全 文 ：南京农业大学学报 1 9 9 5 , 1 8 ( 4 ) : l 一 6
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将大赖草种质转移给普通小麦的研究 `
w
. 通过花药培养选育双重二体异附加系和代换一附加系
陆瑞菊 ’ ` 陈佩度 刘大钧
(南京农业大学细咆遗传研究所 , 南京 2 1 0 0 9 5)
摘要 通过普通小麦 “ 中国春 ”与抗赤霉病的亲缘物种大赖草杂种回交后代 B C少 、 和 自交 F ; 代的花药培养 ,
获得了 72 株花培植株 ,其中 2 8 株结实 。 这些株系的株高 、 穗形和成熟期等性状在 H : 系间差异明显 , 但株系
内整齐一致 。 对 28 个 H : 代株系进行根尖细胞染色体计数 , 25 个 2n 一 42 , l 个 2n 一 4 4 , 2 个 2n 一 46 。 通过花
粉母细胞减数分裂中期 I 染色体配对分析和染色体 C 一分带 , 在 H : 代中选育出一个异代换 一附加系 ( 2n 一 4钓
L 0 7
, 两个双重二体异附加系 ( Zn 一 4 6 ) L 0 3一 0 5 和 L 0 6 。
关链词 普通小麦 ; 大赖草 ; 花药培养 ; 异 附加系 ; c 一分带
中图分类号 5 5 1 2 . 1 0 3
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L A M
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近年来随着花药培养方法和培养 条件的改善 , 小麦花粉绿苗的获得率有了大幅度的提
高 ’ 一 ` 〕 , 因而人们逐渐将这一技术与染色体工程结合起来 。 由于花粉植株有其独特的遗传学
, 太研究得到国家科委和农业部基金 资助
现在地址 : 上海市农科院作物研究所 , 上海 2 0 1 106
P r e se r、 t a dd r e s : I n s t i t u t e o f C r o P cS ie n沈 , S h a n g h a i A ca d e 左n y o f A歇 i e u t u r a l S e i e n e es , S h a n g h a i 2 0 1 1 0 6
收稿日期 : 19 9 4一 12一 0 3
南 京 农 业 大 学 学 报 1 8卷
特征 ,用远缘杂种后代进行花药培养 , 不但为创建异附加系提供 了新的方法 ,提高了创建异
附加系的频率 ,而且时间短 、 效率高 。 胡含等用普通小麦与八倍体小黑麦或小堰麦杂交产生
的七倍体进行花药培养 , 获得了由 n + 1 、 n + .2 二单倍体加倍成的添加二体和双 (多 )重添加
二体 。 他们的研究表 明 , 用花药培养方法创建小麦异源附加系比传统的杂交方法提高效率
1 8
.
2 倍 。 翁跃进等将顶芒山羊草抗 白粉病等优 良性状转移给普通小麦时 ,通过远缘杂交结
合花药培养只用 2 ~ 3 个世代就得到了对白粉病免疫 、 高抗叶锈病的普通小麦一顶芒山羊草
异 附加系 , 比 R el ey 用经典的传统创建异附加系的方法要快得多 。 大赖草 ( z￡尹翻绍
~比 m
.
)属于禾本科小麦族 , 高抗赤霉病 ,对条锈 、 秆锈 、 叶锈及小麦根腐病 、 黄矮病也有较好
的抗性 , 因而将大赖草种质导入普通小麦将有利于普通小麦品种的改 良〔5一 , 〕 。
1 材料与方法
1
.
1 材料
供试材料为普通小麦中国春 (C ih en se s rP i gn )与大赖草 ( 2必护刀us :
~
aL m
.
) (即巨大冰
麦草 , 创势子舰绍卿 n俪 , L . )杂种 回交后代 B C Z F 3 和 自交后代 F ; 的花培后代 。
1
.
2 方法
从大田取中部小麦大部分花粉处于单核期的穗子 ,置 3~ 5 ℃冰箱中预处理 7 d ,接种前
用 1 2一 K I 镜检花粉发育时期 ,取中部小花处于单核中 、 晚期的穗子 , 用 75 %酒精消毒 10 m in ,
在无菌条件下将花药接种到盛有培养基的三角瓶中 。 诱导培养基以 C : 7为基本培养基 , 添加
2
·
4
一
D 2 m g / L
,
N A A O
·
s m g / L
,
K T O
.
l m g / L
,蔗糖 6 0 9 / L 。 分化培养基以 M s 为基本培养基 ,
添加 6一 B A 2 m g / L , I B A 0 . 2 5 m s / L ,蔗糖 3 0 9 / L 。
种子于 20 ℃左右的温箱中发芽 ,根长至 1 c m 左右时剪取 2 条种子根置于盛有 OC 冰水
的指形管中预处理 2 ~ 24 h ,用 3 : 1 的 95 %酒精 : 冰醋酸固定 , 置 3~ S C 冰箱中备用 。 有
丝分裂制片时 , 根尖用 l %醋酸洋红染色 1一 Z h ,在 45 %醋酸 中压片 , 用临时片观察计数并
照相 。 c 一分带基本参照 rF ieb e 的方法进行 〔` ’ 〕 ,制 片时根尖从 固定液中取出后直接在 45 % 的
醋酸中压片 ,冰冻揭片后在无水酒精中过夜 ,第二天取 出后稍加气干 ,在 6 0 C 0 . 2 N H CI 中
处理 2 . 5 m in , 蒸馏水冲洗后再在饱和的 aB ( O H ) : 溶液中室温下处理 7 m in ,蒸馏水冲洗后再
在 6 0 `C 的 2 只 s C 溶液中处理 6 0 m in , 用 0 . 0 6 7 m o l / L N a ZH p o ; : K H ZP o , ( 2 : l )缓冲液稀释
的 lF s he r iG e m sa 染液 ( 2 0 , l) 染色至适度 ,蒸馏水冲洗 ,气干 ,在油镜下观察照相 。 减数分裂
制片于减数分裂中期挑取有中期 I 分裂相的花药用卡诺氏液固定 , 制片时将花药在 60 C I
m o l / L H C I 中解离 1 0 m i n , 用 S h i f f ` s 试剂染色 ,在 4 5%醋酸中压片 。
2 结 果
.2 1 花培结果
供试的 34 个材料均能产生愈伤组织 ,但仅有 16 个材料的愈伤组织分化出绿苗 。 愈伤组
织诱导率较低 ,平均为 2 . 4% , 变幅为 0 . 3 %一 7 . 69 % ;绿苗分化率为 13 . 43 % ,变幅为 0一
7 0
.
2 7%
。 共获得 72 株花粉植株 (表 1 ) , 其中 1 株 自然加倍 , 17 株人工加倍 , 共有 28 株结
实 。
4 期 陆瑞菊等 : 将大赖草种质转移给普通小麦的研究 IV
表 16 1个材料的出愈及分化情况
T a b l e 1Ca l lu sin d
u et io n a n dg r en Pl a n tl et i d f fe r en it a U o n o f16m a t e ri a 匕 t e s. d e
材料
M
a t e riai
接种花药数
A n th e rt e st ed
出愈数
N O
.
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出愈率 ( 环 )
F r equ n e ey o fca l i
in dU Ct i o
,
绿苗数
N o
.
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P l a n t l e st
绿苗分化率 ( % )
F r e q u e n e y o f g r e n
P l a n t l e t d i f fe r e n t ia t io n
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G 0 0 6 4
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G 0 0 9 6
G 0 16 5
G 02 1 8
G 0 2 3 1
G 0 2 4 7
G 0 3 6 7
G 0 3 6 8
G 0 3 7 0
G 03 7 2
G 0 5 2 0
G 0 5 3 0
G 0 5 3 3
6 6 0
0 8 0
6 0 0
8 40
7 2 0
5 4 0
6 0 0
6 0 0
2 0 0
6 0 0
5 4 0
6 6 0
8 4 0
7 8 0
6 0 0
6 00
2 8
8 3
1 4
1 4
4 7
2
7
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2 8
3 2
1 4
1 5
l 0
3 7
1 7
l 0
3 1 0
.
7 1
1 3 1 5
.
6 6
4 2 8
.
7 5
3 2 1
.
4 3
1 2
.
1 3
1 5 0
.
0 0
1 1 4
.
2 8
2 1 3
.
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.
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5 1 5
.
6 3
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.
1 4
一 1 3 . 3 3
2 2 0
.
00
2 6 7 0
.
2 7
2 1 1
.
7 6
2 2 0
.
0 0
2
.
2 花粉植株后代的基本形态特征和细胞学观察
花粉植株二代 ( H Z )在 田间表现多样性 , 株系间在株高 ,熟期和穗形上有较大差异 , 株系
内表现比较一致 , 30 %左右的植株高度在 70 c m 以下 ,这些材料大多表现早熟 。 对 28 个株系
进 行根尖细胞 ( R T c )染色体数 目检查 , 25 个株系 2n 一 42 , 1个株系 (L 0 7 ) 2n ~ 4 , 2 个株系
(L 0 3
一
0 5 和 L 06 ) 2n 一 4 6 ,没有发现异倍体 ,株系内染色体数目完全一致 ,没有分离 。
2
.
3 异附加系的形态与细胞学分析
通过根尖细胞 (R T )C 染色体计数 、 花粉母细胞 ( P M c) 减数分裂中期 I (M l) 染色体配对
行为观察及染色体 c 一分带 ,选育出 2 个双重二体异附加系和 l 个异代换一附加系 (表 2 ) 。
表 2 异附加系的 P M c M l 染色体平均配对构型
T a b le 2 Mae n e hr
o m o s ( ,m e pe i
r in g e o n f i gu
r a t i o ” 日 a t M l o f PM C s
材料
M a t e r i a l
异附加系类型
T y pe
s o f
a d d i t i o n l in e s
染色体数
C h r o m 0 So m e
( Zn )
观察细胞数
C e l l o 比 e r v e d
单价体
U n iv a l e n t
二价体
B i v a l e n t
R i n g R od T
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L 0 3
一
0 5
双重二体
异附加系
L 0 6
双重二体
异附加系
L 0 7
异代换 -
附加系
2 0 0
1 8 0
2 0 0
0
.
5 9
( 0~ 4 )
0
.
3 4
( 0~ 4 )
0
.
3 6
( 0~ 4 )
1 9
.
1 6 3
.
5 3 2 2
.
6 9
( 1 5~ 2 2 ) ( l ~ 8 ) ( 2 1~ 2 3 )
2 0
.
0 8 2
.
7 4 2 2
.
8 3
( 1 7~ 2 3 ) ( 0~ 5 ) ( 2 1~ 2 3 )
1 9
.
7 5 2
.
0 7 2 1
.
8 2
( 1 5一 2 2 ) ( 0一 6 ) ( 2 0~ 2 2 )
L 0 3
一
0 5 株高 96 . 5 。 m ,成穗数 2 . 3 个 ,穗长 6 . 3 c m , 穗形与中国春无明显差异 (图 1 ) , 种
子籽粒不饱满 。 离体 、 活体赤霉病抗性鉴定均为 3 . 6 级 。 经 R T C 染色体计数 2n 一 4 6 , 在减数
南 京 农 业 大 学 学 报 1 8 卷
产率进一步提高 , 创造较大的再生植株群体 , 或进行附加系间互交 ,不同亲缘植物远缘后代
间互交 , 丰富产生配子的类型 , 创建抗病的双 (多 )重添加二体是可能的 。
染色体 c 一分带技术在细胞遗传学研究中具有十分重要的作用 .s[ ’ 。〕 , 且 C 一分带程序简
单 、 易学 。 大赖草染色体经 c 一分带处理后大多显示很强的末端带 ,很容易将异附加 系鉴定 出
来 .a[ “〕 。 本研究在对 L 07 的花粉母细胞染色体进行 c 一分带处理时发现 , 中期 I 出现的单价体
和后期 I 出现的落后染色体 ,既有大赖草染色体又有普通小麦本身的染色体 。 因而采用花粉
母细胞染色体 C 一分带 ,不仅可以鉴别外源染色体 ,而且还能观察外源染色体在普通 小麦背
景中的配对行为 。
参 考 文 献
1 欧阳俊闻 . 小麦花药培养研究进展 . 见 :胡 含 , 王恒立编 . 植物细胞工程与育种 . 北京 :北京工业大学
出版社 , 1 9 9 0 . 1~ 6
2 胡 含 . 小麦花药培养 . 见飞胡 含 , 陈 英编 . 植物体细胞遗传与作物改良 . 北京 : 北京大学出版社 ,
1 9 9 0
.
1~ 6
3 o u y a n g J W
,
Z h o u S M
,
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.
T h e r es 因n se o f an th e r cu l t u r e Of e u l t u r e t e m pe r a t u r e i n 了月~
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,
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1 0 1~ 1 0 9
4 W
e i Z M
.
OP l l
e n ca l lu s e u l t u r e in 了川 “ ” ” 砚 ,战倪甩份刀 . T h e o r A P P I G e n e t , 1 9 8 2 . 1 : 7 1~ 7 3
5 卢生莲 , 孙永华 ,刘尚武等编著 . 中国植物志 . 北京 : 科学出版社 , 1 987 . 9 ( 3) : 16
6 王耀南 , 陈佩度 , 刘大钧等 . 将巨大冰麦草种质转移给普通小麦的研究 1 . (普通小麦 x 巨大冰麦草 ) F :
的产生 . 南京农业大学学报 , 198 6 , l ( 1 ) : 10 ~ 14
7 王耀南 , 陈佩度 , 刘大钧等 . 将巨大冰麦草种质转移给普通小麦的研究 1 . cB , 、 B c : 的细胞遗传学研究
和赤霉病抗性鉴定 . 南京农业大学学报 , 1 9 9 1 , 1 4 (2 ) : l 一 5
8 陈佩度 , 王兆梯 , 王苏玲等 . 将大赖草种质转移给普通小麦研究 , . 抗赤霉病异附加系的选育 ,遗传学
报 , 19 9 4 , 2 2 ( 3 ) : 1 6 1一 1 6 6
9 C h e n P D
,
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1 9 9 3
.
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1 0 G i l l B 5
.
S at n d a r d ka r y o t y pe a n d n o m e n e恤 t u r e s y s et m f o r d es e r iP t i o n o f e h r o m os o m e ba n ds a n d s t r u e t u r a l a be r -
r a t i o n s i n w h ea t (介已~
泛理毛组双撇 L . ) . G e n o m e , 1 9 9 1 , 3 4 : 8 3 0~ 8 3 9
(责任编辑 周超纲 )