小麦-黑麦-偃麦草三属杂种种质创制及分子细胞遗传学研究的任务书.docx

小麦-黑麦-偃麦草三属杂种种质创制及分子细胞遗传学研究的任务书
一、研究背景和意义
小麦和黑麦作为我国两大主要粮食作物，在我国农业生产中起着重要的作用。小麦和黑麦种间杂交可以得到杂种（F1），其具有一些优良的性状，如生长旺盛、抗旱、抗逆、产量高等特性。然而，在人为选择和自然杂交的双重作用下，这些性状在杂交后容易被遗传，从而导致后代的品质和数量受到影响。因此，如何利用种间杂交所得的小麦-黑麦杂种，进而创制出具有原始朴素型状和新的优良经济性状的偃麦草杂种，是每一个农业科学家所关注和追求的问题。
在分子细胞遗传学方面，小麦、黑麦、偃麦草之间的杂交导致了许多重要的染色体和基因变异，从而引发了许多亟待解答的问题。例如：小麦和黑麦之间的杂交可以导致杂种的染色体数目和组成结构发生改变，进而影响杂种的特性；杂交后代中基因型和表型的随机性和异质性增大，且一些重要基因和产生的遗传效应受到抑制。因此，本研究将探索小麦、黑麦和偃麦草三属杂种的种质创制、遗传变异和基因表达调控机制，为后续的育种选择和种质资源开发提供基础数据和理论支持。
二、研究内容与步骤
1.小麦-黑麦-偃麦草三属杂种的种质创制
通过小麦x黑麦的杂交，获得F1代，在选种中选择一些性状优良的杂交后代作为主要的亲本，然后将其与偃麦草进行杂交。通过多代杂交选育与渐变培养技术，创制出小麦-黑麦-偃麦草的三属杂种，从而形成品种资源。
2.杂种种质的遗传多样性和变异分析
利用核酸杂交，酶切分析等技术对小麦、黑麦和偃麦草的DNA进行分析，了解它们的染色体数目、组成结构和基因遗传特征。同时，在三者的杂交后代中，采用PCR、RAPD等技术，对杂交后代进行多态性分析，以了解其繁殖特性和遗传多样性，为选择杂种种质提供资料和准确数据。
3.品质性状和抗逆性评价
通过种子、根系、茎和叶片的形态学特征、生理学指标、抗病性、抗逆性、产量等特性的检测，对小麦-黑麦-偃麦草杂种的品质性状和抗逆性进行评价。并选取性状互补优良的杂交后代，作为以后种质创新的主要材料。
4.基因表达调控机制研究
通过转录组测序技术，对杂交后代中的基因表达调控机制进行深入的研究。以杂交后代的基因组DNA为模板，构建cDNA文库进行转录组测序，并采用限制性酶酶切、PCR扩增和差异表达等分析方法，解析杂交后代中的基因表达调控机制。同时，通过基因序列分析，找到对品质性状和抗逆性起关键作用的基因。
5.田间选育与应用价值
在土壤农业生产的实际环境中，选取几个适合种植区域，进行小麦-黑麦-偃麦草杂种的田间试验种植，并对其进行生育期、产量、单株穗长等指标的监测，最终选育出符合农业生产需要的小麦-黑麦-偃麦草杂种。并进行现代分子育种方法的分型和筛选，进行杂交种和专利技术的推广应用，获得实际经济效益。
三、研究预期结果与意义
（1）完成小麦-黑麦-偃麦草三属杂种的种质创制，为种质创新及杂交育种提供新的材料来源。
（2）利用分子遗传学和种子发育等方法，研究小麦-黑麦-偃麦草三属杂种的基因染色体遗传多样性和变异规律，为经济性状的遗传改良提供依据。
（3）通过对小麦-黑麦-偃麦草杂种的田间选育和数据统计分析，获得产量提高、抗逆性和产权价值提升相当的互补型经济性状。
（4）通过对杂交后代中基因型和表型的分析，解释它们的遗传规律和变异机制，同时对影响小麦-黑麦-偃麦草的基因表达调控机制进行初步研究。
（5）推动现代分子育种技术在小麦-黑麦-偃麦草育种中的应用，为该领域的研究和发展提供重要的理论和技术支持。