染色体组分析法与小麦的合成

染色体组分析法与小麦的合成验证普通小麦的起源与演化

主要内容

•小麦的染色体数目统计与倍性分析

•染色体组分析法与小麦的染色体组型

•验证普通小麦的D染色体组来源：

（1）柱穗山羊草与粗山羊草的染色体组分析（2）“人工合成六倍体小麦”与“木原小麦”•验证普通小麦的D染色体组来源：

（1）5B“抑制因子”

（2）染色体组分析法的局限性

“地球的历史是写在它的岩层上，而有机体的历史则是刻在它的染色体上。”——木原均（Hitoshi Kihara）

•通过对小麦属（Triticum）和山羊草属（Aegilops）的研究确立了染色体组（Genome）的概念；

•由于染色体组概念的确立，首创了染色体组分析的方法（Genome analysis method）；

•由于染色体组分析方法的应用，阐明了普通小麦的起源；

•用与小麦近缘的几个物种，通过远缘杂交和杂种染色体加倍人工合成普通小麦；

小麦的染色体数目统计与倍性分析

染色体标本的制备：根尖压片法

1. 取材：把小麦种子预先浸泡6h，然后转入垫有湿润滤纸的

培养皿中，置25℃温箱中发芽，幼根长至1~2cm，于上午9:00-10：00剪下根尖。

2. 预处理：将剪下的根尖置于0.02%秋水仙碱溶液中，浸泡

处理4h。

3. 固定：用水洗净处理过的根尖，经甲醇-冰醋酸（3:1）固

定6~12h，再经95%乙醇、85%乙醇各浸泡0.5h，最后转入70%乙醇中，4℃保存备用。

4. 解离和染色：取出根尖，用蒸馏水洗净，放入1mol/L HCl

中60℃解离8~10min。解离后的材料于45%冰醋酸中软化40~50min，之后用蒸馏水冲洗。用改良苯酚品红染色

12~24h后进行压片。敲好的玻片在显微镜下观察，选择染色体分散好，形态清晰的标本，经冷冻脱片封片法制成永久制片。

染色体数目的统计与倍性分析对染色体标本进行仔细观察，每种麦类植物挑选30~100个分裂中期的细胞进行染色体数目统计，以此分析植物染色体的倍性。

Triticum L. 小麦属

染色体组分析法与小麦的染色体组型

染色体组分析法

Genome analysis method

所谓“染色体组分析”，就是将小麦属与其近缘种属进行杂交，根据杂种减数分裂中染色体是否配对作为染色体组之间异同的判断标准，配对（形成二价体），说明同源，属同一染色体组；不配对（形成单价体），说明不同源，则属不同染色体组。

1. 选定亲本，对母本进行人工去雄，套袋，2~3天后授以父本的花粉。统计杂交的结实率，收获杂种种子后，干燥保存。

2. 将杂种种子在培养皿内于25℃的恒温下发芽，统计杂种发芽率，然后在移栽于盆内。

3. 杂种和亲本孕穗期取处于减数分裂盛期的幼穗用卡诺液II（乙醇：氯仿：醋酸=6:3:1）固定，以醋酸洋红染色压片，观察并统计杂种F1及亲本花粉母细胞减数分裂中期I染色体配对行为。

1. 如果在减数分裂中观察到正常的染色体配对或很高的染色

体配对数——染色体同源（homology），则表示亲本种之间有非常近的亲缘关系；

2. 如果染色体配对数较低而且染色体之间的联合状况较

差——染色体部分同源（homoeology），则表明亲本种之间有一定的亲缘关系；

3. 如果杂种中的染色体之间完全不发生联合配对——染色体

完全不同源（non-homology），则亲本种之间的亲缘关系很远。

　同时，与染色体配对行为的分析相结合，对于杂种的育性，如：花粉育性、结实率等的观察统计，也作为估计亲本种之间亲缘关系的补充指标。

小麦的染色体组型

一粒小麦(Triticum momococcum, 2n=2x=14)是同源二倍体，染色体组型可表示为AA；是最原始的小麦。

1. 圆锥小麦(T. trugidum, 2n=4x=28)与一粒小麦同源的为A

染色体组，不同源的可表示为B染色体组，则染色体组型为AABB；

2. 普通小麦(T. aestivum, 2n=6x=42)与一粒小麦同源的为A

染色体组，与圆锥小麦同源的是B染色体组；与圆锥小麦不同源的可表示为D染色体组，则染色体组型为AABBDD。

验证普通小麦的D染色体组来源

1926

Cybindricu (Ae. cylindrica

染色体组。六倍体小麦和柱穗小麦的杂种通常可发现有

体

（

或不能配对。

1944

草

DD

的形成。

1. 小麦属的传统属界：限定于栽

培小麦及其近缘的野生种。

2. 小麦属与山羊草属分别是沿着栽培与野生两个方向进化的。 一年生草本。山羊草属的生育期与小麦属的接近，有些略早于小麦，有些略小于小麦，通过分期（晚秋、初冬、早春三期）播种即可使两者花期相遇。

如果以普通小麦做母本，山羊草属做父本，较容易获得杂种种子；如果以山羊草属做母本，普通小麦做父本时，则较难获得，但如果利用“桥梁种”或幼胚培养等方法，均不难克服。

柱穗山羊草与粗山羊草的染色体组分析

普通小麦的D染色体组（1）

柱穗山羊草（染色体数为2n=2x=28）的D 染色体组与普通小麦的D染色体组同源，而C染色体组的存在说明：柱穗山羊草不是普通小麦D染色体组的直接供体；似乎一定有一个二倍体种DD，参与柱穗山羊草和普通小麦的形成。

人工合成六倍体小麦

1. 1937年，有人发现利用秋水仙碱处理植物，可以较容易地使其染色体加倍，加倍率高达40%，加倍后一般不会引起突变，而且几乎对各种植物都有效。

2. 1944年，木原均等以二粒小麦与粗山羊草杂交后先得到具有“ABD”三组单倍染色体的杂种，再用秋水仙碱药剂处理杂种幼苗，使其染色体加倍，即可获得具有“AABBDD”染色体组型的人工合成六倍体小麦。