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粗穗披碱草1H~tS染色体的蛋白质二硫键异构酶基因CAPS标记



全 文 :书麦类作物学报 2013,33(3):409-415
Journal of Triticeae Crops
网络出版时间:2013-04-26
网络出版地址:http://www.cnki.net/kcms/detail/61.1359.S.20130426.0948.012.html
粗穗披碱草1HtS染色体的蛋白质
二硫键异构酶基因CAPS标记
收稿日期:2012-12-16   修回日期:2013-02-03
基金项目:国家自然科学基金项目(31171542,31201203);中国博士后科学基金项目(Y02006023601261);中央高校基本科研业务
费项目(ZYGX2011J095)。
作者简介:宫文萍(1988-),女,在读硕士,从事植物分子遗传学研究。E-mail:gongwenping911@126.com
通讯作者:杨足君(1971-),教授,从事小麦分子细胞生物学研究。E-mail:yangzujun@uestc.edu.cn
宫文萍,刘 成,李光蓉,周建平,杨足君
(电子科技大学生命科学与技术学院,成都610054)
摘 要:中国春-粗穗披碱草罗伯逊1Ht S·1BL易位系高抗小麦条锈病、叶锈病和白粉病。为了获得抗
病小片段易位系,用中国春ph1b基因缺失突变体对1Ht S·1BL进行了诱导,获得了大量诱导后代。本研究
用位于小麦1DS染色体的87个EST-STS标记对中国春、粗穗披碱草和1Ht S·1BL易位系进行分析,未发现
多态性标记。对其中扩增较好的引物BE444859的PCR产物进行随机克隆测序,获得了14个序列,与已发表
的小麦蛋白质二硫键异构酶基因序列具有97%以上的同源性,14个序列均包含3个外显子和2个内含子。
限制性酶切位点分析表明,仅2个序列含有HaeIII酶切位点。验证实验结果表明,BE444859/HaeIII组合可
以在供试材料中获得多态性。进而用BE444859/HaeIII对一套中国春-粗穗披碱草附加系和151株诱导后代
材料进行分析,结果显示,特异多态性条带仅出现在含1Ht S的材料中;68株后代材料均可扩增出多态性带。
因此,BE444859/HaeIII可以作为粗穗披碱草蛋白质二硫键异构酶基因CAPS标记,用于检测小麦背景中的
1Ht S染色体。本研究揭示当杂交亲本间无直接PCR多态性而又需要建立标记时,发展CAPS标记是行之有
效的方法。
关键词:粗穗披碱草;分子标记;蛋白质二硫键异构酶基因
中图分类号:S543+9;S330    文献标识码:A    文章编号:1009-1041(2013)03-0409-07
Cleaved Amplified Polymorphic Sequence(CAPS)Marker for Protein Disulfide
Isomerase Gene Located on Elymus trachycaulus 1HtS Chromosome
GONG Wen-ping,LIU Cheng,LI Guang-rong,ZHOU Jian-ping,YANG Zu-jun
(School of Life Science and Technology,University of Electronic Science and Technology of China,Chengdu 610054,China)
Abstract:Chinese Spring-Elymus trachycauls Robertsonian 1HtS·1BL translocation line is highly re-
sistant to wheat yelow rust,leaf rust and powdery mildew.In order to obtain disease-resistant smal
chromosome segment translocation,1HtS·1BL was induced by Chinese Spring ph1bgene mutant,
and a plenty of offspring are obtained.Development of molecular marker specific for chromosome
1HtS wil be helpful for offspring selection.In order to achieve this goal,PCR were performed on
Chinese Spring,E.trachycaulus and 1HtS·1BL translocation using 87pairs of EST-STS primers
from EST sequences on wheat 1DS chromosome,however,no polymorphism was found.PCR prod-
ucts from marker BE444859were randomly cloned and sequenced.As a result,14sequences,inclu-
ding two introns and there exons each,were obtained.The similarity between these 14sequences and
published wheat protein disulfide isomerase gene sequence is higher than 97%.Verification of PCR u-
sing Chinese Spring,E.trachycaulus,1HtS·1BL translocation,a set of Chinese Spring-E.trachy-
caulus additions and151induced offsprings showed that(1)the specific band only existed in material
possessing 1HtS chromosome,and(2)the target band was amplified in 68offsprings.Therefore,
BE444859/HaeIII combination could be used as a CAPS marker of protein disulfide isomerase gene for
detecting E.trachycaulus 1HtS chromatin in wheat background.The results indicated that develop-
ment of CAPS marker is useful when no direct PCR polymorphism is present between cross parents.
Key words:Elymus trachycaulus;CAPS marker;Protein disulfide isomerase gene
  小麦锈病和白粉病是小麦生产的主要病害,
其发病面积大、常常造成小麦严重减产甚至绝
收[1]。小麦族近缘物种通常具有对小麦病害的优
异抗性,因此,从这些物种中挖掘抗病新基因并将
其导入小麦背景中,从而增强我国栽培小麦的抗
病性,对小麦生产乃至国家粮食安全具有重要意
义[2]。粗穗披碱草(Elymus trachycaulus,2n=
2x=28,基因组为StSt Ht Ht),是披碱草属一个具
有优异抗性的物种,其高抗大麦黄矮病和小麦梭
条花叶病[3]、小麦白粉病[3]、叶锈病[3-5]和秆锈
病[3],开展该物种的优异基因向小麦中转移将有
助于小麦抗病育种。
Smith[6]于1942年开始将粗穗披碱草染色体
向小麦的导入工作,但是之后的报道称这些杂交
并没有成功[7]。1983年,Sharma[8]开始了同样的
导入工作,通过胚拯救技术获得了一批小麦-粗穗
披碱草杂交后代材料。之后,Gil 等[3]、Morris
等[9]和Jiang等[10]分别从这批珍贵材料中筛选并
鉴定出了小麦-粗穗披碱草附加系、代换系、易位
系和端体系等材料。随后,Friebe等[4-5]又对这批
材料进行了抗叶锈病鉴定,结果发现罗伯逊易位
系1HtS·1BL中含有一个抗美国堪萨斯州叶锈
菌生理小种的新基因,被命名为Lr55。
笔者等对小麦-粗穗披碱草1HtS·1BL易位
系进行了多种病害的抗病性鉴定,发现该材料不
仅对美国堪萨斯叶锈菌生理小种表现近免疫,而
且对我国当前流行的5个叶锈菌生理小种09-9-
1441-1、09-9-1426-1、09-7-922-1、09-7-949-1 和
09-9-1505-1也表现近免疫(待发表资料)。此外,
该易位系还对四川省条锈菌混合生理小种和白粉
菌混合生理小种均表现优异抗性(近免疫),因而,
其基因组可能还含有抗叶锈病和白粉病新基因,
是不可多得的珍贵资源,值得利用染色体工程方
法对该易位系进行诱导,获得抗病的小片段易位
系应用于我国小麦育种中。笔者等以该易位系与
中国春ph1b基因缺失突变体杂交回交,获得大量
后代材料,需要利用分子标记进行筛选。因此,本
研究拟开发粗穗披碱草1HtS分子标记,用于后
代的筛选和鉴定工作。
1 材料与方法
1.1 材 料
供试材料全部列于表1。序号为1~21的供
试材料均由美国堪萨斯州立大学Bernd Friebe教
授惠赠。小麦绵阳11(MY11)、安岳排灯麦(AY-
PDM)和光头小麦 (J-11)由 本 实 验 室 保 存。
TA5072/CSph1b//CSph1b BC1F1 材料为中国
春-粗穗 披 碱 草 1HtS·1BL 罗 伯 逊 易 位 系
TA5072(以下简称1HtS·1BL)和中国春ph1b基
因缺失突变体杂交后的回交F1 代。
1.2 实验方法
1.2.1 DNA的提取
DNA的提取参照文献[11]。
1.2.2 PCR条件和酶切反应
根据已经登录的小麦 EST(http://www.
ncbi.nlm.nih.gov/genbank/)设计引物。PCR
反应条件和酶切反应条件参照文献[12]。
1.2.3 扩增产物的克隆、测序以及序列比对
扩增产物的克隆、测定及序列比对方法参照
文献[11]。
2 结果与分析
2.1 引物的设计与PCR筛选结果
根据已发表的小麦1DS染色体EST设计合
成了87对EST-STS引物,对中国春、粗穗披碱草
和1HtS·1BL进行PCR分析,结果显示,87对
引物中,23对引物没有在供试材料中获得扩增,
原因可能是设计的引物不特异或退火温度不适合
等造成的。其余64对引物均在供试材料中分别
扩增出单条DNA带,且同一引物在供试材料中
扩增分子量一致,因而,无法直接获得多态性。64
对引物中,37对扩增效果较好,即可以在供试材
·014· 麦 类 作 物 学 报                  第33卷
料中扩增出明显的条带,剩余27对引物扩增效果
相对较差。扩增较好的37对引物及其染色体定
位情况列于表2。
表1 研究所用的供试材料
Table 1 The materials used in this study
序号 编号 物种 序号 编号 物种
1 PI 531690 粗穗披碱草 14 TA7581 中国春-粗穗披碱草5StS单体附加系
2 CS 中国春 15 TA7582 中国春-粗穗披碱草5St L单体附加系
3 TA7552 中国春-粗穗披碱草1Ht附加系 16 TA7558 中国春-粗穗披碱草6Ht附加系
4 TA5072 中国春-粗穗披碱草1HtS·1BL易位系 17 TA7559 中国春-粗穗披碱草7Ht附加系
5 TA7553 中国春-粗穗披碱草1HtS端体附加系 18 TA7560 中国春-粗穗披碱草7HtS端体附加系
6 TA7554 中国春-粗穗披碱草1Ht L端体附加系 19 TA7561 中国春-粗穗披碱草7St L端体附加系
7 TA7556 中国春-粗穗披碱草1St附加系 20 TA136 一粒小麦
8 TA7577 中国春-粗穗披碱草1St L端体附加系 21 TA10543 圆锥小麦
9 TA5532 中国春-粗穗披碱草T2HtS.5Ht L附加系 22 MY11 绵阳11
10 TA7557 中国春-粗穗披碱草5Ht附加系 23 AYPDM 安岳排灯麦
11 TA7578 中国春-粗穗披碱草5HtS端体附加系 24 J-11 光头小麦J-11
12 TA7579 中国春-粗穗披碱草5Ht L端体附加系 25 L1-L151 TA5072/CSph1b//CSph1bBC1F1材料
13 TA7580 中国春-粗穗披碱草5St单体附加系
2.2 序列的克隆与分析
为了对1HtS·1BL/CSph1b//CSph1b杂交
后代进行筛选,必须建立粗穗披碱草1HtS染色
体分子标记。而利用常规PCR无法直接达到目
标。因此,必须考虑其他方法来发掘1HtS染色
体分子标记。我们对扩增较好的引物BE444859
的PCR产物进行随机克隆测序,获得了14个序
列,NCBI登录号分别为KC330202~KC330215。
KC330214和KC330215来自中国春小麦,KC330202
~KC330213来自1HtS·1BL。其中,KC330202、
KC330203、KC330206、KC330208、KC330209、KC
330211~KC330213和KC330215的长度为682bp;
KC330207、KC330210和KC330214的长度为684bp;
KC330204和 KC330205的长度为658bp。将这14
个序列逐一输入NCBI进行BLAST,结果发现,它
们均与已发表的小麦蛋白质二硫键异构酶基因一
段包含3个外显子和2个内含子的序列具有
97%以上的同源性。这14个序列编码的氨基酸
序列完全相同,与已发表的小麦蛋白质二硫键异
构酶基因编码的部分氨基酸序列100%同源。因
此,本研究克隆到的序列属于小麦或粗穗披碱草
蛋白质二硫键异构酶基因序列。
将这14个序列输入DNAMAN进行序列比
对,结果发现,它们之间的同源性高达97.24%。
其中,KC330203 和 KC330206 序列同源性为
100%(记为第一类);KC330214、KC330207和
KC330210序 列 同 源 性 为 100% (第 二 类);
KC330202、KC330208、KC330209、KC330211-
KC330213和KC330215序列同源性为100%(第
三类);KC330204和 KC330205序列同源性为
100%(第四类)。第一类和第三类序列之间的同
源性为99.98%,仅存在一个核苷酸差异,即第
274位核苷酸分别为 A或G(图1);第二类和第
三类序列之间的同源性为95.93%,有24个核苷
酸差异,这些差异多为单核苷酸差异(图1);第四
类与前三类之间的同源性为95.97%,有20多个
核苷酸多态性位点。与前三类序列相比,第四类
序列在其内含子区171~195位核苷酸处有一个
长度为24bp的序列缺失(图1)。
2.3 粗穗披碱草1HtS染色体序列的推测依据与
验证
将四类序列分别输入 Molecular tookit网站
(http://www.vivo.colostate.edu/molkit/)进
行限制性酶切位点分析,将分析结果输入到Ex-
cel,对其酶切位点进行比对分析,屏蔽相同的酶
切位点,最终发现,仅KC330204和KC330205在
核苷酸410~414位含有 HaeIII酶切位点(图1
中箭头所示)。
本研究克隆了四类序列。因为中国春是含有
A、B、D染色体组的六倍体小麦,而中国春-粗穗
披碱草1HtS·1BL罗伯逊易位系中又含有1HtS
染色体,因此,这四类序列可能分别来自小麦
1AS、1BS、1DS和粗穗披碱草1HtS染色体。因
为小麦1A、1B、1D染色体组具有较1Ht染色体
·114·第3期       宫文萍等:粗穗披碱草1Ht S染色体的蛋白质二硫键异构酶基因CAPS标记
表2 本研究中在供试物种中扩增较好的37对引物及其相关信息
Table 2 Relevant information of 37pair of primers which has better amplification in material
tested than other primers tested in this study
EST序列 引物序列 染色体位置 EST序列 引物序列 染色体位置
BE591601 F
:GGGCATTATGGTTGGACATC
R:GCAGTAGGGCCTGTGTTAGC C-1DS3-0.48 BE442721
F:TATCTTGCAATGGGTGGTCT
R:GATGGTGATGAGGAGGCACT 1DS5-0.70-1.00
BE446642 F
:CGGGAGGAAGAGGTACTGGT
R:GCCCATGGATGATAGAAAGG C-1DS3-0.48 BE586140
F:GATCCTCGTGATGCTGATGA
R:GCCCAATGACCATCAATACC 1DS5-0.70-1.00
BE444859 F
:TTTCTGGCTACCCCACAATC
R:GTCAAAGGTTTCCTCGGTCA C-1DS3-0.48 BE500570
F:GCAACTTCCTGGTATAACCA
R:GAGGCCACATTTTGACCTGT 1DS5-0.70-1.00
BE489692 F
:GCCTTGGACTGGGACAGTAA
R:ACAGGTGTCTTTGCATGCTG C-1DS3-0.48 BF291891
F:CATGGACATCGACAAGATCG
R:GAGCTCCGTCGATATGAAGC 1DS5-0.70-1.00
BE443071 F
:GAAGAGAAGGCAACGACCTG
R:GCCCTCTCCTTTGAATTTCC C-1DS3-0.48 BE422980
F:TGCAACACCAATGACCTGAT
R:CAGTGTGCAGCCATCCATAC 1DS5-0.70-1.00
BG262410 F
:TCAGCTGGTTGTGTTCTTGC
R:GGAGGCATTTTCTTGTGGAA C-1DS3-0.48 BE500827
F:ACGTGTACAAGGCCAAGACC
R:CCTTAGATGCTGCTCGGGTA 1DS5-0.70-1.00
BE399929 F
:TATGGTGCAAGGCACAGGTA
R:GGCACAGCCATGAGACAATA C-1DS3-0.48 BG262870
F:CCTGCTGCTAGCACATGAAG
R:GCTTCTAGCGTTCAGCTTCC 1DS5-0.70-1.00
BE425354 F
:CAAACCCTAAATCGCCAGTC
R:ATGCAAGCCAATTCTTCCTG C-1DS3-0.48 BG313350
F:GAAGGCATCCGTATCCAAAA
R:CGAGGAGAGCAACAACAACA 1DS5-0.70-1.00
BE403553 F
:CCACGACTGCTTTCCTCAG
R:GCGGCAGGTCGTAGAAGTAG C-1DS3-0.48 BE606926
F:CAGCCAATAACGATCGACAG
R:CCTGGCCTTCCTCACTGTT 1DS5-0.70-1.00
BE426701 F
:GACCAAAATGGCGATGAGAT
R:GCATCCTTCTCCTGTTCGAG 1DS1-0.59-0.70 BE500541
F:GTCATCCCCCTCCTCAAGAT
R:TCAACCTCAACATTGTCACCA 1DS5-0.70-1.00
BF201704 F
:TCATCAGCAAAGCACTGGAC
R:TACCACGAGGATCACCATGA 1DS1-0.59-0.70 BE445525
F:GCTCCAGCAGCTAAAGCAGT
R:GTAACCCAGGACCTTGCGCA 1DS1-0.59-0.70
BE494076 F
:TATCGGCGCTTATCTCTGCT
R:AAGGTGCCTGACTTGACCAC 1DS1-0.59-0.70 BG604768
F:TCTCAACTCCCAAACGTTCC
R:CCATGGTCATTGACAACCTG 1DS1-0.59-0.70
BE423905 F
:TACAGGCACAGTCGTGCATA
R:CGAAGTTCTTCAAGGGCAAG 1DS3-0.48-0.59 BG263575
F:GATGGCCAGTGATGAGGATT
R:CTGCTTTTTGTGGGTGATGA 1DS1-0.59-0.70
BG262247 F
:GCAAGCTGACTCGACCCTAC
R:ATGGCACTGGCTCCAATAAC 1DS3-0.48-0.59 BE590674
F:AAGGTATTCCTCCAGCAGCA
R:GAGGTTGGTTCAAACCCTGA 1DS5-0.70-1.00
BG607503 F
:AAACATTGCGCCCTATAACG
R:TCCCAATTCCTCTCCAACTG 1DS3-0.48-0.59 BE404740
F:ATGTGACACCAGACGTGGAA
R:TGCTCCAGAATGAATGCAAG 1DS5-0.70-1.00
BG263263 F
:TGAACATGATTGCTGCTGGT
R:CACCATCTTCTCTCCCTCCA 1DS3-0.48-0.59 BF482663
F:GACATCCTCTCCTCGCACTC
R:CTTGTTCTCCGGGTTGTTGT 1DS5-0.70-1.00
BE443007 F
:AACGTGCTCCTCACTCGTTT
R:GGATGGTCTGCAAGGAAAAA 1DS5-0.70-1.00 BE499711
F:GGAGCTCGGTGTAGCAGAAC
R:TTCGAGAAGCCCGTAGATGT 1DS5-0.70-1.00
BE444890 F
:GTCGCTGATGGGTACACTGA
R:GAACAAAGAACCCCCATCAA 1DS5-0.70-1.00 BE489565
F::CACACAACCCACAAACCACTC
R:CAGCGGCAAAATGACTTGTA 1DS5-0.70-1.00
BE404396 F
:GCCTAGGCCCTGGATTTTAG
R:GTTGCCCGGTTAATTAGCAA 1DS5-0.70-1.00
更近的亲缘关系,而第四类与前三类序列在其
171~195位核苷酸有一个长度为24bp的序列
缺失,明显不同于前三类,因此,推测前三类序列
来自小麦1AS、1BS、1DS染色体组,而第四类序
列来自粗穗披碱草1HtS染色体。又因为仅第四
类序列含有HaeIII酶切位点,因此,进一步推测,
对引物BE444859在含1HtS染色体和不含1HtS
染色体材料的PCR产物进行HaeIII酶切后可能
获得多态性。为了验证这两个推测,我们对
BE444859在粗穗披碱草、中国春、1Ht 附加系、
1HtS·1BL易位系、1HtS附加系和1Ht L附加系
的PCR产物进行酶切后电泳,结果发现,不含
1HtS染色体的中国春和1Ht L附加系仅具有1
条分子量约为700bp的DNA带,而含1HtS染
色体的粗穗披碱草、1Ht 附加系、1HtS·1BL易
位系、1HtS附加系具有分子量约为700bp、250
bp和300bp的3条DNA带,其中分子量小的2
条为多态性带(图2),这表明我们的推测是正
确的。
2.4 标记的特异性与实用性验证
为了验证标记BE444859/HaeIII的特异性,
我们对一套小麦-粗穗披碱草附加系(表1)进行
分析,PCR结果显示,引物BE444859在全部供试
材料中均扩增出1条分子量约为700bp的DNA
带,无多态性。利用 HaeIII对PCR产物进行酶
切后电泳发现,仅含1HtS染色体的粗穗披碱草、
1Ht附加系、1HtS·1BL易位系和1HtS附加系
中出现了分子量分别为700bp、250bp和300bp
的三条DNA带,而其不含1HtS染色体材料,如
5Ht附加系、5StS和5St L单体附加系等材料没
有被酶切,仅具有1条分子量约为700bp的
DNA带(图2)。这表明,标记BE444859/HaeIII
·214· 麦 类 作 物 学 报                  第33卷
仅存在于1HtS染色体而不存在于粗穗披碱草其
它染色体上,是1HtS特异的。
  为了验证标记的可用性,利用 BE444859/
HaeIII对151株1HtS·1BL/CSph1b//CSph1b
后代材料L1~L151进行筛选,结果表明,151株
后代材料中,L3、L20、L35等68株后代材料具有
多态性条带(图3箭头所示),说明 BE444859/
HaeIII可以对这些材料进行有效筛选,因此
BE444859/HaeIII可以应用于L3、L20、L35等植
株自交后代材料的后续筛选与鉴定。BE444859/
HaeIII不能对绵阳11、一粒小麦和圆锥小麦等不
同背景小麦的PCR酶切出多态性带,说明后续筛
选获得的抗病小片段易位系可以向不同小麦背景
进行转育,并且转育后代也可以用 BE444859/
HaeIII进行筛选与鉴定。
箭头所示为HaeIII酶切位点
图1 所克隆序列的比对结果
Fig.1 Alignment result of cloned sequences,arrow shows digestion site of HaeIII
·314·第3期       宫文萍等:粗穗披碱草1Ht S染色体的蛋白质二硫键异构酶基因CAPS标记
M.Marker(DL2 000);1~19.与表1中的材料1~19相同
图2 BE444859/HaeIII组合对供试材料的分析结果
Fig.2 Analysis of BE444859/HaeIII combination on materials tested
  M.Marker(DL2 000);1.粗穗披碱草;2.中国春;3.绵阳11;4.一粒小麦;5.圆锥小麦;6.安岳排灯麦;7.光头小麦J-11;8.L3;
9.L20;10.L35;11.L37;12.L45;13.L1;14.L2;15.L4;16.L5;17.L6;18.L7;19.L8
图3 BE444859/HaeIII组合对TA5072/CSph1b/CSph1b BC1F1 材料的分析结果
Fig.3  Analysis of TA5072/CSph1b/CSph1b BC1F1material using BE444859/HaeIII combination
3 讨 论
Lei等[12]建立了黑麦1R染色体特异CAPS
标记,并用这些标记对小麦-非洲黑麦1Rafr附加
系、1Rafr(1D)代换系、1RafrS·1BL易位系、1Rafr L
·1DS易位系和1Rafr L单端体附加系进行了鉴
定。Miftahudin等[13]以耐铝与不耐铝黑麦杂交
的F6 重组自交系为材料,将一个单显性耐铝基因
Alt3定位在黑麦4RL染色体上,进而用推测的水
稻共线性区域BAC序列为基础设计引物,对这批
材料进行分析,获得了距离Alt3约0.4cM 的
CAPS标记,该标记可以用于小麦-黑麦耐铝育种
中。Qiu等[14]以感叶锈病春小麦 Thatcher及其
抗叶锈近等基因系Thatcher Lr1及作图群体等为
材料,对抗小麦叶锈病基因Lr1进行精细作图,发
现CAPS标记 WR003与Lr1共分离。Su等[15]以
面包小麦籽粒硬度基因启动子区的一个单核苷酸
多态性位点为基础,建立了能够区分来自两杂交
亲本的CAPS标记,将小麦籽粒硬度基因定位在
近着丝粒一个长度为0.6cM 的区间内。本研究
发现,供试的引物在供试材料中无法获得直接
PCR多态性。为了获得序列多态性,对扩增效果
较好的BE444859的PCR产物进行克隆测序,对
获得的序列进行分析,找到合适的限制性酶切位
点。我们的验证及实用性试验表明,BE444859/
HaeIII不但可以用来检测粗穗披碱草、1HtS·
1BL易位系等含1HtS染色体的材料外,还可以
用来检测1HtS·1BL/CSph1b//CSph1b后代材
料,所以,BE444859/HaeIII可以应用于粗穗披
碱草改良小麦的育种工作中。上述研究结果表
明,CAPS标记在小麦育种中具有较高的应用价
值,因此,当杂交亲本间无直接PCR多态性而又
需要建立标记时,建议发展CAPS标记。目前,
我们正在以表2中的引物为基础来开发更多的披
碱草1HtS染色体CAPS标记。
蛋白质二硫键异构酶在二硫键的正确形成、
蛋白折叠与组装中发挥着重要作用,因此,克隆蛋
白质二硫键异构酶基因对研究面筋强度和加工品
质具有重要意义[16]。到目前为止,蛋白质二硫键
异构酶基因已经在苜蓿、大麦、玉米、蓖麻、烟草和
拟南芥中克隆出来[17]。在小麦中,蛋白质二硫键
异构酶最早被Roden等[18]证实存在于胚乳细胞
内质网内,而蛋白质二硫键异构酶基因cDNA最
早被 Shimoni等克隆到[19-20],近年,d'Aloisio
等[21]又从面包小麦中克隆了蛋白质二硫键异构
酶基因家族成员。本研究中,笔者等首次从小麦-
粗穗披碱草1HtS·1BL易位系中克隆到了来自
粗穗披碱草的蛋白质二硫键异构酶基因序列,该
序列与来自小麦的相应序列不仅含有多个单核苷
酸多态性,还在内含子区具有24bp的序列删除,
·414· 麦 类 作 物 学 报                  第33卷
这些序列差异为建立的粗穗披碱草1HtS特异
CAPS标记提供了契机。以此为基础,获得了
1HtS特异CAPS标记,该标记可以用来检测小
麦背景中的1HtS染色质,但是无法区分来自小
麦A、B、D染色体,因此,只有通过克隆中国春缺
体四体中的蛋白质二硫键异构酶基因,然后再进
行测序比对重叠分析,最终确定本研究克隆到的
前三类基因序列的具体染色体归属。这些基因的
染色体的归属认定对发展小麦1AS、1BS、1DS染
色体特异多态性标记、定位并图位克隆小麦蛋白
质二硫键异构酶基因附近区域的重要功能基因具
有重要意义,也可以对涉及中国春第一同源群短
臂染色体-外源物种的罗伯逊易位系、代换系等材
料的有效鉴定提供新的方法。目前对这些材料的
分子标记结合原位杂交分析工作正在进行中。
参考文献:
[1]何中虎,夏先春,陈新民,等.中国小麦育种进展与展望[J].作
物学报,2011,37(2):202-215.
[2]董玉琛.小麦的基因源[J].麦类作物学报,2000,20(3):78-
81.
[3]Gil B S,Morris K L D,Appels R.Assignment of the genomic
affinities of chromosomes from polyploid Elymus species add-
ed to wheat[J].Genome,1988,30:70-82.
[4]McIntosh R A,Yamazaki Y,Dubcovsky J,et al.Catalogue of
gene symbols for wheat[C]//Appels R,Eastwood R,Lagudah
E,et al (eds)Proceedlings of the 11th International Wheat
Genet Symposium,Sydney University Press,Sydney,Austral-
ia,2008.
[5]Friebe B,Wilson D L,Raupp W J,et al.Notice of release of
KS04WGRC45leaf rust-resistant hard white winter wheat
germplasm[J].Annual Wheat Newsletter,2005,51:188-189.
[6]Smith D C.Intergeneric hybridization of cereals and other
grasses[J].Journal of Agricultural Research,1942,64:33-47.
[7]Dewey D R.The genomic system of classification.A guide to
intergeneric hybridization with the perennial Triticeae[C]//
Gustafson J P(ed)Gene manipulation in plant improvement
16th Stadler Genetics Symposium.Plenum Publishing Corp,
New York,1984:209-280.
[8]Sharma H C,Gil B S.New hybrids between Agropyron and
wheat.2.Productions,morphology,and cytogenetic analysis of
F1hybrids and backcross derivatives[J].Theoretical and Ap-
plied Genetics,1983,66:111-121.
[9]Morris K L D,Raupp W J,Gil B S.Isolation of Ht genome
additions from polyploid Elymus trachycaulus(StStHtHt)in-
to common wheat(Triticum aestivum)[J].Genome,1990,
33:16-22.
[10]Jiang J M,Morris K L D,Gil B S.Introgression of Elymus
trachycaulus chromatin into common wheat[J].Chromosome
Research,1994,2:3-13.
[11]Peng J H,Zadeh H,Lazo G R,et al.Chromosome bin map of
expressed sequence tags in homeologous hexaploid wheat and
homeology with rice and Arabidopsis[J].Genetics,2004,168:
609-623.
[12]Lei M P,Li G R,Liu C,et al.Characterization of wheat-Se-
cale africanum introgression lines reveals evolutionary aspects
of chromosome 1Rin rye[J].Genome,2012,55:765-774.
[13]Miftahudin,Scoles G J,Gustafson J P.Development of PCR-
based codominant markers flanking the Alt3 gene in rye[J].
Genome,2004,47:231-238.
[14]Qiu J W,Schürch A C,Yahiaoui N,et al.Physical mapping
and identification of a candidate for the leaf rust resistance
gene Lr1 of wheat[J].Theoretical and Applied Genetics,
2007,115:159-168.
[15]Su Z Q,Hao C Y,Wang L F,et al.Identification and devel-
opment of a functional marker of TaGW2associated with
grain weight in bread wheat(Triticum aestivumL.)[J].The-
oretical and Applied Genetics,2011,122:211-223.
[16]Ciaffi M.Paolacci A R,Aloisio E D,et al.Cloning and char-
acterization of wheat PDI(protein disulfide isomerase)ho-
moeologous genes and promoter sequences[J].Genetics,2006,
366:209-218.
[17]Ciaffi M,Paolacci A R,Dominici L,et al.Molecular charac-
terization of gene sequences coding for protein disulfide
isomerase(PDI)in durum wheat(Triticum turgidum ssp.
durum)[J].Genetics,2001,265:147-156.
[18]Roden L T,Miflin B J,Freedman R B.Protein disulphide
isomerase is located in the endoplasmic reticulum of develo-
ping wheat endosperm[J].FEBS Letters,1982,138:121-124.
[19]Shimoni,Y,Segal,G,Zhu X,et al.Nucleotide sequence of a
wheat cDNA encoding protein disulfide isomerase[J].Plant
Physiology,1995,107:281.
[20]Ciaffi M,Dominici L,Tanzarela O A,et al.Chromosomal as-
signment of gene sequences coding for protein disulphide
isomerase(PDI)in wheat[J].Theoretical and Applied Genet-
ics,1999,98:405-410.
[21]d'Aloisio E,Paolacci A R ,Dhanapal A P,et al.The protein
disulfide isomerase gene family in bread wheat(T.aestivum
L.)[J].BMC Plant Biology,2010,10:101.
·514·第3期       宫文萍等:粗穗披碱草1Ht S染色体的蛋白质二硫键异构酶基因CAPS标记