百萨偃麦草染色体2EbS、5Eb和6Eb结构变异体的诱致与鉴定

百萨偃麦草（Thinopyrum bessarabicum L?ve）是小麦改良的重要遗传资源。前期研究发现其染色体2EbS、5Eb和6Eb分别携有百萨偃麦草光周期反应、矮秆、多分蘖和耐盐等利于小麦产量和耐逆性改良的基因，并筛选出107个染色体（臂）专化标记用于这些基因的辅助选择。本项目拟利用普通小麦中国春Ph基因突变体ph1b、中国春-柱穗山羊草杀配子染色体3C附加系和电离辐射，诱致以中国春为背景的涉及染色体2EbS、5Eb和6Eb的区段易位和缺失系；通过DNA重复序列FISH和分子标记分析，筛选用于准确鉴定各类变异体的细胞学和分子标记，构建百萨偃麦草染色体FISH核型，并据此对变异体进行分类，获得涉及三条染色体（臂）的、覆盖不同区段的系列结构变异体；通过耐盐鉴定和农艺性状评价，筛选携有目的基因的小片段易位系，定位目的基因所涉及的染色体区段、构建相应的标记物理图谱并培育小麦新种质。

如何高效诱致和准确鉴定百萨偃麦草染色体变异体是有效转移和利用其有利基因的前提。研究对携有目标性状基因的染色体2Eb、4Eb、5Eb和6Eb进行了系统研究。利用克隆或筛选出的3个重复序列探针建立了与小麦7个部分同源群染色体相对应的百萨偃麦草FISH核型；首次将广泛应用的物种特异重复序列pSc119.2和pAs1成功开发为寡聚核苷酸（oligos）探针，并通过优化探针长度和标记方法，筛选出20多个oligos可以高效涂染小麦等染色体；通过染色体分拣和高通量测序结合比对分析，开发出7个百萨偃麦草特异oligos；建立了基于oligos染液的简单快捷、经济有效的染色体涂染方法。通过RNA-seq，获得了百萨偃麦草转录组序列，开发出310多个百萨偃麦草染色体特异分子标记，建立了开发小麦亲缘物种染色体特异标记的新方法。综合自发易位、ph1b基因、杀配子染色体和电离辐射诱导，创造了涉及2Eb、4Eb、5Eb和6Eb的各类染色体结构变异体340多个，从中选育出稳定传递的变异体97个，包括端体、大片段易位、整臂易位、小片段易位、中间插入易位、等臂染色体和缺失等，其中21个易位系分别携有百萨偃麦草蓝粒、矮秆、大穗、硬度、光周期反应等基因，T2BL.2BS-2EbS具有增加穗长、粒数和分蘖以及耐穗发芽效应，通过与栽培品种杂交，转育出8个大穗和多粒新株系。基于RNA-seq的标记开发和对小麦和黑麦等标记的筛选，共鉴定出2Eb、4Eb、5Eb和6Eb特异分子标记457个。利用这些标记和部分染色体变异体，共构建了三条染色体物理图谱，分别为包含101个标记和24个区段的4Eb图谱，其中蓝粒基因BaThb精细定位于4EbL-11；包含76个标记和8个不同区段的5Eb图谱，将硬度基因ThbPina和ThbPinb定位于5EbS-1，并开发出2个CAPS标记；包含58个标记和9个区段的6Eb图谱，其中ThbStpk基因定位于6EbS-2；初步分析了2Eb、4Eb、5Eb和6Eb与小麦、水稻和短柄草染色体的共线性；同源克隆了百萨偃麦草光周期反应基因ppd-Eb1、硬度基因ThbPina、ThbPinb和耐盐相关基因ThbGSK、ThbHKT1。已发表论文4篇，其中SCI论文2篇，申请专利2项，提交会议摘要2篇，培养毕业研究生6名。研究为染色体工程提供了新的工具、为小麦遗传改良提供了新种质。