全 文 ：西北农业学报 2 0 02 , 1 1 ( 4 ) : 1 9~ 2 1
A
e t a A g r ie u lt u r a e 物 r e a li一 o e e id e n t a l is S in ie a
牡山羊草 ( A 。 . J e v e n a l i 、 )细胞质
对普通小麦的效应研究
张玲丽 , 赵凤霞 , 许爱兰
(西北农林科技大学农学院 , 陕西杨凌 7 12 1 0()
摘 要 : 将牡山羊草 (A e , eJ * ,: al i , )细胞质导人普通小麦 ,研究其对普通小麦主要农艺性状的遗传效应 。 结
果表明 ,牡山羊草细胞质对普通小麦开花习性具有优良的作用 ,能提高普通小麦育性 ;除使株高降低外 ,对其
他农艺性状均无明显不良效应 ;能提高小麦的品质 ,并对白粉病有一定的抗性 。
关键词 : 小麦 ; 牡山羊草 ; 细胞质效应 ; 农艺性状
中图分类号 : 5 3 34 . 3 文献标识码 : A 文章编号 : 1 0 0 4 一 1 3 89 ( 2 0 0 2 ) 0 4 一 0 0 1 9 一 0 3
E f f e e t o f A e
.
uJ
v e n a l i s C y t o P l a s m o n T ir t i e u m
Z H A N G L in g
一
11
,
Z H A O F e n g
一 x i a
,
X U A i
一
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e g e o f A g r o n o m y
,
N o r t ll w e s t 段 i一 T e e h U n i v e r , i t y o f A g r i e u l t u r e
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n g lin g S h a nx i 7 1 2 x oo
,
C h ian )
A b s t r a e t : T h e e f f e e t s o f A e
.
j u v e n a l i s e y t o p l a s m w e r e s t u d i e d b y t r a n s f e r r i n g A e
.
j u v e n a l i s e y t o p l a s m
i n t o 了,7下t i c u m . T h e r e s u l t s s h o w e d t h a t A e . j u v e n a l i s e y t o p l a s m h a d f i n e e f f e e t s o n h a b i t s a nd e h a r a e -
t e r i s t i e s o f w h e a t f l o w e r i n g
,
i t e o u ld im p r o v e w h e a t
` 5 f e r t i l i t y a n d q u a l i t y , a dn t h
e r e w e r e n o s i g n i f i
-
e a n t e f f e e t s o n o t h e r a g r o n o m i e e h a r a e t e r s
.
A e
. 夕u v e n a l i s e y t o p l a s m m ig h t h a v e b e t t e r r e s i s t a n e e t o
P o w d e r y im ld
e w
.
K e y w o r d s
:
A e
. 少: `刀 e , , a l i 、 ; C y t o p l a s m e f f e e t ; A g r o n o m ie e h a r a e t e r
作物育种的历史表明 , 育种方法的改进和作
物新材料或新基因资源的发现将会给作物育种带
来新 的突破 , 由此会产生巨大的经济效益和社会
效益 , 自 19 6 2 年 W i l s o n h e 和 oR s e 育成 T 型小
麦雄性不育系以来 , 国内外相继对杂交小麦进行
了大量的研究 , 至今已育成 K 、 V 等多种胞质雄性
不育系川 ,并对其做了大量的研究工作 ,取得了突
破性进展 。 T s u n e w a k i巨,〕和 p a n a g o t o u 对不同细
胞质的大量研究表明 , 在小麦属和山羊草属 36 种
细胞质中 ,具有应用价值的有 仔 、 G 、 M U 和 vS 四
类细胞质 ,一些学者对 D “ 型山羊草细胞质核代换
系开展 了多方面的研究 ,认为 D “ 型细胞质对普通
小麦的性状均无不利效应比 3〕 。本文 旨在对有利用
价值之一的牡山羊草细胞质作具体研究 , 以期为
拓宽小麦杂优利用提供理论参考 。
1 材料和方法
L l 试验设计
试验于 1 9 9 8一 2 0 0 0 年在西北农林科技大学
农作一站进行 。 供试材料选用具有牡山羊草 ( A o .
uj ve an ils ) (简写 为 )J 细 胞 质小麦雄 性 不育系
J u O 6 1 作母本 ,用 9 0 ( 1 3 ) 2 1 , 2 5 7 1 , 1 3 2 , 4 2 7一 3 四
个普通小麦品种 (系 )作父本连续 回交置换 , 回交
10 代以上 , 其异质系采用随机区组设计种植 , 2 行
区 , 重复 3 次 , 行长 1 . o m , 行距 0 . 25 m , 株距
0
.
O6 7 m
, 管理同大 田 。
1
.
2 田间调查与分析方法
1
、
2 1 育性的调查 开花散粉前在小区中随机
收稿日期 : 2 0 0 1一 1 2 1 ( )
基金项目 : 国家 “ 九五 ”玫关资助项 日 (扎 一呢 。艺如 夕
作者简介 : 张玲丽 ( 1 97 0一 ) ,女 , 硕士 , 西北农林科技大学农学院讲师 。 电话 : (0 2 9) 70 91 3 6 7 ( H )
西 北 农 业 学 报 1 1卷
套袋 0 1穗 ,每株 3 穗 ,开花 25 d 以后调查套袋自
交结实率 (国内法 ) 。 其计算公式为 :
自交结实率一 (有效小穗基部 2 朵小花的结
实数 ) (/ 有效小穗数 x 2) x 10 0 % 。
1
.
2
.
2 农艺性状的调查 在小麦生长期间挂牌
标记 ,调查抽穗期 、 开花期 , 统计花药外露率 ,对花
药进行碘染试验 ,用读数显微镜计量柱头 、 花丝 、
花药的大小 ,并且做抗病性鉴定 , 苗期鉴定发病叶
位 、 严重度 、 反应型 , 成株期鉴定反应型 、 病叶普遍
率及病情指数 。
抗性的划分以病情指数闭 2%一 20 %为高抗 ;
2 1%一 4 0写为抗 , 41 写~ 60 写为中抗 ; 61 写~ 80 %
为中感 ; > 80 %为高感 。
成熟收获后 ,对株高 、穗长 ,有效小穗数 、穗粒
数 、 千粒重 、 单株产量等农艺性状进行室 内考种 ,
对所得数据进行方差分析和显著性检测等 。
2 结果与分析
2
.
1 牡山羊草细胞质对普通小麦雄性育性的影
响
通过连续 3 a 的调查 , J 型小麦雄性不育系 ,
雄性不育性彻底 ,育性稳定 ,经观察发现花药形态
发育表现不正常 ,花药皱小 , 空瘪 ,不开裂 , 花粉内
含物少 , 对碘溶液不染色或染色很浅 ,并观察到有
雄蕊心皮化现象 。
2
.
2 牡山羊草细胞质对普通小麦开花习性的影
响
从表 1 可以看 出 ,在牡 山羊草细胞质的作用
下 ,参试的每个核质杂种都表现出明显的优势 。牡
山羊草细胞质杂种的柱头长度均比供体品种有所
增长 , 如 Jg O ( 1 3 ) 2 1 比 9 0 ( 1 3 ) 2 1 长 0 . 0 9 m m 、
J2 5 71 比 2 5 71 长 。 . n m m 。 J 质杂种的花丝长度 、
直径 , 花药 的长度 、 直径除个别的略低于 核供体
外 , 其他均比供体品种有所增大 ,如 J2 5 71 花药直
径 比 2 5 7 1 的小 0 . ZO m
,
J4 2 7一 3 比 4 2 7一 3 小
0
.
20 m m
。 同时还可以看 出由于牡山羊草细胞质
的导人 , 提高了核质杂种 的花药外露率 , 如 J 90
( 1 3 ) 2 1 比 9 0 ( 1 3 ) 2 1 增加了 2 0 . 2 0 个百分点 ;
J 4 2 7一 3 比 4 2 7一 3 增加 了 1 8 . 8 0 个百分点 ,其他
核质杂种也都有所提高 , 只是提高的幅度不同 。另
外 ,在读数显微镜下观察时发现 ,具有牡山羊草细
胞质的材料花粉很饱满 、 花粉量大 、 发育正常 。 可
见 , 牡山羊草细胞质对普通小麦开花习性具有优
良的细胞质效应 。
表 1 牡山羊草细胞质对普通小麦开花习性的影响
T a bl e 1 E f f e e st o f A e
.
J’u v e n a l i s cy t o Pl as m o n ha b i ts a n d c h a r a e t e ir s t ics o f w h e a t f l o w e r ign
性 状 材 料 M a t e r i a l
C h a r a e t e r
J 90 ( 13 ) 2 1 9 0 ( 1 3 ) 2 1 )
一
A J2 5 7 1 2 5 7 1
一
A J 13 2 13 2 J
一
A J 4 27
一
3 4 2 7
一
3 J
一
A
柱头长 /m m
C h a P i t e r le n g t h
0
.
3 8 0
.
0 9 0
.
4 7 0
.
3 6 0
.
1 1 0
.
4 3
花丝长 /~
lF
o r 一 Ie gn t h
0
.
7 6 0
.
0 1 0
.
8 9 0 8 8 0
.
0 1 0
.
9 0 0
.
8 9
花丝直径 ( 1 6只 1 0 ) /m
F lo r一 ia me t e r
0
.
3 1 0
.
0 9 1
.
5 0 14 0
.
3 6 0
.
3 5 0
.
3 1 0
.
0 4 0
.
30 0
.
2 4 0
.
0 6
花药 /m n l
A n th e r
10 0
.
0 7 0
.
3 0 0
.
2 9 0
.
0 1 2 0 0
.
8 9 0
.
3 1
花药直径 /rn ( 1 6大 10 )
A n t he
r d ia n l e t e r
6
.
4 5 0
.
4 5 7
.
0 1 7
,
3 1 一 0 . 2 0 7 . 5 6 7 . 2 3 0 . 3 3 6 . 8 0 7 . 0 0 一 0 . 2 0
花药外露率/ %
A n t h e r s h o w r a t e
4 0 3 0 2 0
.
1 0 2 0
,
2 0 3 6
.
0 0 2 1
,
0 7 1 4
.
9 7 3 1
.
2 0 1 8
.
2 0 1 3
.
0 0 3 3
.
0 0 1 4
.
2 0 1 8
.
8 0
2
.
3 牡山羊草细胞质对普通小麦育性的影响
由表 2 可以看出 , 在牡山羊草细胞质的作用
下 , 核质杂种的花粉粒育性正常 ,甚至有所提高 ,
如 J4 2 7一 3 异质系可育花粉粒比核供体 42 7 一 3
的可育花粉粒增加了 8 . 6 个百分点 ,其他核质杂
种亦有不同幅度的提高 。 牡山羊草细胞质对花粉
粒直径的影响则变化不大 ,没有达到显著水平 (尸
> 0
.
05 )
,而对其结实率 , J 质异质系要比核供体
普遍高一些 ,经试验观察 ,没有发现牡山羊草细胞
质对普通小麦的结实率存在不 良影响 。 由此说明 ,
牡山羊草细胞质对普通小麦育性的影响不大 , 但
对于结实率则表现出良好的遗传效应 。
4 期 张玲丽等 : 牡山羊草 (A e .lev na sl i )细胞质对普通小麦的效应研究
表 2 牡山羊草细胞质对普通小麦育性的影响
Ta bl
e 2 Ef f e e ts of A e
.
ju
v e n a l is e yt ol Pas m
n of e rt il it y of whe a t
性 状 Ch a r a c t e r
J 型细胞质能提高普通小麦的抗病性能 。
表 4 供试材料主要农艺性状的调查
T a l be 4 Ag r o
n on ” c c h a r a c t e r s of A e . ju v n a ol is
e yt ol Pas m a n d t r it ie u m e yt ol Pas m
材 料
M a t e r ia l
可育花粉粒/ %
Fe
r t l ie p oll
e n
g r a ln
花粉粒直径
(1 6只 1 0 )/ r n l l l
Dia m e t e r of
P oll
e n g r a in
结实率/ %
没 e d 一 s e t t 一n g 细胞质 出苗期 /d 抽穗期 /d 开花期 /d
Cyt op la s m Se
e d l: n g S Pi ki
n g F l oe w
r ln g
粗蛋白/
m (g / g )
Pr ot e in
病情指数
/ %
以 s e a s e
J9 0 (13 )2 1
9 0 (1 3 )2 1
J2 5 71
2 5 71
J 13 2
1 3 2
J4 2 7
一
3
4 2 7
一
3
9 8
.
80
9 8
.
80
9 8
,
0 0
9 6 5 6
9 2
,
2 0
90
,
8 7
87 5 6
7 9 90
I n a e X
- 一~一一 ~ ~ -一一 ~ -一- 一一- ~ ~ - 月 ~ ~一 . ~ ~ - - ~ 户一 ,又 1 99 2 0 7 、1 99 2 0 7 15 2 . 81 4 0 . 0 ;:
82
.
3 3
80
,
2 0
7 8
、
5 5
Qé0
1`1.
40“0
此hl了只éOQéO门Ouo乃1J.…19曰ln乙ùJ,
2
.
4 牡山羊草细胞质对普通小麦生长势的影响
由表 3 可见 , J 型细胞质能增强普通小麦的
生长势 ,更有利于生产利用 。 从株高调查结果看 ,
牡山羊草细胞质能降低普通小麦的株高 , 如 J 质
株高为 “ C m 而 A 质的株高为 80 。m , 降低幅度
很大 , 说明 J 型细胞质具有明显的降低株高的作
用 。 而对于其他则无明显的不良效应 。
表 3 J 型细胞质的异质系生长势的调查
T a b l e 3 G r o诫 h v ig o r o f a li e n 一 e y t o P l as m li n e s
o n A e
.
j
u v e n a li s c y t o Pl as m
3 结论与讨论
3
.
1 牡山羊草细胞质能引起一些小麦品种 (系 )
雄性不育 ,且雄性不育的遗传效应稳定 , 这与吴郁
文圈 、 刘春光川等报道是一致的 , 可能是细胞质与
核供体互作所致 。
3
.
2 牡山羊草细胞质对普通小麦的开花散粉 习
性具有良好的作用 。 对普通小麦的主要农艺性状
除显著降低株高外其他则无不 良的细胞质效应 。
3
.
3 牡山羊草细胞质对普通小麦的育性反应差
异不显著 , 能提高小麦的结实率 , 这将利于强优势
组合的选育 。
3
,
4 牡山羊草细胞质能提高普通小麦的品质 ,这
与刘曙东川等报道是一致的 , 并对白粉病有一定
的抗性 。
0
ù卜心乙八j乃匕d
:
娜
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唯.1亡dJ .`迭O八à0ó卜六匕只é
细胞质
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有效分
株高c/ m 粟数 旗叶长 穗长 c/ m
P la n t N o o f 只宽 / e m之 S P ik e
he ig h t e f fe e t iv e lF a g le a f le嗯 t h
t1l le r
生长势
g r o wt h
J 6 5 9
.
0 3 8
.
5 0
A 8 0 9
.
0 3 8
.
4 5
12
.
2 5
10
.
7 2
+ +
注 : 表中数据为四个异质系的平均值 , 以下同。
N c〕 t e : 压 t a i n t h e t a b le s h o w f o u r a llo Pla s nar t生e lin e s ’ m e a n ,
t h e s a m e a s b e lo w
.
2
.
5 牡山羊草细胞质对其他农艺性状的影响
由表 4 可知 , J 型细胞质使普通小麦品种 出
苗期延迟 l d ,可能是由于 J 型细胞质杂种种子皱
缩 ,不饱满 ,营养物质缺乏所致 。抽穗期 、 开花期却
达到了一致可能是由于 J型细胞质在后期促进了
小麦个体发育所致 。 牡山羊草细胞质的异质系粗
蛋 白都高于核供体 ,说 明 J型细胞质具有改善品
质的作用 。该细胞质在抗白粉病能力上有所提高 ,
即从高感水平达到了中感并接近中抗水平 , 说明
参考文献 :
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