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                      “源于人工合成六倍體小麥的外源位點分布及功能注釋”在《Plant Physiology and Biochemistry》雜志上發表
                      2018-11-26 科技處 | 【 】【打印】【關閉

                        2018年6月28日,《Plant Physiology and Biochemistry》杂志在线发表了题为“The transfer to and functional annotation of alien alleles in advanced wheat lines derived from synthetic hexaploid wheat”的研究论文,该论文第一作者为我所曹东助理研究员,通讯作者为张怀刚研究员和刘宝龙研究员。

                        人工合成小麥與普通小麥的A、B、D染色體組同源,利用人工合成小麥爲“橋梁”,與普通小麥優良品種(系)雜交,進一步用優良品種(系)回交和頂交,在改良人工合成小麥攜帶的不利性狀的同時,可將位于人工合成小麥不同染色體位置的優良基因導入到普通小麥。利用人工合成小麥已培育了一批小麥新品種應用于小麥生産,如巴基斯坦的小麥新品種Lalma和KT-2010,墨西哥的Maravilla和西班牙的Carmona。在國內,利用源于CIMMYT的“硬粒小麥-節節麥人工合成小麥”,選育出了川麥38、川麥42、川麥43和川麥47等小麥新品種;利用中國圓錐小麥地方品種AS2255與中東節節麥AS60創制的人工合成小麥SHW-L1爲材料,選育出“蜀麥969”等優良新品種。國內外育種實踐證明,人工合成小麥有非常重要的育種價值,但其遺傳機制尚不明確。

                        论文对经过田间选择的293份人工合成六倍体小麦SHW-L1改良新品系及其亲本进行了DArT全基因组扫描分析。结果表明,经过人工选择的人工合成六倍体小麦改良新品系都含有外源位点,但每个品系所含有的外源位点是不同的。组合SCPD、SS7M、SSYZ含有的外源位点分别为1824 (17.4%)个、1786 (17.1%)个、1514 (14.5%)。在3个组合的新品系中,组合SSYZ中有一个品系含有的外源位点百分率最低,为6.97%。组合SCPD中有一个品系含有外源位点的百分率最高,为30.41%。3个组合外源位点的的传递率介于0-100%;3个组合中传递率均为0的外源位点有44个,传递率为均为100%的外源位点有2个,与千粒重和抗叶锈相关。通过对外源位点注释发现,13个标记具有蛋白功能,与产量及其相关性状相关。该项研究证明外源位点存在于经过人工选择的改良品系中,且这些位点与小麦产量或抗病性等性状紧密相关。

                       

                        1 284SHW-L1改良品系DArT標記分布   

                        注:圈I代表小麥21條染色體;圈II代表多態性DArT標記;圈III代表分布于組合SCPD中的外源位點;圈IV代表分布于組合SS7M中的外源位點;圈V代表分布于組合SSYZ中的外源位點。

                        ABSTRACT:The abundant genetic diversity in synthetic hexaploid wheat (SHW) can achieve breakthroughs in wheat genetic improvement, but little is known of the genetic mechanisms involved. In this study, three populations of advanced lines (totaling 284 individuals), derived from three top-crosses of SHW-L1 with different common wheat cultivars, followed by ten generations of artificial selection, were used to evaluate the transfer of alien alleles with 24872 Diversity Arrays Technology (DArT) markers. Only 1824, 1786 and 1514 DArT markers were needed to distinguish the alleles from SHW-L1 and the other common wheat parent in the populations SCPD, SS7M and SSYZ, respectively. The data clearly showed that all the advanced lines contained alien alleles from SHW-L1. The lowest percentage of alien alleles was 6.97% in an advanced line in population SSYZ, while the biggest was 30.41% in a SCPD advanced lines. The percentages of alien alleles at each locus ranged from 0% to 100% in all three populations. Forty-four alien alleles did not exist in all advanced lines, while two alien alleles were present in all advanced lines. Two of the 100% alien alleles were associated with thousand-grain weight and leaf rust resistance. Thirteen alien alleles were associated with grain yield, grain thickness and width, thousand-grain weight, grain weight/ear, plant height, grain weight, grain number, powdery mildew resistance, spikelet number per spike or yellow rust resistance. The research provided direct evidence of the existence of alien alleles in advanced lines and detected a number of valuable alleles related to wheat yield or disease resistance. More research is needed to analyze the functional mechanisms of these alleles, and to use these materials and alleles in wheat improvement.

                        https://doi.org/10.1016/j.plaphy.2018.06.037

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