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长穗偃麦草(Elytrigia elongata,2n=10x=70)和中间偃麦草(Elytrigia intermedia,2n=6x=42)是普通小麦(Triticum aestivum,AABBDD,2n=6x=42)的两个重要野生近缘种,具有抗小麦锈病、黄矮病、赤霉病、白粉病等多种重要病害和大穗多花、抗低磷胁迫等许多优良性状。通过染色体工程方法创制普通小麦-偃麦草的易位系、代换系和附加系对于挖掘和利用偃麦草的优良基因改良小麦品种具有重要意义。 本文以11个来源于4个八倍体小偃麦(小偃693、小偃784、小偃7631和小偃78829)与普通小麦品种(农大340、西农928、DH5197、K35、邯6172、周麦18等)杂种F2为原始材料,通过自交或与济麦20、济麦22、衡观35等优良小麦品种杂交和回交获得F5、F6、 BC1F3或BC1F4代群体材料,然后进行抗条锈病鉴定,获得抗条锈病株系,再利用基因组原位杂交(GISH)技术对抗病株系进行染色体分析,筛选易位系、代换系和附加系材料。进而利用荧光原位杂交(FISH)和来源于二倍体长穗偃麦草的E染色体组特异的SNP标记进行染色体组成分析,以确定外源染色体或染色体片段的来源。获得了以下主要研究结果。 1、利用小麦条锈菌生理小种CYR33对大量的小麦-偃麦草杂种材料进行了苗期接种鉴定,获得了2346个对小麦条锈病免疫或高抗(反应型=0、0;或1)的株系。 2、分别以长穗偃麦草和中间偃麦草基因组DNA为探针的GISH技术对2346个高抗条锈病的小偃麦株系的染色体进行了染色体进行了GISH鉴定,获得了232个易位系,39个代换系和55个附加系。在232个易位系中,包括107小麦-长穗偃麦草易位系(80个端部易位系,4个中间插入易位系,23个整臂易位系)和125个小麦-中间偃麦草易位系(114个端部易位系,11个整臂易位系)。在39个代换系中,包括35个小麦-长穗偃麦草代换系和4个小麦-中间偃麦草代换系。在55个附加系中,包括38个小麦-长穗偃麦草附加系和17个小麦-中间偃麦草附加系。 3、利用FISH方法对56个小麦-长穗偃麦草的易位系进行了染色体组成分析,结果表明,在17个易位系中参与易位的小麦染色体为A组染色体(1A-7A),12个为B组染色体(3B,4B,6B和7B),27个为D组染色体(2D-7D)。进一步通过E基因组特异的SNP标记分析,明确了其中48个易位系中长穗偃麦草染色体臂或染色体片段的来源,其中易位染色体臂或染色体片段来自1E—7E染色体的易位系分别为1、5、4、4、6、15和13个。 4、通过FISH分析,确定了27个小麦-长穗偃麦草代换系中被代换小麦染色体的同源群归属,其中:A组染色体的代换系18个(1A,2A,3A,4A,6A和7A),B组代换系6个(1B,4B,6B和7B),D组代换系3个(2D和6D)。进一步通过SNP标记分析,确定了21个代换系中E组染色体的同源群,其中2E代换系4个,6E代换系5个,7E代换系3个,1E、3E、4E和5E代换系各1个,2E-6E重组染色体代换系2个,以及1E-7E、4E-7E和6E-7E重组染色体代换系各1个。 本文创制的高抗条锈病的普通小麦-偃麦草易位系、代换系和附加系材料可直接用于小麦品种的抗病性改良,同时对进一步挖掘偃麦草中的优异基因和研究染色体的种间转移及传递规律也有重要意义。