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八倍体小偃麦混合基因组形成的遗传基础研究和小偃麦种质系的鉴定

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中间偃麦草(Thinopyrum intermedium，2n=6x=42，EeEeEbEbStSt或JJJSJSStSt)是进行小麦遗传改良的重要基因资源之一，利用其与普通小麦杂交育成的各种小偃麦种质系是转移偃麦草优异基因的重要桥梁材料。本研究利用细胞学、基因组原位杂交和分子标记分析的方法，对八倍体小偃麦混合染色体组的形成机理进行了探讨;综合利用形态学、细胞学、特异分子标记和基因组原位杂交技术，对选育的具有优良性状特点的小偃麦种质系鉴定，明确其主要的性状特点、细胞学特点和染色体构成特点。获得以下主要研究结果:
　　1.利用细胞学和基因组原位杂交技术(GISH)，对本实验室选育的10个八倍体小偃麦的根尖细胞(RTC)染色体数目、花粉母细胞减数分裂中期I(PMC MI)染色体构型及其外源染色体的构成特点等进行了分析。结果表明，八倍体小偃麦山农TE256、山农TE259、山农TE261、山农TE262、山农TE263、山农TE265、山农TE266、山农TE267-1、山农TE270和山农TE274等均在普通小麦全套染色体的基础上附加了14条中间偃麦草染色体，其外源染色体构成分别为2 St+8 JS+2 J+2 J-St、2St+8JS+4J、2St+8JS+2J+2 J-St、2 St+8 JS+2 J+2 J-St、2 St+8 JS+2 J+2 J-St、6 St+4 JS+2 J+2 J-St、4 St+6JS+2 J+2 J-St、2 St+8 JS+4J、2 St+8 JS+4J和4 St+6 JS+4 J，10个八倍体小偃麦附加的外源染色体组均由来自于中间偃麦草的不同染色体组的染色体构成的混合基因组，且多数为JS(Ee)和J(Eb)基因组的混合。
　　2.选用本实验室现有的5760对G-SSR、EST-SSR、STS和RAPD引物在中间偃麦草、二倍体长穗偃麦草、披萨偃麦草和拟鹅观草中进行中间偃麦草的多态性引物的筛选，并利用获得的中间偃麦草的多态性引物进一步在中间偃麦草、烟农15和三个供体种中进行全基因组扫描，筛选中间偃麦草各基因组（Ee、Eb和St基因组）的特异分子标记，分别得到440、430和430个中间偃麦草Ee、Eb和St的特异标记。利用全套中国春-长穗偃麦草双体异附加系和中国春-披萨偃麦草双体异附加系进行中间偃麦草Ee基因组和Eb基因组的特异分子标记的染色体定位，将142个和119个中间偃麦草Ee基因组和Eb基因组的特异分子标记定位在特定染色体上。获得的中间偃麦草基因组和染色体特异分子标记可用于基因定位、中间偃麦草染色体追踪、基因的转移和种质系的鉴定。
　　3.利用筛选到的中间偃麦草Ee(JS)、Eb(J)和St基因组的特异分子标记，对中间偃麦草、烟农15和10个八倍体小偃麦进行分析，筛选出八倍体小偃麦中的中间偃麦草染色体组（染色体）的特异分子标记，发现多数标记来自中间偃麦草的Ee和Eb基因组。进一步证明八倍体小偃麦中附加的中间偃麦草染色体为混合基因组，且多数为Ee和Eb基因组的混合，与原位杂交结果一致。结合基因组原位杂交和特异分子标记分析结果，明确了山农TE256、山农TE259、山农TE261、山农TE262、山农TE263、山农TE267-1和山农TE270中附加的中间偃麦草染色体为2Ee、4Ee、5Ee、6Ee、7Ee和5Eb;山农TE265中附加的中间偃麦草染色体为2Ee、5Ee、7Ee和5Eb;山农TE266中附加的中间偃麦草染色体为2Ee、4Ee、5Ee、7Ee和5Eb;山农TE274中附加的中间偃麦草染色体为2Ee、5Ee、6Ee、7Ee和5Eb。
　　4.对从中间偃麦草与小麦杂种后代选育的171份小偃麦种质系进行了鉴定，明确了63份小偃麦种质系的细胞学特点和主要性状特点，为其后续研究和利用提供了参考依据。在63份小偃麦种质系中，八倍体小偃麦45份，附加系2份、代换系16份。
　　5.对八倍体小偃麦山农TE256、山农TE265和山农TE267-1苗期的抗白粉病、抗旱和耐盐性鉴定结果证明，3个八倍体小偃麦具有抗白粉病、抗旱和耐盐等优良特性，推测其抗性来自于中间偃麦草。
　　6.利用基因组原位杂交和分子标记技术，鉴定明确了SN100109为小麦-中间偃麦草的双体异附加系，附加染色体为2Ee染色体，并将其携带的白粉病抗性基因定位到2Ee染色体上;SN0946为小麦-中间偃麦草的双体异代换系，其一对小麦2D染色体被1对2Ee染色体代换，并将其携带的白粉病抗性基因到2Ee染色体上。

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