1. 研究目的与意义、国内外研究现状(文献综述)
现在小麦种内遗传资源日趋匮乏,为了更好的改良小麦品种,我们需要寻找新的种质资源。而小麦的近源种、属含有丰富的有益基因,通过远缘杂交和染色体工程的方法可将这些有益基因导入到小麦中,以拓宽小麦遗传基础。通过染色体工程获得了一系列异染色体系,涉及的近缘物种有黑麦、大麦、簇毛麦、中间偃麦草、高大山羊草、滨麦、纤毛鹅冠草、大赖草等(shepherdet al,1988;jianget al,1993)。
簇毛麦(ha.villosa)是小麦的近缘属,抗小麦白粉病、全蚀病、锈病、眼斑病及条纹花叶病毒病等,而且具有分蘖能力强、小穗数多、耐旱、子粒蛋白质含量高等特点(blancoet al. 1983;qualsetcoet al. 1986)。为了把这些优良基因导入小麦,中外不少学者为此做出努力。1983年,刘大钧、陈佩度等在硬粒小麦与簇毛麦杂种f1杂交后代中,获得了一株自然加倍的硬粒小麦-簇毛麦双二倍体。随后,在1994年刘大钧首先将染色体分带技术用于鉴定簇毛麦染色体,由此确认了5个普通小麦-簇毛麦二体附加系和一个二体代换系。通过创建小麦-簇毛麦易位系,在将簇毛麦的优良抗病性基因转移给小麦的研究与应用方面已经取得了显著成效,如二倍体簇毛麦染色体6v上的抗白粉病基因pm21,染色体4v上的抗眼斑病基因pchdv和抗小麦梭条花叶病毒基因wssl(刘守斌等.2002;zhang et al. 1998)。到目前为止,小麦基因组中已定名抗白粉病基因30多个,其中在已被定位在特定染色体或染色体臂上的抗病基因中来源于簇毛麦pm21(6al/6vs)基因是目前最有效的抗白粉病基因之一。bieet al.(2007)对硬粒小麦-簇毛麦双倍体(2n=6x=42 aabbvv)进行辐射处理,结合基因组原位杂交(genomicin situhybridization,gish)发现,花粉辐射可以在高达72.1%的m1代植株中产生小麦-簇毛麦染色体易位。caoet al.(2009)比较了不同辐射剂量对花粉和雌配子的诱变效应,发现其中70%以上的易位可以通过回交传递给下一代。利用这套材料已筛选到140份结构变异体,建立了涉及1v~7v的染色体变异体库(张伟 2012),并从中选育出易位系t5vs·5dl(zhanget al. 2010)、t5vs·5al(zhang et al. 2010)、t1vs·1bl、t1vs·1ds、t1vl·1dl(zhanget al. 2014)和t2vs·2dl(zhanget al. 2015)。chen et al .(2008)通过辐照小麦-簇毛麦抗白粉病易位系t6vs·6al雌配子,获得涉及6vs小片段中间插入易位、末端易位和6vs缺失。chenet al.(2013)从辐射杂种中选育出2个稳定的小片段易位系,有望成为利用pm21的新种质。
随着细胞学鉴定技术发展,1993年mukai et al使用pas1和pas119.2为探针检测不同的染色体,由于使用重复序列的探针数量有限,小麦fish核型的分辨率仍然不能准确表达小的易位并且通过pcr扩增来制备重复序列的成本又过高,2009年jouve和cuadrado等人使用合成寡核苷酸作为探针提供了一种简便的染色体鉴定方法,可以同时用于靶向多个特定染色体或片段。beliveau(2013)设计了寡核苷酸复合物来描绘人类和果蝇染色体的特定区域。hanet al .(2015)开发寡核苷酸多重性以绘制黄瓜染色体的特定区域。单链寡核苷酸探针容易设计,合成和修饰,不仅降低了fish的成本,还增加了核型分辨率。wang(2013)开发了8种小麦寡核苷酸,每个寡核苷酸含有56-59个核苷酸。这些寡核苷酸探针产生比原始质粒克隆更多的信号。tang(2014)基于小麦和黑麦的六个串联重复开发了九种寡核苷酸,并且发现寡核苷酸与原始质粒克隆一样有效,但它们的使用更简单。两份报告表明,基于oligo探针的fish可以准确鉴定小麦及外源染色体。du et al.(2017)组配了探针套,寡核苷酸多重探针#4,构建了小麦染色体高清晰核型。
2. 研究的基本内容和问题
研究目标:对本实验室前期获得的8份小麦-簇毛麦异染色体系进行准确鉴定。
研究内容:
1、利用前人发表的探针套进行fish分析
3. 研究的方法与方案
研究方法: 首先利用寡核苷酸探针套#4(pas1-3,pas1-4,pas1-6,afa-3,afa-4,(aac)10,psc119.2-1和(gaa)10)进行oligo-fish,并进行核型分析;然后采用digoxigenin-11-dutp标记的簇毛麦基因组dna探针进行gish分析,以进一步确定外源染色体,明确每个单株的染色体组成和可能存在的染色体变异。
实验方案:包括剪根、根尖有丝分裂制片、fish、gish和核型分析,方法主要参照王丹蕊等(2017)。
可行性分析:实验用的探针来自前人发表的探针套#4,先通过oligo-fish和核型分析,再进行gish进行验证,以明确不同材料的染色体组成及可能存在的染色体变异。
4. 研究创新点
对前期未能准确鉴定的小麦-簇毛麦异染色体系进行分析,以了解这些材料的染色体身份及可存在的变异。
5. 研究计划与进展
2018.7-2019.1发根、移苗、fish和gish分析;
2019.2-2019.3对照片进行处理,进行核型分析;
2019.3-2019.5整理数据、开始撰写毕业论文;
