的抗性并非十分出色。长穗偃麦草(Thinopyrum elongatum)是重要的小麦野生近缘种,具有生长繁茂、多花多实、高光效、抗病、耐盐碱、耐干旱等优良特性,在抗小麦赤霉病方面尤为突出,是小麦遗传改良中具有重要价值的优异外源基因供体。本研究利用六倍体小黑麦(AABBRR)与硬粒小麦-长穗偃麦草双二倍体(AABBEE)杂交,通过胚拯救技术获得杂种并在其自交后代中选择小麦-黑麦-偃麦草叁属杂种材料;利用高通量测序的SLAF-seq技术,开发大量黑麦、长穗偃麦草染色体特异分子标记;并将细胞遗传学、原位杂交与染色体特异标记结合,鉴定叁属杂种材料的染色体组成;对获得的叁属杂种稳定株系进行抗赤霉病、叶锈病和秆锈病(Ug99)鉴定,为小麦抗病育种创制抗病性强的新种质。主要研究结果如下:1、利用包含不同属的双二倍体间杂交和胚拯救技术获得叁属杂种的效率最高。六倍体小黑麦(AABBRR)与六倍体硬粒小麦-长穗偃麦草双二倍体(AABBEE)杂交经胚拯救获得F1植株,染色体数目和基因组原位杂交证实F1植株含有全套A、B组染色体,并附加7条黑麦R组染色体和7条长穗偃麦草E组染色体。对F1植株自交产生的F2、F4和F5代材料进行染色体数目及农艺性状调查,发现杂种后代染色体持续分离,重组类型多,表型变异丰富。14株F2植株中染色体数目各不相同,且都大于2n=40;在F4和F5代中染色体数目分布范围为2n=28-56之间,2n=40-44之间出现频率最高,其中染色体数目为2n=42的植株最多。F4代后的部分植株表型上偏向长穗偃麦草特征,而部分植株和小黑麦类似,这与细胞中长穗偃麦草和黑麦染色体的多少密切相关。本研究将基因组荧光原位杂交(GISH)、非变性荧光原位杂交(ND-FISH)、染色体特异分子标记及抗病性鉴定相结合,比较系统的、快速的、准确的鉴定出杂交后代中外源染色体的组成,并筛选出具有抗性的叁属杂种种质。2、基于SLAF-seq(Specific Length Amplified Fragment Sequencing)技术,获得大量黑麦、长穗偃麦草染色体特异的DNA片段序列,并以此序列设计引物获得黑麦和长穗偃麦草各染色体特异分子标记。在黑麦中共设计350对引物,通过PCR获得253对黑麦特异标记,成功率为72.29%(253/350),其中44对是基因组特异性标记,33对为多条染色体特异标记,176对为各单条染色体特异标记,这些单条染色体标记及基因组标记开发效率为62.86%(220/350)。在长穗偃麦草中共设计525对引物用于开发特异性分子标记,通过PCR获得280个长穗偃麦草特异标记,成功效率为53.33%(280/525),其中,49对为基因组特异标记,151对为单条染色体特异标记,其开发效率为38.10%(200/525)。本研究开发的这些标记具有明显的特异性和可靠的稳定性,可以用来检测小麦-黑麦-偃麦草叁属杂种中黑麦和长穗偃麦草的各染色体,提高了叁属杂种中染色体组成鉴定的准确性和效率,为在小麦抗性育种中利用小麦-黑麦-偃麦草叁属杂种资源,鉴定其外源染色体(染色体片段)提供可靠的特异分子标记。3、在小麦野生近缘物种与小麦间的远缘杂交后代中,鉴定外源染色体以及染色体组成变化是十分必需的。本研究根据结实率以及染色体数目调查结果筛选了8个染色体数目大于40的株系,利用染色体特异分子标记和GISH对这些株系进行染色体组成鉴定。染色体特异分子标记和GISH鉴定染色体组成的结果完全一致。4个株系(RE24-1,RE26-1,RE26-2和RE33-3)含有所有黑麦染色体,没有长穗偃麦草染色体;株系RE36-1含有除了2R染色体之外的12条黑麦染色体,没有长穗偃麦草染色体;株系RE33-2具有所有黑麦染色体,并含有1条1R/1E易位染色体;RE62-1具有12条黑麦染色体,并含有2条5R/5E易位染色体;株系RE24-4仍然不稳定,在F6代此株系染色体组成包含硬粒小麦A、B组所有染色体和12条黑麦R染色体(缺7R),1条长穗偃麦草7E染色体以及1条7R/7E易位染色体(2n=7ⅡA+7Ⅱb+6ⅡR+11Ⅰ7E+1Ⅰ7R/7E=42)。同时,发现黑麦染色体在叁属杂种后代中较多,表明黑麦染色体比长穗偃麦草染色体与小麦近缘关系更近、亲和性更好,更容易在小麦背景中存在而传递给后代。在自然的叁属杂种中,小麦染色体组表现完整,外源种质组成的染色体组内的染色体是由不同种质的部分同源群染色体组成,相同部分同源群染色体不能同时存在。染色体的易位发生在同一部分同源群内染色体之间。4、运用GISH、ND-FISH以及染色体特异分子标记鉴定2个株系RE21和RE62染色体组成。结果发现2个株系染色体数目均为2n=42,且染色体组成稳定。株系RE21中,小麦A、B组染色体完整,外源染色体包括长穗偃麦草IE、2E、3E和5E染色体以及黑麦4R、6R和7R染色体;株系RE62中,小麦A、B组染色体完整,外源染色体为1R-4R、6R-7R完整染色体,以及5R/5E易位染色体。对2个株系进行赤霉病、叶锈病和秆锈病(Ug99)抗性鉴定,株系RE21对赤霉病、叶锈病和秆锈病(Ug99)都具有抗性,尤其表现高抗赤霉病;株系RE62对赤霉病易感,但对叶锈病和Ug99表现抗性。2个稳定株系的抗病性表明,叁属杂种中外源染色体存在抗病基因,如将该外源染色体转移到小麦背景中,并利用染色体特异分子标记进行辅助选择,将有利于培育新的抗病小麦品种。

陈加晋[8]2015年在《刘大钧与小麦育种科学研究》文中提出刘大钧是我国着名的小麦育种学家,中国工程院院士,南京农业大学教授、博士生导师,原南京农业大学校长、细胞遗传研究所所长。他学习、工作在20世纪中国社会变迁最为频繁巨大的年代,自小家境优越,但求学经历坎坷,曾先后辗转于多所学校,最后终在金陵大学成才。刘大钧于1949年毕业后留校任教到退休,他见证了南京农业大学几十年的风风雨雨,尤其在1983-1991年担任学校校长期间,他为南农大全面快速发展做出了重要贡献。刘大钧一生从事小麦育种研究,在很多细分领域都颇有建树,较为突出的是小麦辐射育种、小麦抗白粉病、小麦外源种质、我国特有小麦种质这四个方面。60年代初开始,他带领团队逐步攻克小麦辐射育种的一系列技术难题,成功选育出高产优质小麦"宁麦3号",为长江中下游粮食增产和农民增收作出了重要贡献。70年代中期开始,他带领团队开创国内簇毛麦研究先河,于国际上首次鉴定出其高抗白粉病,运用染色体工程先后培育多个抗白粉病优质材料,尤其是普通小麦—簇毛麦易位系,对提高小麦品种对白粉病的抗性以及改善其他农艺性状具有重要的现实意义和巨大的经济意义;后利用细胞遗传与分子生物学技术相结合将新抗白粉病基因Pm21定位于簇毛麦染色体6V短臂,并成功将其转入小麦。为解决我国小麦赤霉病难题,他带领团队从80年代初开始,对小麦亲缘植物大赖草、鹅观草和纤毛鹅观草进行了大量基础性研究工作,攻克多种新技术并创制出了一批有研究意义和应用前景的基础材料,为后人的研究打下了夯实的基础。从80年代中期开始,他又带领团队抓住机遇和挑战,专攻我国特有种质西藏小麦、新疆小麦和云南小麦,对其起源、进化方式进行了较深入的研究,对弄清世界小麦起源中心的东界和中国小麦进化起源的方式和途径有着重要意义。科技思想史是连接人文科学与自然科学的桥梁。刘大钧的贡献其实已经超出了小麦育种学的范围,在其一生的小麦育种科研活动中,蕴藏有丰富的育种思想。他坚持依生产急需定育种目标、坚持以技术创新为育种核心,坚持立足实践的育种策略、坚守始终如一的育种原则。这些思想具有鲜明的时代特点,同时还具有特定的历史渊源,它的形成和发展是跟时代的造就、启蒙教育的奠基、名师的耳濡目染以及刘大钓个人的积累等因素分不开的。

李兴锋[9]2003年在《小麦叁属杂种的分子细胞遗传学研究》文中认为以人工合成的八倍体小黑麦劲松49、八倍体小滨麦和八倍体小偃麦中5为材料,在对其染色体构成和性状特点综合评价的基础上创制了小麦-黑麦-滨麦草、小麦-黑麦-中间偃麦草两个叁属杂种。对叁属杂种及其自交后代的性状特点和细胞遗传学特点进行了分析;并综合利用细胞学、染色体C-分带和染色体原位杂交技术分析了叁属杂种后代的染色体分离和传递特点;在两个叁属杂种后代进行了种质系的筛选,并对选育的种质材料进行了性状和遗传特点的评价;对育成的种质系山农030-1中白粉病抗性基因性质和来源进行了分析,并利用RAPD技术对其抗性基因进行了分子标记研究。获得了以下主要结果:1.对八倍体小黑麦劲松49、小滨麦、小偃麦中5的性状特点及染色体构成进行了分析,结果表明这叁个八倍体中间材料的染色体数目都为2n=56,花粉母细胞减数分裂中期IPMC MI多数细胞形成28个二价体,细胞学稳定性较好。染色体原位杂交和C-分带结果表明劲松49的染色体组成为22对小麦染色体和6对黑麦染色体,6对黑麦染色体为1R、2R、4R、5R、6R、7R;小滨麦的染色体组成为44条小麦染色体和12条滨麦草染色体。 2. 以劲松49为母本,小滨麦和中5分别作父本进行杂交,创制了小麦-黑麦-滨麦草、小麦-黑麦-中间偃麦草两个叁属杂种,其中小麦-黑麦-滨麦草叁属杂种的创制尚未见研究报道。研究结果证明,利用人工合成的双二倍体材料创制多属杂种是比较有效的途径。对两个叁属杂种F1及其自交后代的性状特点调查结果表明,杂种后代变异类型多样,可以从中筛选综合多属特点的种质材料。劲松49/小滨麦自交后代在形态和籽粒性状方面受母本劲松49的影响较大,大多数植株表现倾劲松49的特点;而劲松49/中5自交后代植株分离类型较为丰富,既有偏向于母本劲松49的类型,也有偏向于父本中5的类型,还出现了一些中间类型和新类型。 3.劲松49/小滨麦、劲松49/中5杂种F1花粉母细胞平均染色体构型分别为13.17Ⅰ+20.82Ⅱ+0.37Ⅲ+0.02Ⅳ、14.32Ⅰ+20.28Ⅱ+0.32Ⅲ+0.04Ⅳ,其相对紊乱系数分别为0.34、0.38,显着高于其亲本。在劲松49/小滨麦、劲松49/中5两个杂种F1花粉母细胞后期I都观察到较高频率的落后单价体,四分体中普遍具有微核,两个杂种F1成熟花粉<WP=9>败育率分别为55.9%、59.2%。此外在两个杂种F1小孢子发生和雄配子体发育过程中观察到多种异常现象。 4.以标记的黑麦和滨麦草DNA为探针,对劲松49/小滨麦杂种F1花粉母细胞和小孢子进行原位杂交分析,发现劲松49/小滨麦杂种F1含有以单价体形式存在的6条黑麦染色体和6条滨麦草染色体,表明亲本劲松49和小滨麦的外源染色体都已传递给杂种F1。在小孢子时期的原位杂交结果表明,黑麦的染色体主要存在于小孢子细胞核中,而滨麦草的染色体多以微核的形式散布在小孢子内。5.劲松49/小滨麦杂交后代中,二价体频率相对较高,多价体频率相对较低;劲松49/中5杂交后代的染色体构型比较复杂,二价体频率相对较低,而多价体频率较高。两个叁属杂种后代中,随着自交世代的增进,染色体数目逐渐减少,劲松49/中5自交后代染色体数目降低较快。6.利用染色体C-分带和原位杂交技术对两个叁属杂种自交后代进行分析,结果表明在劲松49/小滨麦自交后代中除小麦的染色体外,仅检测到黑麦染色体,大多数植株含有8-12条黑麦染色体,在所观察的后代植株中没检测到滨麦草染色体。在劲松49/中5自交后代的检测中发现,除了小麦、黑麦染色体以外,中间偃麦草的染色体在后代中也得到了保留。综合叁属杂种后代的性状特点和染色体分离、传递特点结果,推测偃麦草、黑麦和滨麦草染色体组与小麦染色体组的同源性为:偃麦草>黑麦>滨麦草。7.在劲松49/小滨麦后代筛选出种质系山农030-1,根尖细胞有丝分裂及PMC MI染色体构型分析表明其染色体数目为2n=42,减数分裂中期I形成21个二价体,遗传较为稳定。白粉病鉴定结果表明山农030-1对白粉病免疫。原位杂交结果发现山农030-1不含有来自滨麦草的遗传物质,是一个由黑麦的1R染色体短臂与小麦染色体易位形成的小麦—黑麦易位系。经进一步利用染色体C-分带方法对其分析,证明山农030-1为1RS·1BL易位系。在劲松49/小滨麦F6代筛选到种质系山农L050,根尖细胞染色体计数结果表明其染色体数目为2n=56,PMC MI染色体平均构型为1Ⅰ+27.3Ⅱ+0.12Ⅳ,细胞学基本稳定,并且对白粉病免疫。染色体原位杂交和染色体C-分带结果表明山农L050含有5对黑麦染色体,分别为1R、2R、5R、6R、7R。<WP=10>在劲松49/中5 F5代选育出叁个染色体数目为42,PMC MI多形成21个二价体的株系,分别命名为山农L077、山农L097、山农L0100。这叁个株系的农艺性状较好,遗传也较稳定。8.为确定山农030-1的白粉病抗性基因性质,分别以感病普通小麦中国春、辉县红与山农030-1杂交,配制两个杂交组合山农030-1/中国春、山农030-1/辉县红。根据杂种F1及F2代分离群体的抗病性调查结果,证明山农030-1所含白粉病抗性可能由显性单基因控制,结合F2代原位杂交结果,推断其白粉病抗性可能来自于黑麦的1R染色体。选用200个十聚体核苷酸随机引物对山农030-1/辉县红F2分离群体进行RAP

赵万春[10]2010年在《普通小麦—簇毛麦整臂互补易位系T1DS·1VL和T1DL·1VS的创制、鉴定和性状评估》文中研究表明簇毛麦为异株授粉一年生或多年生二倍体牧草,主要分布于地中海东北部地区,它抗小麦多种主要病害,而且具有耐寒,分蘖力强,生长繁茂,多小花,籽粒蛋白质含量高,耐盐抗旱等特性。位于簇毛麦的1V染色体上的高分子量谷蛋白基因(Glu-V1)、贫硫(ω-型)和富硫(γ-型)醇溶蛋白基因(Gli-V1)和低分子量醇溶蛋白基因(Glu-V3)是改良小麦品质的宝贵基因资源。本研究利用分子标记和细胞学技术创制、筛选和鉴定了2个新的小麦-簇毛麦整臂互补易位系T1DS?1VL和T1DL?1VS,并评估了其对小麦抗病性和籽粒品质的影响,旨在为小麦改良提供新的种质资源。结果如下:1、在小麦第1部分同源群染色体的短臂(1DS)和长臂(1BL)的端部和近着丝粒区域选择设计了96对EST-STS引物,成功开发出了可以检测小麦背景中簇毛麦1V染色体臂的4个EST-STS分子标记。位于1DS上的2个标记BE499250-STS和BE591682-STS/RSAⅠ为共显性标记,可以扩增出1条1VS的特异片段,同时可以扩增出1条1DS特异片段,能将1DS和1AS、1BS区分开来,因此用这2个标记不仅可以检测小麦背景中簇毛麦1V染色体的短臂,还可以检测小麦1D染色体的短臂。而位于1BL上的2个标记BE518358-STS/HAEⅢ和BE585781-STS/RSAⅠ是显性标记,分别扩增出2条1VL和1条1VL的特异片段,但扩增的小麦染色体片段不能区分1DL与1A和1B。2、以中国春的1D单体为母本与中国春-簇毛麦1V染色体的二体附加系(DA1V)杂交。F1植株的根尖制片,计数并选择有42条染色体的植株(为1D和1V的双单体)自交形成F2群体,用我们开发的可追踪1VS和1VL的EST-STS标记筛选282株F2个体,并经基因组原位杂交(Genomic in situ hybridization,GISH)鉴定出了5个杂合互补的Robertsonian易位株和1个非Robertsonian易位株。通过将易位染色体的C带和GISH形态与根尖细胞有色分裂中期1D和1V染色体的C带和GISH形态比较,确认在5个杂合互补的Robertsonian易位株中,3株为杂合互补的T1DS?1VL易位系(08-46-7、08-46-123和08-46-208),2株为杂合互补的T1DL?1VS易位系(08-46-56和08-46-83)。从52株来源于杂合易位株T1DL?1VS83的F3植株中鉴定获得2株纯合互补的T1DL?1VS易位系;从68株来源于杂合易位株T1DS·1VL208的F3植株获得4株纯合互补的T1DS?1VL易位系。3、中国春-簇毛麦的T1DS?1VL和T1DL?1VS易位系抗病性鉴定结果表明,2个新易位系对白粉病的抗性水平和中国春的抗白粉病水平相同,都属于中抗。但2个易位系对4个条锈病小种(条中31号、条中32号、条中33号和水源11致病类型4)的抗性与中国春的不同。易位系T1DL?1VS对4个条锈病小种均为中感或高感,发病程度较中国春严重;而易位系T1DS?1VL对条中31号中抗、对条中32号中感、对条中33号和水源11-4免疫,发病程度较中国春轻。因此,在簇毛麦1VL上可能含有抗条锈病基因。4、中国春-簇毛麦T1DS?1VL和T1DL?1VS易位系的籽粒蛋白质含量与中国春小麦的籽粒蛋白质含量差异并不显着;但是易位系T1DS?1VL的Zeleny沉淀值(10.0 ml)极显着低于中国春的Zeleny沉淀值(30.7 ml),形成时间和稳定时间为1.5 min和1.2 min,分别比中国春形成时间(4.2 min)和稳定时间(4.2 min)减少了2.7 min和3.0 min,其面团弱化度和粉质质量指数为199 FU和19,分别比中国春的弱化度(98 FU)和粉质质量指数(64)增加了101 FU和减少了45;而易位系T1DL?1VS的Zeleny沉淀值(37.4 ml)极显着高于中国春,形成时间为5.0 min,稳定时间为5.9 min,比中国春的形成时间和稳定时间分别增加了0.8 min和1.7 min,其面团弱化度和粉质质量指数分别为47 FU和86,分别比中国春的弱化度和粉质质量指数降低了51 FU和增加了22。结果说明T1DS?1VL易位降低小麦面筋强度和品质;而T1DL?1VS易位增强面筋强度,改善小麦品质。推测簇毛麦的高分子量谷蛋白亚基基因Glu-V1可能位于1VS。

参考文献:

[1]. 大麦与小麦杂交及其杂种后代的创制、鉴定和应用研究[D]. 陈新宏. 西北农林科技大学. 2003

[2]. 普通小麦—加州野大麦(Hordeum californicum)异附加系的选育及其白粉病抗性鉴定[D]. 孔芳. 南京农业大学. 2006

[3]. 小—大麦2H染色体重组材料创制及外源基因在小麦背景中表达研究[D]. 邹宏达. 吉林大学. 2012

[4]. 普通小麦与大麦杂交研究进展[J]. 陈新宏, 赵继新, 刘淑会, 武军, 陈锦刚. 西北农业学报. 2005

[5]. 一粒小麦—野燕麦远缘杂交后代衍生系抗条锈病鉴定和筛选及其GISH技术体系建立[D]. 张小娟. 西北农林科技大学. 2008

[6]. 节节麦×大麦杂种无性系的建立、双二倍体的创制及其后代的细胞遗传学研究[D]. 易红英. 河南大学. 2003

[7]. 小麦—黑麦—偃麦草叁属杂种种质创制及分子细胞遗传学研究[D]. 戴毅. 扬州大学. 2017

[8]. 刘大钧与小麦育种科学研究[D]. 陈加晋. 南京农业大学. 2015

[9]. 小麦叁属杂种的分子细胞遗传学研究[D]. 李兴锋. 山东农业大学. 2003

[10]. 普通小麦—簇毛麦整臂互补易位系T1DS·1VL和T1DL·1VS的创制、鉴定和性状评估[D]. 赵万春. 西北农林科技大学. 2010

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大麦与小麦杂交及其杂种后代的创制、鉴定和应用研究
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