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小麦野生近缘植物冰草(Agropyron cristatum(L.)Gaertn.,2n=28,PPPP)具有抗白粉病、条锈病、叶锈病、秆锈病和黄矮病,耐寒、耐旱,多花、多小穗和多分蘖等优良特性,是进行小麦改良的重要遗传资源。而小麦-冰草异源易位系作为小麦遗传改良的重要材料,对其进行分子细胞遗传学研究和优异基因评价,有利于更有效的利用冰草P基因组的优异基因。本研究以小麦-冰草2P异源二体附加系II-9-3为材料,利用60Co-γ电离辐照诱导产生小麦-冰草2P异源染色体易位,采用基因组原位杂交(GISH)、荧光原位杂交(FISH)、分子标记(EST-STS)以及形态学分析与农艺性状评价等方法,对易位材料进行小麦染色体部分同源群关系分析、抗病性和农艺性状调查等研究,为高效利用冰草2P染色体携带的优异基因进行小麦遗传改良奠定材料基础和提供科学依据。主要研究结果如下:1、冰草2P染色体结构变异体的诱导与GISH鉴定。首次利用60Co-γ电离辐照诱导小麦-冰草2P异源二体附加系产生异源易位植株并进行GISH鉴定,共获得39个小麦-冰草2P异源易位系,6个冰草2P染色体缺失系。39个异源易位系包括61条易位染色体,其中小麦-冰草2P小片段易位20个、大片段易位18个、整臂易位15个和中间插入易位8个;共产生69个易位断裂-融合位点,其中54个断点位于染色体臂,15个位于着丝粒区。这些不同类型易位系和缺失系的获得为利用冰草2P染色体上的优异基因改良小麦、以及研究2P染色体片段与不同小麦染色体易位的遗传与育种效应,提供重要的基础材料。2、小麦-冰草2P异源易位系的FISH鉴定。利用双色FISH-GISH二次杂交方法对28个小麦-冰草2P异源易位系中参与易位的小麦染色体进行鉴定,结果表明,冰草2P染色体与小麦染色体的重组涉及小麦A、B、D 3个基因组。确定小麦-冰草2P异源易位系涉及小麦1A、2A、3A、4A、5A、6A、7A、1B、3B、5B、7B、1D、3D、4D和6D共15条染色体。3、冰草2P染色体分子标记图谱的构建。利用83个来源于冰草P基因组EST序列的STS特异标记,对17个具有不同染色体片段长度和断裂位点的小麦-冰草2P异源易位系和3个冰草2P缺失系进行分析,将2P染色体划分为包括8个长臂区段和9个短臂区段在内的共17个特定区段,将83个EST-STS分子标记定位于冰草2P染色体特定区段,并进一步构建了冰草2P染色体分子标记图谱,为早期准确快速鉴别小麦-冰草2P易位系/缺失系衍生后代外源染色体和冰草中优异基因提供分子工具。4、冰草2P染色体携带抗白粉病新基因的染色体定位及易位系选育。用E09和E20混合生理小种对短臂易位系2P-43和6个涉及2P染色体长臂不同片段长度的易位系2P-35,2P-36,2P-122,2P-167,2P-173和2P-205的BC1F2群体进行成株期白粉病抗性鉴定,相关性分析结果表明,2P长臂整臂易位系2P-205以及分别携带冰草2P染色体长臂(0.47-1.00)L、(0.60-1.00)L的小片段易位系2P-173和2P-36的BC1F2后代中含有冰草2P染色质片段的植株均高抗白粉病,不含冰草2P染色质片段的植株均高感白粉病。短臂整臂易位系2P-43以及分别携带冰草2P染色体长臂(0.00-0.60)L、(0.86-1.00)L和(0.37-0.66)L的小片段易位系2P-35、2P-122和2P-167的BC1F2后代,无论其是否含有2P染色体片段均高感白粉病。由此将冰草2P染色体上携带的高抗白粉病新基因定位于2PL的0.66-0.86区段上,结合分子标记鉴定结果,在此区段上共筛选到20个冰草2P染色体特异的EST-STS分子标记。对于高抗白粉病的小麦-冰草2P异源易位系在小麦白粉病抗性育种中的有效利用以及2P染色体高抗白粉病新基因的进一步精细定位与克隆具有重要指导意义。5、冰草2P染色体携带抗叶锈病新基因的染色体定位。用叶锈菌混合生理小种对短臂整臂易位系2P-43和长臂整臂易位系2P-205的BC1F2群体进行成株期叶锈病抗性鉴定,相关性分析结果表明,2P长臂整臂易位系2P-205的BC1F2后代中含有冰草2P染色质片段的植株均对叶锈病免疫,不含冰草2P染色质片段的植株均高感叶锈病。短臂整臂易位系2P-43的BC1F2后代,无论其是否含有2P染色体片段均高感叶锈病。由此将高抗叶锈病新基因定位于冰草2P染色体的长臂上。对于高抗叶锈病的小麦-冰草2P异源易位系在小麦叶锈病抗性育种中的有效利用及抗叶锈病新基因的进一步精细定位与克隆具有重要意义。6、冰草2P染色体携带旗叶较小和小穗密度较高优异基因的染色体初步定位。对小麦-冰草2P长、短臂整臂易位系的BC1F2代进行农艺性状评价,多重分析结果显示,小麦-冰草2P长臂整臂易位系2P-205的BC1F2代含易位染色体植株的旗叶长和旗叶宽显著低于不含易位染色体的植株以及短臂整臂易位系2P-43的BC1F2代植株,表明控制旗叶较小的基因位于冰草2P染色体的长臂上。而长臂整臂易位系2P-205的BC1F2代易位株的小穗密度显著高于非易位株以及短臂整臂易位系2P-43的BC1F2代植株,表明控制小穂密度较高的基因也位于冰草2P染色体长臂上,为进一步利用冰草2P染色体上的优异株型新基因以及进行高产育种提供新的材料。