小麦_黑麦染色体代换的研究

-分带鉴定 , 均有一对染色体短臂上具明显的端带 , 6R/ 6A 的代换系 10 个 , 4 个非同祖群间的染色体代
长臂无端带 , 但在近端 部有一次级带 , 检查小 麦的 换未做报道), 本文所报道的这 10 个代换系 , 有的已
21 对染色体缺 5A 染色体 。 这三个品系均为毛颈 。 进行生产实验 , 有的已作为抗白粉病的抗原在育种
小穗数 Spikele t
粒数 No.o f
千粒重 T ho usands
抗病性 Di sease
抗旱性 Dry
育性 Fert ility
其他性状 Ot her
抗叶锈
20 -19
103.5
9.5
16
44
33
抗白粉病
抗旱
正常
颖具茸毛
抗麦蚜
20 -21
90.2
10.3
18
54
33
同上
抗旱
正常
颖具茸毛
20 -36
M ettin 等选育的 1B/ 1R 代换系 , 曾作为品种大 面积 种植[ 3] 。 著名 的小黑 麦 Armadi llo 是 2D/ 2R 代换系 , 对小黑麦的遗传稳定性与品质改良均有重 要影响 。O mara[ 4] 将黑麦的 5R 染色体与普通小麦
的 5A 代换 , Rilrey[ 5] 将黑麦的 1R 染色体与普通小 麦的 1A 染色体代换 , Gupta[ 6] , Sears[ 1] , Zeller[ 7] 都 曾获得小麦 -黑麦的代换系 。
第 22 卷 第 2 期 植 物 研 究 Vol.22 No.2 BU L LET IN OF BOT AN ICA L RESEA RCH
2002 年 4 月 A pr., 2002
小麦 —黑麦染色体代换的研究
李集临 王 宁 郭东林 郭长虹 徐香玲
(哈尔滨师范大学 , 哈尔滨 150080)
摘 要 本文用八倍体小黑麦 、六倍体小黑麦与普通小麦杂交 , 在杂交后代中选择普通小麦类型 带有黑麦性状的品系 56 个 , 经 C -分带与原位杂交鉴定 , 选出 10 个同祖群间的代换系 , 即 1R/ 1D , 1R/ 1A , 5R/ 5A , 6R/ 6A 的代换 , 这 10 个代换系表现遗传性稳定 , 育性正常 , 具有抗病 、抗旱等 优良性状 , 有利用价值 。用代换系 5R/ 5A 与 6R/ 6A 杂交 , 在杂交后代中获得大量有经济价值的 小片段易位系 , 作者认为可能是同祖染色体间配对与交换产生的 。 关键词 染色体代换 ;代换系间杂交 ;易位
麦与普通小麦杂交 , 在后代分离出的普通小麦类型 鉴定出易位系 12 个 , 代换系 14 个(其中同祖群间的
带有黑麦性状的株系中 , 选育小麦 -黑麦异代换系 , 代换系 10 个)。 染色体 C —分带分析按远藤隆法进
并利用不同的代换系间杂交 , 获得大量的小片段易 行 。 原位杂交按福井希一法进行 。
2 21
规则的二价体 , 正常可育 , 在生产上可以直接利用 。 1 .2 杂交组合及代换系的选育
如果用异附加系与单体杂交 , 可获得一条染色体的 在新麦 73 ×克旱 9 号 , Rosners ×克 156 、广 74
代换 , 这条染色体在减数分裂中将作为同祖单体起 ×克旱 9 号杂交组合的 F2 、F 3 世代中选择带有某些 作用 , 可诱导小麦单体染色体与同祖染色体联会 , 产 黑麦性状的普通小麦类型植株 , 并按性状继代选择 ,
生交叉与交换 , 通过易位将带有所需性状的染色体 直至稳定为止 。
节段或基因 , 导入受体小麦的单体染色体中 , 这种旨 1 .3 异代换系的鉴定
在易位的代换对小麦的改良十分重要 。
根据形态特点选出 56 个遗传上稳定的品系 , 进
本文的目的是利用八倍体小黑麦 、六倍体小黑 行染色体 C —分带和原位杂交分析 , 在 56 个品系中
Riley[ 5] , Sears[ 8] , 武 田[ 9] 、中崎[ 10] 等 提出人 工 创造异代换系的方法 , 如用缺体或单体与相应的二 体附加系杂交的方法 ;具有相同与不同染色体的种 间杂交与回交的方法 ;王兴智用六倍体小黑麦与普 通小麦杂交 F1 或 F 2 的花粉植株经染色体加倍获得 异代换系的方法等[ 11] 。
前言
Sears 认为染色体代换对遗传研究和育种实践 均有重要意义[ 1] 。 K atterman 获得小黑麦与小麦杂 种的回交后代中自发产生的小麦 -黑麦异代换系即 5R/ 5A 代换系[ 2] 。 到目前为止已经育 成小麦 -黑 麦 、小麦 -山羊草 、小麦 -偃麦草 、小麦 -燕麦 、小麦 -簇毛麦等异代换系 。 普通小麦与近缘种 、属间的 染色体代换系已记录的最低有 63 种 。
1D 代换系 .
持基因 。 在 2R 、3R、5R 、6R 上也携带有抗锈病 、抗
20 -35 、20 -36 、20 -39 三个品系 , 经染色体 C 白粉病基因和决定广泛适应性与高产基因 , 在育种
-分带鉴定 , 有一对染色体具随体 , 长臂的端带不明 上曾被广泛利 用 。 我们用八倍体小 黑麦(AABBD-
91.2
11.3
18
56
38
同上
抗旱
正常 杆强 、颖具茸毛
20 -35
112.5
11.2
22
64
34
同上
抗旱
正常
同上
20 -39
106.5
10.8
20
62
35
Βιβλιοθήκη Baidu
同上
抗旱
正常
同上
20 -15
110.5
12.5
18
58
34
抗叶锈
抗旱
正常
具毛颈
具毛颈
20 -40
121.5
15.0
22
60
34
抗叶锈
抗旱
正常
叶灰白
Abstract In common Wheat × Octoploid T ri ticale and Hezaploid T yit icale we have selected 56 lines w ith common w heat rye' s characters , T hroug h C -banding and in situ hybridization , 10 lines was certified as homoeologous substitution lines :1R/ 1D , 1R/ 1A , 5R/ 5A and 6R/ 6A.T hese lines are useful for the genetic stability fert ility and dry and disease resistance , In hybridizat ion bet ween 5R/ 5A and 6R/ 6A.We obtained a lot of small seg ment t ranslocation lines w hich were supposed to be originated f rom t he homoeologous chromosome pairing and crossover. Key words chromosome substi tut ion ;hy brid in substi tut ion ;linet ranslocation
染色体 。 因此确 定这三 个品系 为 1R/ 1A 代换系 。 在性状与细胞遗传上是稳定的 , 通过染色体 C —分
(图版 Ⅰ :6)
带 、原位杂交技术 , 鉴定出小麦 -黑麦代换系 14 个
20 -15 、20 -39 、20 -40 三个品系 , 经染色体 C (本文 只报 道了 同祖 群间 1R/ 1D 、1R/ 1A 、5R/5A 、
2 实验结果
(AABBRR 6X)、“Rosner”(AABBRR 6X), 普通小麦 2 .1 代换系的田间表现
“克 156” (AABBDD 6X)、“克 旱 9 号” (AABBDD
对 10 个小麦 -黑麦同祖群间的代换系经 1995
6X)。 新麦 73 、广 74 由中国农科院引入 , 克 156 、克 ～ 2000 年 6 年的田间观察 , 看到这 10 个 代换系的
显 , 可能是 1R 的代换系 , 后 经原位杂交(GISH)检 DRR)、六 倍 体 小 黑 麦 (AABBRR)与 普 通 小 麦
测 , 确定是 1R 染色体但长臂上的端带在小 麦的核 (AABBDD)杂交 , 后代选育的普通小麦类型带有黑
中削弱了 , 被代换的小麦染色体经检测是小麦的 1A 麦性状的品种近百个 , 经过多年观察 , 有 56 个品系
具毛颈
20 -39
122.0
17.5
24
68
32
抗叶锈
抗旱
基本正常
叶灰白
20 -33
101.0
11.5
20
58
35
高抗白粉病
抗旱
正常
杆强紫芽鞘
20 -32
97.2
12.5
22
60
35
同上
抗旱
正常
杆强紫芽鞘
通过上表可以看出 :这 10 个小麦 -黑麦代换系 具有重要的经济性状 , 如 20 -35 、20 -36 、20 -39 , 是 1R/ 1D 、1R/1A 代换 系具有 抗叶 锈 、杆锈 、白 粉 病 、麦蚜虫等多种虫病 害的抗性 , 我们选育的 3 个 1R 代换系除抗病 、抗旱 、育性正常外 , 有的还表现杆
2 .2 代换系的细胞学观察
价值
20-19 、20 -21 两个品系 , 经染色体 C -分带
M ettin 等指出 :在黑麦 1R 的短臂(1RS)上带有
鉴定 , 均有一对染色体 短臂上具有随 体 , 长臂 具端 抗白粉病的基因 Pm8 、Pm 9 、Pm17 、抗杆锈 Sr31 、抗
带 , 小麦没有这条染色体 , 是黑麦 1R 染色体 。 检测 叶锈 Lr26 、抗 条 锈 Yr9 基 因 、抗 麦 蚜 虫 Sr31 基 小麦的 21 对染色体缺 1D 染色体 , 因而确定为 1R/ 因[ 3] 。在黑麦 1R 染色体上还有 S 型雄性不育的保
由于代换是一个种的一对染色体被近缘种 、属 的一对部分同源染色体所代替 , 代换染色体间功能 补偿 , 因此代换系在遗传上是稳定的 。 形成 21 个有
第一作者简介 :李集临(1927 -), 男 , 教授 , 主要从事细胞遗传学研究 。 收稿日期 :2002 -02 -16
2 期 李集临等 :小麦 — 黑麦染色体代换的研究
旱 9 号由克山农科所引入 。
表 1
遗传性稳定 、育性正常 、主要性状表现如下 :
10 个小麦 -黑麦代换系的田间性状表现
T able 1
Charate of 10 species of Wheat -rye substitutution in field
品系号 Line
株高 H eig ht
穗长 Ear
位系 , 出现许多有经济价值的性状 , 这对代换系的利 1 .4 代换系的改良
用与小片段易位系的选育是很有意义的 。
做了代换系与代换系间的杂交 , 通过重组与同
1 材料与方法
祖染色体间交换发生的易位(也可能有单价体断裂 、 重建产生的易位), 用以改良代换系的性状 。
1 .1 材料 小 黑 麦 “ 新 麦 73” (AABBDDRR)、“ 广 74”
STUDIES ON WHEAT -RYE CHROMOSOMES SUBSTITUTION
L I Ji-lin WANG Ning GUO Dong-lin GUO Chang-hong XU Xiang-ling
(Harbin normal university , Harbin 150080)
2 22
植 物 研 究 22 卷
厘米 , 小穗数 20 ～ 24 之间 , 20 -33 、20 -32 是 6R/ 6A 代换系表现多小穗 , 小穗数在 20 ～ 22 之间 , 有较
3 讨论
大的丰产潜力 。
3 .1 小麦 -黑麦异代换系在遗传上的稳定性与利用
强不倒 , 粒大 、丰产等性状 。 20 -32 、20 -33 是 6R/ 6A 代换系经多年田间与温室鉴定 , 对白粉病高抗或 免疫(只在成熟后期 , 有少数叶片轻度感染)黑龙江 农科院已用做白粉病的抗原 。 20 -15 、20 -40 、20 39 是 5R/ 5A 代换系 , 表 现大穗 , 穗长 12.5 ～ 17.5