论文题目：小麦抗条锈病种质的鉴定及其抗性相关基因的差异表达和克隆
研究生姓名：曾兴权
专业名称：作物遗传育种
研究生类别： 博士
指导教师：吉万全教授 作物遗传育种
主席：
张改生教授 作物遗传育种
委员：
宋卫宁教授 作物遗传育种
陈耀锋教授 作物遗传育种
韦革宏教授 微生物分子生物学
张鲁刚教授 蔬菜种质资源改良与育种
答辩时间：2010年5月26日上午8：30
答辩地点：农学院作物育种平台
论文摘要：
本研究以西藏小麦种质资源和普通小麦－奥地利黑麦衍生系为材料，在条锈病抗性鉴定、种质资源的遗传多样性评价和小麦－黑麦免疫条锈病材料NR1121鉴定的基础上，以NR1121为主要研究对象，开展了SSH－cDNA文库构建、抗性相关基因表达谱分析和抗性相关新基因克隆等方面的研究，主要结果如下：
1．以136份西藏半野生小麦、119份西藏地方小麦品种和70份小麦-黑麦衍生系为材料，根据对条锈菌小种条中32(CY32)的抗性鉴定结果，筛选抗条锈病的西藏半野生小麦2份以及小麦－奥地利黑麦衍生系NR1121。利用内含子切接点引物（ISJ）和长随机引物的PCR分子标记技术分析遗传多样性。多态性丰富的ISJ标记较好的反应了西藏半野生小麦与西藏地方小麦品种之间遗传差异。
2．采用细胞学、C-分带、GISH、SSR、SCAR、STS和A-PAGE等方法对小麦－黑麦免疫条锈病的衍生系NR1121进行了鉴定。NR1121和奥地利黑麦对CY32免疫。NR1121形态学和细胞学稳定，2n=42=21Ⅱ；C-分带表明NR1121有一对奥地利黑麦的1R染色体；以奥地利黑麦总基因组DNA为探针的原位杂交结果显示，NR1121含有2条奥地利黑麦染色体；SCAR标记和STS标记表明，NR1121携带黑麦1R的遗传物质；A-PAGE结果显示，NR112在 区的Gli-B1位点具有黑麦特征带，说明NR1121含有黑麦1R遗传物质。鉴定结果表明，NR1121是一个免疫条锈菌小种CY32的小麦-黑麦1R二体异代换系，它携带的抗条锈病基因来源于奥地利黑麦。
3．采用SSH技术构建了CY32侵染NR1121苗期叶片（非亲和互作）SSH－cDNA文库。在正交文库中获得96条高质量EST序列，GenBank序列号为GO254150～GO254231、GR884577～GR884584和GT270714～GT270718。利用NCBI的BLASTX分析96条EST序列表明，78（81.2%）条EST找到同源性＞90%的蛋白，其中已知蛋白功能的EST序列50条，主要涉及代谢(12.8%)、能量（9.0%）、信号转导(6.4%)、抗病防御(16.7%)、转运(5.1%)、蛋白质合成加工与储藏（5.1%）、转录（5.1%）、细胞结构（2.6%）和免疫（1.3%）；未知功能的EST占35.9%。经文库比对，得到条锈病抗性相关蛋白22个，其中与抗病信号传导相关的蛋白5个，过敏性坏死反应（HR）体系表达蛋白1个，系统获得性抗性（SAR）体系病程相关蛋白13个以及SAR体系诱导防卫蛋白3个。
4．反交文库中获得69条高质量EST序列，GenBank序列号为GR884585～GR884652。69条EST分析表明，57（82.6%）条EST找到同源性＞90%的蛋白，已知蛋白功能的EST序列28条。主要涉及代谢(12.3%)、能量（14.0%）、信号转导(7.0%)、抗病防御(1.8%)、转运(5.3%)、蛋白质合成加工与储藏(5.7%)、细胞结构(3.8%)和免役(1.9%)；未知功能的EST占48.2%。经文库比对，得到条锈病抗性相关蛋白9个，其中与抗病信号传导相关的蛋白4个，HR体系表达蛋白1个，SAR体系病程相关蛋白3个，SAR 体系诱导防卫蛋白1个。
5．以酰基辅酶A合成酶和谷胱甘肽硫转移酶、脂转移蛋白和细胞色素P450、UPL2、丝氨酸/苏氨酸蛋白激酶SNT7、丝氨酸羧甲基转移酶和SAMDC等8个候选基因为研究对象，利用半定量RT-PCR和实时荧光定量PCR分析了条锈菌侵染后其在陕麦611（亲和反应）与NR1121（非亲和反应）中的表达模式。条锈菌侵染后，AcsA在非亲和反应与亲和反应中均于24hpi上调表达至最高水平，仅仅是表达量存在差异。GST、LTP2、CP450、UPL2、S/PKSNT7、SHMT和SAMDC基因在两类反应中的表达量和表达模式不同，在非亲和反应中24 hpi或48hpi上调表达至最高水平；而在亲和反应中延迟至96hpi或更晚上调表达、或者呈下调表达（UPL2、SAMDC）。正是由于转运与抗病信号转导类和病害防御类等7个候选基因在关键的24 hpi至48 hpi特异上调表达（非亲和反应），参与了小麦的抗条锈病反应。结果表明条锈菌侵染后24 hpi至48 hpi是小麦苗期（非亲和反应）抗性相关基因表达的关键时期，可能是构建垂直抗CY32小麦材料SSH-cDNA文库的最佳时期。
6．利用电子克隆、RACE和RT-PCR方法相结合，分别克隆了新的小麦腺苷甲硫氨酸脱羧酶（TaSAMDC2，GU016570）和丝氨酸/苏氨酸蛋白激酶SNT7基因（TaSNT7，GU574209）。利用VIGS体系分析了TaSNT7和TaSAMDC 2基因的功能，明确它们在小麦抗条锈病病程中的作用。对BSMV转染抗病植株后的转录物进行实时荧光定量PCR检测发现，BSMV-TaSNT7和BSMV-TaSAMDC2转染的小麦中检测到较低基因的转录物，证明TaSNT7基因和TaSAMDC2基因发生了沉默和部分沉默；小麦植株表型结果证实了TaSNT7基因参与了小麦的抗条锈病反应。
论文题目：小麦农家种白葫芦与大红头的抗白粉病基因遗传分析与分子标记
研究生姓名：赵宁娟
专业名称：作物遗传育种
研究生类别： 学历硕士
指导教师：吉万全教授 作物遗传育种
主席：
张改生教授 作物遗传育种
委员：
宋卫宁教授 作物遗传育种
陈耀锋教授 作物遗传育种
韦革宏教授 微生物分子生物学
张鲁刚教授 蔬菜种质资源改良与育种
答辩时间：2010年5月26日上午8：30
答辩地点：农学院作物育种平台
论文摘要：本研究以小麦农家种白葫芦和大红头为试验材料，在农艺性状调查、抗白粉病鉴定、高分子量麦谷蛋白电泳的基础上，进行白粉病抗性基因的常规遗传分析和SSR分子标记研究，揭示白葫芦与大红头抗白粉病基因的遗传效应和分子生物学特性，结果如下：
1．白葫芦植株较高，短勾芒，饱满度中等，不育小穗数少，白壳，红粒，抗白粉病。大红头植株高，长芒，饱满度中等，不育小穗数少，红壳，白粒，抗白粉病。经SDS-聚丙烯酰胺凝胶电泳（SDS-PAGE）分析，白葫芦麦谷蛋白亚基组成为N、7+8、2+12，大红头麦谷蛋白亚基组成为 1、7+8、2+12。
2．用高感白粉病品种陕优225和辉县红分别与白葫芦杂交，F1代表现高抗，F2代抗感植株比例分别为112∶38和118∶42。经χ2检验，符合3∶1的分离比例，表明白葫芦抗白粉病基因为显性单基因遗传。用208对小麦SSR引物筛选，只有1对引物Xgwm337在所有亲本和抗、感池之间扩增出与抗性相关的特征带。用Xgwm337对辉县红×白葫芦的F2代120个单株进行分析，结果经Kosambi公式计算，SSR位点Xgwm337与抗病基因的遗传距离为4.60cM。在此基础上，用引物Xgwm337对白葫芦×陕优225组合F2代125个单株进行验证分析，SSR位点Xgwm337与抗白粉病基因的遗传距离为4.65cM，结果与抗性调查结果相符。利用中国春缺体-四体系将与该抗白粉病基因连锁的标记定位于1D染色体上，暂命名为mlbhl。
3．用高感白粉病品种陕160与大红头杂交，F1代对白粉病均表现高抗，F2代抗感分离比例符合9∶7，表明大红头对白粉病的抗性由2对完全显性互补基因控制。用208对小麦SSR引物筛选，38对在亲本中表现多态性，其中1对引物Xgwm337在亲本和抗、感池之间扩增出与抗性相关的特征带，利用这对引物对大红头×陕160组合F2代145个单株进行验证分析，结果经Kosambi公式计算，SSR位点Xgwm337与该抗病基因的遗传距离为1.10cM。利用中国春缺体-四体将与该抗白粉病基因连锁的标记定位于1D染色体上。
论文题目：中国西藏半野生小麦遗传多样性研究
研究生姓名：刘胜利
专业名称：作物遗传育种
研究生类别： 学历硕士
指导教师：吉万全教授 作物遗传育种
主席：
张改生教授 作物遗传育种
委员：
宋卫宁教授 作物遗传育种
陈耀锋教授 作物遗传育种
韦革宏教授 微生物分子生物学
张鲁刚教授 蔬菜种质资源改良与育种
答辩时间：2010年5月26日上午8：30
答辩地点：农学院作物育种平台
论文摘要：西藏半野生小麦是中国西部特有的小麦种质资源之一。它的形态学特征与普通小麦不同，具有色壳、脆穗和难脱粒等特点，并具有抗寒、耐瘠薄和抗穗发芽等潜在的利用价值。西藏半野生小麦品种具A、B和D染色体组的异源六倍体，是小麦的初级基因库，从这些材料向栽培小麦转移基因并不需要特殊的技术和手段，一般可通过杂交和重组等常规育种手段加以利用，因此，研究西藏半野生小麦有益基因资源对现代小麦品种改良具有重要意义。本研究以142份西藏半野生小麦品种为试验材料，通过农艺性状、储藏蛋白及STS分析，在不同层次了解西藏半野生小麦的遗传多样性，发掘有利用价值的优异种质，为小麦品种的进一步研究、利用及作物品种改良提供基础材料和理论基础。
1. 对所有供试材料进行农艺性状遗传多样性分析，主要分析了四种农艺性状，分别是株高、穗长、穗粒数和千粒重。株高方面，以高秆类型居多，平均株高121cm左右；穗长变异幅度6cm～19cm,平均穗长为11.5cm；粒穗数变幅在36～94粒之间，平均每穗粒数为66.6粒；千粒重变幅范围为17.4g～55.1g，平均为32.3g。对所有供试的142份材料的四个农艺性状的多样性指数进行平均，其中穗长的多样性指数最大（H?=1.998）、下来依次为粒穗数（H?=1.968）、株高（H?=1.908）和千粒重（H?=1.624）。
2. 采用SDS-PAGE方法对供试的142份西藏半野生小麦品种的高分子量谷蛋白等位基因变异进行研究，Glu-1位点共检测到12种等位基因变异，其中Glu-A1位点2种，Glu-B1位点5种，Glu-D1位点5种，亚基null、7+8、2+12在各自的位点上出现频率最高，分别达到了97.18％、80.28％、91.55％。共出现了12种亚基组合类型，null/7+8/2+12亚基组合频率高达73.24%。
3. 通过对142份供试材料进行醇溶蛋白谱带类型分析，α、β、γ和ω4个区间有着丰富的遗传多样性。其频率变异的范围分别为1.408~31.690、0.704~38.732、1.408~34.507和2.817~29.577；多样性指数从高到低依次为：α>β>γ>ω；各材料间的遗传相似系数变化在0.583~0.965之间。
4 利用10对STS引物分析136份西藏半野生小麦的低分子量谷蛋白亚基Glu-B3的遗传多样性，以明确西藏小麦低分子量谷蛋白亚基的Glu-B3位点分布。结果显示：（1）西藏半野生小麦在Glu-B3位点等位基因为6种，且出现频率最高的为Glu-B3c（占总数的88.24%），出现频率最小的分别为Glu-B3i（16.91%）。（2）西藏半野生小麦在Glu-B3位点有31种组成类型，其中组成类型c出现的频率最高，占总数的17.65%。（3）西藏半野生小麦在Glu-B3位点遗传遗传多样性指数为1.8108。
论文题目：冬小麦新种质N0238D矮秆性状遗传研究及SSR分析
研究生姓名：韩静然
专业名称：种子工程
研究生类别： 学历硕士
指导教师：吉万全教授 作物遗传育种
主席：
张改生教授 作物遗传育种
委员：
宋卫宁教授 作物遗传育种
陈耀锋教授 作物遗传育种
韦革宏教授 微生物分子生物学
张鲁刚教授 蔬菜种质资源改良与育种
答辩时间：2010年5月26日上午8：30
答辩地点：农学院作物育种平台
论文摘要：本研究利用形态学和分子标记的方法对冬小麦新种质N0238D 的矮秆基因进行了遗传规律的分析和定位。结果如下：
1 对N0238D 进行农艺性状调查发现，该材料具有矮秆（54.00cm）、大穗、中早熟的特点，且经鉴定，N0238D 对小麦条锈病流行小种和陕西省白粉病菌混合菌系表现高抗至免疫，籽粒白色、角质，是一个综合性状较好的小麦矮秆亲本材料。在小麦遗传改良中具有重要的利用价值。
2 用高秆品种阿勃、中国春与N0238D杂交，并用N0238D回交，F1代株高分别接近和稍高于中亲值，F2代株高分离为矮秆、半矮秆、高秆三种类型，分离比例均为1:2:1；BC1F1代矮杆植株和半矮杆植株的分离比例均符合1:1，结果表明，N0238D 的矮秆性状由1 对主效隐性基因控制。苗期外施赤霉酸表明，该矮秆种质为赤霉酸不敏感型。
3 选用243 对SSR 引物，以亲本DNA 为模板初步筛选多态性引物，并结合BSA 法选出5对能扩增出稳定特异片段的SSR 引物，进一步对143（N0238D/ 中国春）和166（N0238D/ 阿勃）个F2 单株进行进行SSR 分析，在4B 染色体上得到一个与矮秆基因连锁的SSR 标记Xgwm 251 ，遗传距离为14.5cM 。并推测此基因为新基因。其余3个SSR 标记 Xwmc 59、xgwm 272和xgwm 337 可能与微效控制矮秆基因的位点有关。
论文题目：普通小麦-黑麦抗病衍生系的分子细胞遗传学研究
研究生姓名：赵毓
专业名称：作物遗传育种
研究生类别： 学历硕士
指导教师：吉万全教授 作物遗传育种
主席：
张改生教授 作物遗传育种
委员：
宋卫宁教授 作物遗传育种
陈耀锋教授 作物遗传育种
韦革宏教授 微生物分子生物学
张鲁刚教授 蔬菜种质资源改良与育种
答辩时间：2010年5月26日上午8：30
答辩地点：农学院作物育种平台
论文摘要：小麦近缘属中蕴藏着丰富的遗传变异，是小麦遗传改良中有益基因的重要来源。黑麦是最早、也是最成功地用于改良小麦的近缘植物之一，本研究综合运用形态学、细胞学、分子生物学等方法对普通小麦-黑麦衍生系N9817和N9820进行了研究。结果如下：
1. 经根尖体细胞有丝分裂染色体计数及花粉母细胞减数分裂染色体构型观察，N9817和N9820都为：2n=42=21II；
2．N9817和N9820叶片长均小于亲本，叶片宽均大于亲本；小穗数少；每穗粒数较多；
3．N9817和N9820经抗病性鉴定，对白粉病和条锈病均免疫；
4. 经对N9820和阿勃二体杂交F1代的PMC MI分析，其染色体构型为20个二价体和两个单价体，即2n＝20II＋2I，说明N9820为小麦-黑麦二体异代换系；
5. 经SSR分析，黑麦特异引物TSM461和TSM621均可在N9817中扩增出黑麦约120bp、150bp的特异带。由于引物TSM461和TSM621都定位在黑麦的1RS染色体上，而1RL上的引物未能扩增出特异带，说明N9817可能为小麦-黑麦1BL/1RS易位系；
6. 经SSR分析，黑麦特异引物WMS44c在N9820中能稳定扩增出140bp的黑麦特异片段，黑麦特异引物WMS44c定位在黑麦的6R染色体上。小麦引物Xwmc487、Barc24 、Cfd49、Barc5可在小麦-黑麦衍生系N9820中分别扩增出特异带180bp、320bp、450bp、120bp的片段大小，由于小麦引物Xwmc487和Barc24分别定位在普通小麦的染色体6B的长短臂上，小麦引物Cfd49和Barc5分别定位在普通小麦的染色体6D的长短臂上。所以进一步说明了，小麦―黑麦衍生系N9820中含有小麦的6B、6D染色体，但在所有引物中却未能扩增出6A上的特异带。通过测配分析以及黑麦特异微卫星引物WMS44c扩增出的结果，综合分析表明小麦-黑麦衍生系N9820中的6A染色体被黑麦6R 染色体代换，故N9820是6A/6R二体异代换系；
7．高分子量麦谷蛋白亚基分析表明：N9817高分子量亚基组成（1，14+15，2+12）同母本相比较多了亚基14+15，亚基14+15则来源于父本；N9820高分子量区的带型（1、14+15，2+12），其中亚基1、2+12来源母本，亚基14+15来源于父本。
