二期研究取得新进展_关于刘大钧的故事

二期研究取得新进展_关于刘大钧的故事

作为一个具有国际知名度的基金会，麦氏基金对项目中科研团队的研究进度、资金使用、进程管理、以及评审和续款决定都非常严格。麦氏基金不仅要求每年都必须在规定时间内递交科研年度报告和财务报告，而且其下的项目监督管理委员会也会派代表每年实地考察。在这种情况下，刘大钧、陈佩度团队能顺利地获得麦氏基金作物合作项目的第二期续款，确实是件不容易又值得庆幸的事。

刘大钧团队麦氏基金第二期研究工作主要是继续对已获得的抗赤霉病异附加系、易位系进行全面系统的分子细胞学鉴定和抗赤霉病稳定性分析。

对普通小麦大赖草易位系分子细胞学分析

1999年，刘大钧、陈佩度带领团队继续将普通小麦-大赖草Lr.2和Lr.4染色体二体异附加系94G15和94G45即将成熟的花粉，经钴（Co60）-γ射线辐射处理，然后分别给普通小麦品种“扬麦5号”和“绵阳11号”授粉。辐射M1的PMC MI期染色体经C-分带和基因组DNA荧光原位杂交处理后进行染色体配对分析，从17株M1单株中筛选到5株PMC MI期大赖草染色体与普通小麦配对的个体。根据这5株单株自交M2种子根尖细胞有丝分裂中期染色体C-分带和原位杂交检测，筛选并鉴定出了LW8（3）1和LW11（3）1两个涉及大赖草Lr.4染色体的小麦-大赖草易位系，两个易位系自交均可正常结实，自交结实率在90％上。这次研究从17株M1中就能选到2个不同类型的易位系，普通小麦-大赖草染色体之间发生易位的单株频率达到11.8％，表明了花粉辐射是诱发小麦-亲缘物种染色体易位极好的一个方法，这也是该技术结合DNA分子原位杂交技术诱发普通小麦-亲缘物种染色体易位系在国内首次成功的报道。采用此方法，可望获得一系列涉及不同长度大赖草染色体片段的易位系，可为大赖草基因定位，构建生化以及DNA分子标记物理图谱以及向小麦转移大赖草有利基因等方面的研究提供有用的遗传材料。

对普通小麦纤毛鹅观草附加系进行分子标记研究(www.guayunfan.com)1998年，为了对小麦-鹅观草异附加系中外源染色体进行准确鉴定和追踪，更有效地实现外源抗性基因转移以及在育种实践中进一步利用，刘大钧、陈佩度团队用小麦族14个长、短臂上的40个RFLP探针对普通小麦-纤毛鹅观草异附加系及其后代株系进行了检测与分析，确定了添加在普通小麦背景中的有关纤毛鹅观草染色体的部分同源群归属，如二体附加系96K025中添加的纤毛鹅观草染色体B和96K030中添加的染色体D均属于第2部分同源群；端二体附加系96K033中添加的纤毛鹅观草染色体B的端体与小麦染色体组第2群短臂具有部分同源关系；二体附加系96K012中添加的染色体E属于第5部分同源群，并可以在后代中较稳定地传递。

2000年，随着普通小麦-大赖草、普通小麦-鹅观草易位系的不断选出，刘大钧、陈佩度团队开始利用已在遗传或物理图谱上定位于小麦各部分同源群的RFLP作探针对已创制的部分普通小麦-大赖草及普通小麦-鹅观草易位系进行分析，以期确定易位系所涉及内外源染色体的部分同源群归属、区段大小与断裂点位置。这是一项复杂的系列试验，研究材料数量众多，包含有45个小麦-鹅观草衍生后代株系及其鹅观草、大赖草、“中国春”和“扬麦5号”亲本小麦等，所用的探针为cDNA和gDNA克隆，采用染色体C-分带和原位杂交，植物DNA提取、限制性内切酶消化和印迹杂交方法。RFLP分析时选用了对小麦7个部分同源群专化的26个DNA探针。结果表明：小麦-鹅观草异染色体系中导入的成对鹅观草染色体能够较稳定地遗传给后代，16个小麦-鹅观草异附加系、异代换系或可能的易位系中所涉及鹅观草染色体分别属于第1、3、5、6、7部分同源群。其中K139、K141、K214、K218、K219、K224二体附加系所添加的鹅观草染色体属第1部分同源群，但K214和K218所添加的鹅观草染色体与K219、K224所添加的鹅观草染色体分别来自鹅观草不同的染色体组。K147端体添加系涉及鹅观草第1部分同源群染色体长臂，而K139、K141和K147所涉及的鹅观草染色体长臂分别来自鹅观草3个不同的染色体组。鹅观草U染色体与小麦第1部分同源群有同源关系，属第1部分同源群的鹅观草染色体尤其是其长臂与赤霉病抗性有关，等等。

对新麦草和百萨偃麦草分子细胞学分析

1998年下半年，刘大钧、陈佩度团队开始对大赖草及其近缘物种新麦草、百萨偃麦草进行原位杂交和印迹杂交（Southern）分析，其目的是为验证新麦草和百萨偃麦草基因组与赖草属物种染色体组之间的联系。这一研究中，使用了pHv62作探针，pHv62是从簇毛麦基因组库中筛选出的一个串联重复序列，长度为292bp，主要分布在簇毛麦1V-6V染色体的末端。在小麦属物种中没有它的同源序列，它与小麦族的其他种属，如山羊草属、黑麦草属、偃麦草属等这类物种专化的重复DNA序列一起，已经被广泛应用于物种起源进化的研究和检测导入栽培物种中的外源染色质。用pHv62作探针，分别与新麦草、百萨偃麦草和大赖草体细胞染色体杂交，以检测pHv62在这3个物种染色体上的分布情况。

原位杂交和印迹杂交的研究结果清楚地表明：来自簇毛麦的pHv62对百萨偃麦草和大赖草DNA具有特异杂交性能，这说明在这两个物种中都存在着与pHv62同源的序列；而在新麦草中则无此同源序列。以pHv62作探针进行的原位杂交还表明，pHv62在百萨偃麦草和大赖草中的分布具有差异，其中百萨偃麦草只有4对染色体有杂交信号，杂交位点在染色体的末端；在大赖草中，除1对染色体外，13对染色体都有杂交信号，而且绝大部分杂交位点位于染色体末端。另外在3条染色体某一臂的中间区也有几个杂交位点。从这些结果推测赖草属的染色体组在进化过程中可能已经历了很大变化。另外，当用百萨偃麦草基因组作探针与大赖草体细胞染色体杂交时，所有大赖草染色体均出现杂交信号，表明在大赖草中存在与百萨偃麦草同源的DNA序列。不过，重复序列只是基因组中的一部分，同一种类的重复序列在相近的物种或不同种类的重复序列在不同物种之间的分布变化很大，因而用它研究基因组亲缘关系时，应结合其他资料进行分析。

2000年5月，为总结交流小麦赤霉病遗传育种研究，由刘大钧教授发起的国际小麦赤霉病大会第一届学术研讨会先后在江苏的苏州和南京召开。5月5日先在苏州开始进行大会交流，后参观了苏南小麦生产现场和著名抗赤霉病小麦品种“苏麦强”的选育单位苏州地区农科所、南京农业大学小麦育种基地和江苏省农业科学院小麦育种基地。该会受到国际同行高度重视和好评，其后被确定为每4年召开一次的定期会议，分别由相关国家研究机构主办，为世界防控小麦赤霉病学术研究提供了一个良好交流平台，为解决世界性防控小麦赤霉病作出贡献。

图9-5　2000年，刘大钧（左一）参加在苏州举行的小麦赤霉病抗性改良国际研讨会（左三：王荣，右一：郑小波）

2001年6月底，又是一个3年研究周期过去了，麦氏基金作物合作项目第二期也随之正式结束。与前一个3年相比，刘大钧、陈佩度团队对赤霉病的研究可以说又获得了一批重要成果，不仅选育和鉴定出了多个珍贵的易位系，确定了一些易位系涉及内外源染色体的部分同源群归属、区段大小与断裂点位置，还创造性地综合运用染色体分带、DNA原位杂交和分子标记技术，成为国内分子细胞遗传学领域的领先者。值得一提的是，刘大钧、陈佩度团队所在的细胞遗传研究所之所以能在2001年成为南京农业大学历史上第一个国家级实验室的一部分，是与他们成功申请和实施麦氏基金作物合作研究项目有一定关系的。