《基于面包小麦基因型的野生二粒小麦(二粒小麦亚种)导入系的农艺与遗传性状研究》

  • 来源专题:转基因生物新品种培育
  • 编译者: Zhao
  • 发布时间:2017-11-27
  • 在近东(地中海东部沿岸地区)肥沃新月环境条件的漫长演化史中,这也为野生二粒小麦(Triticum turgidum subsp. dicoccoides)积累了丰富的遗传多样性,并能够适应多种生物胁迫或非生物胁迫的环境条件。在人工农业生态系统中,野生驯化和后续选择的共同作用大大减少了栽培作物物种与野生祖先相比的遗传变异。野生二粒小麦基因库含有丰富的等位基因库,能够用于改善许多农业上重要的性状。于是,以面包小麦基因为模板,建立了一组高级的野生二粒小麦渗入系(ILs),其优点是结合了野生亲本的遗传多样性以及栽培品种的遗传特性。因此,基于田间评价结果,根据遗传背景将一组导入系小麦品种分为了不同的品系,而且每组新品系均在农艺学重要性状中表现出较高的表型差异。另外,通过方差分析(ANOVA)表明,绝大多数性状的等级遗传因子在大多数的遗传特性上的影响是显著的。类似地,通过已知性状的分子标记物的表征已经显示,来自不同遗传背景的导入系(IL)之间的遗传图谱不同。并且通过多变量主成分分析,揭示了植物生长状况与生殖特性之间的有趣关联,并且同样揭示了在这些特性中,一些遗传特性会对PC1和PC2中导入系(IL)的分布产生影响。此外,本文讨论了利用野生二粒小麦导入系(ILs)作为重新引入驯化过程中丢失的等位基因的表达工具及可能对小麦育种的影响。

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  • 《遗传发育所克隆出小麦新型广谱抗白粉病基因》

    • 来源专题:生物育种
    • 编译者:季雪婧
    •     小麦白粉病是威胁粮食安全的病害之一。当前,提高小麦的白粉病抗性尤其是广谱抗性,是小麦抗病育种领域的主要任务。野生二粒小麦是普通小麦的野生祖先种,经历了长期而复杂的环境演变,积累了丰富的遗传多样性,是现代小麦抗病遗传改良的宝贵资源。     中国科学院遗传与发育生物学研究所研究员刘志勇与赵玉胜团队采用图位克隆、PacBio长读长基因组重测序、突变体和转基因功能验证等方法,克隆到广谱抗白粉病基因Pm36。Pm36编码一个新型的具有跨膜结构域的串联激酶(WTK7-TM)蛋白。白粉菌多小种鉴定发现,WTK7-TM对我国不同生态区的所有测试的104个白粉菌生理小种均表现出免疫或高抗。研究发现,Pm36位点存在明显的基因组扩张和新基因产生现象。EMS突变体实验发现,WTK7-TM的两个激酶结构域和跨膜结构域对于抗病功能至关重要。体外磷酸化实验初步证实,串联激酶WTK7-TM的两个激酶结构域对于自磷酸化和底物磷酸化的能力均是必需的。进化分析显示,两个激酶结构域可能是通过重复形式产生,属于“丝氨酸/苏氨酸”类型激酶。亚细胞定位发现串联激酶WTK7-TM定位于细胞质膜。基因溯源分析发现,Pm36基因稀有地分布在野生二粒小麦的南部居群,未参与小麦的进化过程,且在现代小麦基因库中缺失。该研究采用分子设计育种,将Pm36基因导入我国小麦主产区主栽品种,创制出高产而抗病的小麦新种质ZKPm36,为培育广谱抗白粉病小麦新品种提供了基因资源、奠定了理论基础。4月10日,相关研究成果以A membrane associated tandem kinase from wild emmer wheat confers broad-spectrum resistance to powdery mildew为题,在线发表在《自然-通讯》(Nature Communications)上。研究工作得到国家重点研发计划、国家自然科学基金、河北省重点研发计划、海南省崖州湾种子实验室“揭榜挂帅”项目等的支持。
  • 《小麦属群体测序为小麦适应性研究提供了思路》

    • 来源专题:转基因生物新品种培育
    • 编译者:王晶静
    • 发布时间:2021-03-17
    • 该研究对小麦属和粗山羊草属的25个小麦近缘亚种群体进行全基因组测序,构建了小麦属全基因组遗传变异图谱(VMap 1.0)。来自小麦近缘种的复合基因渗入贡献了小麦基因组的4%~32%,极大地增加了小麦的遗传多样性,使其在世界范围内具有广泛的环境适应性。不同倍性、不同地域的小麦属品种,甚至整个禾本科作物,已经在长期的人工选择过程中在全基因组水平上产生了趋同进化的特征,在平行的选择事件中,共同受到选择的基因相对于随机条件下产生了2~16倍的富集,部分同源基因反复经历独立的人工选择,成为小麦在不同环境下塑造重要农艺性状、保持产量稳定的关键。这些结果表明了小麦作为一种全球作物的遗传必要性,利用适应性进化基因进行跨物种遗传研究,为加速小麦和其他作物的遗传改良提供了新的思路。