全 文 ：第 36 卷　第 7 期 西北农林科技大学学报(自然科学版) Vol.36 No.7
2008 年 7 月 Journal of No rthwest A&F Univer sity(Na t.Sci.Ed.) Jul.2008
粗山羊草抗白粉病性鉴定及与普通
小麦远缘杂交研究＊
张海泉1 ,马淑琴2
(1河北经贸大学 生物科学与工程学院 ,河北 石家庄 050061;2云南省农业科学院 粮作所 ,云南 昆明 650205)
[ 摘　要] 　【目的】鉴定粗山羊草对小麦白粉病的抗性 , 用远缘杂交的方法将其抗病基因转移到普通小麦中。
【方法】用离体叶段鉴定和田间鉴定相结合的方法 ,对来自不同产地的 38 份粗山羊草进行白粉病抗性鉴定 , 用普通小
麦与粗山羊草配制正反交组合。【结果】38 份粗山羊草中 , 对小麦白粉病免疫和近免疫的材料有 9 份 , 占供试材料的
23.68%;普通小麦与粗山羊草正 、反交均不能正常结实 , 必须进行幼胚拯救 ,成胚率分别是 8.53%和 70.03%, 胚拯救
率为 9.22%,成苗率为 0.79%。杂种 F 1 自交不育 ,与普通小麦回交可正常结实 , 但 BC1 自交结实率极低。抗病鉴定
和遗传分析表明 ,粗山羊草 Y215 含有1 对显性抗白粉病基因 , 并分别在杂种后代 BC2F1 和 BC1F2 中获得了细胞学稳
定且与供体亲本一致的抗白粉病植株。【结论】来自粗山羊草 Y215的抗病基因已通过遗传重组导入普通小麦中。
[ 关键词] 　粗山羊草;普通小麦;幼胚拯救;远缘杂交;抗白粉病基因
[ 中图分类号] 　S512.1;S336 [文献标识码] 　A [ 文章编号] 　1671-9387(2008)07-0071-08
Study on identification of disease resistance of powdery
mildew in Aegilops tauschii &distant cross of
Triticum aestivum L.and Aegilops tauschii
ZHANG H ai-quan1 ,MA Shu-qin2
(1 Col leg e o f Biolog y Eng ineer in g , H ebei Universi ty o f E conomics an d Business , Sh ij iazhuang , Hebei 050061 , China;
2 Food Crops Research Inst i tute ,Yunnan A cademy o f A gr icu ltura l Sciences , K unmin g ,Y unnan 650205 , China)
Abstract:【Objective】The study t ransfered the powdery mildew resistance genes of Aegi lops tauschii
to common wheat by the method of distant hybridizat ion and then ident ified the resistance to w heat pow-
dery m ildew in Ae.tauschi i.【Method】The re sistance to w heat pow dery mildew in the Ae.tauschii origina-
ted f rom different regions w as identif ied by using the methods of detached-leaf-segment and f ield identifica-
tion.Ae.tauschi i(2n=14)accessions as male we re crossed w ith Trit icum aestivum (2n=42 ,AABBDD)
cultiv ars/ lines and T .aestivum accessions as male w ere crossed w ith Ae.tauschi i.【Result】Nine o f the
thirty-eight specimens of Ae.tauschi i we re immune (23.68% in to tal tested material).The immature em-
bryos of the cro sses T .aestivum ×Ae.tauschi i and Ae.tauschi i ×T .aest ivum must be rescued by shrive-
ling the endo sperm in hybrid seeds.The ra tio of embryos obtained was 8.53% and 70.03%.The rat io of
embryos reviving w as 9.22%, and the ratio of seedling s established w as 0.79%.Hybrid F 1 plants of cro sses
were sterile.The hybrid seeds could be obtained through backcro ssing w ith T .aestivum ,but the rat io of the
seed set of intercross in BC1 progenies w as very low .Results of identif ication of disease resistance and ge-
＊ [ 收稿日期] 　2008-01-04
[ 基金项目] 　河北省科学技术研究与发展指导计划项目“微卫星标记小麦野生资源抗病基因及抗病基因的利用”(05225510);河北省
教育厅科学研究计划项目“微卫星标记小麦抗白粉病基因” (Z2006103)
[ 作者简介] 　张海泉(1964-),男 ,辽宁锦州人 ,副研究员 ,博士 ,主要从事分子生物学研究。 E-mail:hqzh ang188@126.com
DOI :10.13207/j.cnki.jnwafu.2008.07.015
netic analy sis indicated that Ae.tauschii Y215 carried a dominant pow dery mi ldew gene respect ively , The
derivative lines of BC2 F1 and BC1 F2 have normal chromosomes and resistant to pow dery mildew obtained.
【Conclusion】The powde ry mildew resistance genes o rig inated f rom Ae.tauschi i Y215 accessions w ere suc-
cessfully t ransferred to common wheat.
Key words:Aeg ilops tauschi i;T.aest ivum;embryo rescue;distant hybridization;powdery m ildew re-
sistance gene ＊
　　粗山羊草(Aegi lops tauschii)隶属于禾本科
(Poaceae)小麦族(T ri ticeae)山羊草属(Aegi lops L.
2n=14 ,DD),是小麦 D 基因组的供体 ,也是许多 D
染色体组多倍体种的亲本。粗山羊草是野生杂草 ,
具有遗传基础丰富 、抗逆性强的特点[ 1] 。
已经鉴定的抗白粉病基因中 ,近半数来源于小
麦的野生近缘种[ 2-6] 。粗山羊草蕴含了很多抗病基
因 ,其中包括抗杆锈 S r33 和 Sr41 基因 , 抗叶锈
Lr21 、Lr22a 、 Lr32 、 Lr39 、 Lr42 和 Lr43基因[ 6-7] ,
抗条锈 Yr24 和 Yr28 基因[ 8-9] ,及抗白粉病 Pm2 、
Pm19 、Pm34和 Pm35基因等[ 2-3 , 5-7] 。
小麦近缘属种是改良小麦较好的材料 ,窦秉德
等[ 10]用普通小麦与斯卑尔脱小麦及密穗小麦杂交 ,
杂种优势明显 , 单株穗数和千粒重得到显著提
高[ 10] 。邱永春等[ 11] 用普通小麦分别与乌拉尔图和
栽培一粒小麦杂交 ,将抗白粉病和条锈病基因导入
小麦中 ,获得稳定遗传的杂交材料[ 11] 。李文才等[ 12]
用硬粒小麦与粗山羊草合成的双二倍体和小麦回
交 ,发现粗山羊草 D染色体对小麦的穗长 、千粒重 、
单株穗数和单株产量具有显著影响[ 12] 。张玲丽
等[ 13]将粗山羊草细胞质导入小麦中 ,发现粗山羊草
的细胞质能增加小麦的株高 ,提高小穗数 、穗粒数 、
结实率和发芽势[ 13] 。张海泉等[ 14] 用柱穗山羊草与
粗山羊草远缘杂交 ,获得一系列抗病材料 。李根英
等[ 15] 用野生二粒小麦(T.turgidum subsp .di-
coocoldes)与粗山羊草杂交产生的人工合成六倍体
小麦为研究对象 ,发现父本粗山羊草对籽粒硬度有
显著影响。杨烈等[ 16] 发现 ,对中国条锈病新小种
CYR32免疫的 12份粗山羊草有同一对显性抗病基
因。
虽然粗山羊草中蕴含大量能够改良小麦品质 、
产量的农艺性状和许多抗病基因 ,但如何将这些导
入小麦中并在小麦中获得表达 ,在国内外的相关报
道很少。本研究将小麦近缘属 ———粗山羊草中的优
良性状和抗小麦白粉病基因导入普通小麦中 ,并将
抗病基因定位在染色体上 ,旨在获得新的小麦抗白
粉病材料 ,为小麦抗白粉病育种和品质改良提供遗
传资源 。
1　材料与方法
1.1　材　料
矮败小麦▲ 、早穗 30 、徐 541 、陕 229 、955159 、济
南 17 、莱州 953 、SW10 、辽春 10 、PI29 、温麦 6 号 、
5005 、京双 16 、中国春等 14 份小麦品种(系)和 38
份粗山羊草材料 ,均由中国农科院作物所提供;12
个小麦白粉病生理小种和小麦白粉病混合菌株 ,均
由中国农科院植保所提供 。
1.2　方　法
1.2.1　抗病性鉴定　粗山羊草的小麦白粉病抗性
鉴定采用室内离体叶鉴定和大田混合菌株鉴定相结
合的方法。
分级标准:采用通用的小麦白粉病鉴定方法 ,抗
病等级分为 0 、0;、1 、2 、3 、4 等 6级 ,其中 0级为免
疫 ,0;级为近免疫 ,1 级为高抗 ,2 级为中抗 , 3级为
中感 , 4级为高感 。
室内离体叶鉴定:
(1)离体叶培养基的配制。用苯骈咪唑 50
mg/L作保绿剂 ,琼脂 5 g/L 作保湿剂和浮载剂 。用
蒸馏水将琼脂完全溶解后 ,加入苯骈咪唑 ,搅拌均匀
冷却至 60 ℃,倒入大号培养皿 ,每个培养皿约 10
mL ,紫外灯下消毒 1 h 。
(2)抗病性鉴定 。将无菌的 38份粗山羊草叶片
剪成 2 cm 叶段 ,叶面朝上 ,均匀插在离体叶培养基
上 ,以感病的小麦京双 16 为对照 ,设 4个重复。每
个培养皿用抖落病株孢子方法分别接种 12 个白粉
病生理小种(E02 、E03 、E05 、E06 、E07 、E09 、E11 、
E15 、E18 、E21 、E23 、E25),待对照充分发病后 ,调查
侵染型 。
72 西北农林科技大学学报(自然科学版) 第 36 卷
＊ 矮败小麦:以太谷核不育小麦为母本 ,以中国春小麦为轮回亲本连续 12代回交获得的高杆可育 、矮杆不育的小麦育种材料 ,矮败小麦
是显性不育基因 MS2与显性矮秆基因 Rh t10的紧密连锁体 ,因此高秆可育 ,矮杆不育。
大田混合菌株鉴定:
用京双 16作诱发行 ,接种北京地区流行的白粉
病混合菌株 ,进行抗白粉病鉴定。
1.2.2　杂　交　正交:以普通小麦为母本 ,粗山羊
草为父本杂交;反交:以粗山羊草为母本 ,以普通小
麦为父本杂交 ,统计杂交结果 。用普通小麦回交 ,回
交后代自交或继续回交。
1.2.3　幼胚拯救　取授粉后 13 ～ 18 d 的幼胚 ,用
升汞(1/1 000)消毒 10 min ,无菌水冲洗 3次 ,在无
菌条件下 ,转移到一步成苗 N6培养基上 , 25 ℃恒温
光照培养箱中 12 h 光暗交替培养 。待幼苗长到一
定程度 ,无菌条件下剪掉根和叶 ,转移到壮苗培养基
中 ,置于 4 ℃光照培养箱继续培养 ,根据情况转移
2 ～ 3次 ,适时移栽 。
1.2.4　统计方法　统计杂交成胚率 、成苗率 、幼胚
拯救率和杂交或回交结实率。
杂交成胚率/ %=成胚数/杂交花数×100%;
成苗率/ %=成苗数/杂交花数×100%;
幼胚拯救率/ %=成苗数/接种幼胚数×100%;
杂交或回交结实率/ %=杂交或回交结实粒数/
杂交或回交小花数×100%。
2　结果与分析
2.1　粗山羊草的抗病性鉴定
以感病的小麦品种京双 16为对照 ,室内离体叶
接种 12个白粉病生理小种发现 , 38 份粗山羊草对
12个白粉病生理小种全部抗病的有 9份 ,占供试材
料的 23.68%,有 4份材料对 12个白粉病生理小种
全部感病 ,占供试材料的 10.53%,其他材料抗白粉
病的某些生理小种(表 1)。
表 1　混合菌株及不同生理小种鉴定粗山羊草抗小麦白粉病的结果
Table 1　Identification o f resistance to powdery mildew via inoculate test of Ae.tauschii
by mixed strains and different phy siological race s
材料
Acces sion
离体叶侵染型
Infection type of pow dery mi ldew on detached leaves
E02 E 03 E05 E06 E07 E09 E11 E15 E18 E21 E23 E25
田间侵染型
Infection type of
w heat pow dery
mildew in
the f ield
Y215 R R R R R R R R R R R R 0
Y214 R R R R R R R R R R R R 0
Y212 R R R R R R R R R R R R 0
Y206 R R R R R R R R R R R R 0
Y201 R R R R R R R R R R R R 0
Y192 R R R R R R R R R R R R 0
Y189 R R R R R R R R R R R R 0
Y170 R R R R R R R R R R R R 0
Y219 R R R R R R R R R R R R 0;
Y221 R R R S S S R R R R S R 1
Y222 R R S S S S R S S R Y R 1
Y225 R R Y R Y S R R R R S R 1
Y204 Y R R R R R R S R R R R 1
Y218 R R R R R R S R S S R R 1
Y207 S S S S S S R S S S S S 1
Y208 S S S S R S S R S S S S 1
Y199 S R R R R R S R R S R S 1
Y169 R R S R R R S R R S R R 1
Ae34 S S R R R S R S S S R S 1
Ae35 S R S R S S S S S S S S 1
Y121 R R R R R S R R S R R S 2
Y124 S R R R R R S R R S Y S 2
Y125 S R S R S S S S R R R R 2
Y168 S R S R R S S R S R R S 2
Y178 R R R R R R S R S S R R 2
Y205 R R R S R R S S R S R R 2
Y220 Y R S Y R R R S S R R S 2
Y223 S R S R S R S Y S S Y R 2
Ae38 S R R R R S R R Y R R S 2
Ae40 S R R R R R Y R R R R R 2
73第 7 期 张海泉等:粗山羊草抗白粉病性鉴定及与普通小麦远缘杂交研究
续表 1　Continuted table 1
材料
Acces sion
离体叶侵染型
Infection type of pow dery mi ldew on detached leaves
E02 E 03 E05 E06 E07 E09 E11 E15 E18 E21 E23 E25
田间侵染型
Infection type of
w heat pow dery
mildew in
the f ield
Ae48 Y R R R S R R R R R R R 2
Y126 S S S S S S S R S S S S 3
Y176 R R R R R S R R R R S R 3
Y186 R R R R R S R R S R R R 3
Ae43 S S S S S S S S S S S S 4
Y122 S S S S S S S S S S S S 4
Y185 S S S S S S S S S S S S 4
Y2272 S S S S S S S S S S S S 4
京双 16(CK)
Jingsh uang 16
S S S S S S S S S S S S 4
　　注:R.抗病;S.感病;Y.黄叶。
Note:R.Resistance to pow dery mildew;S.Susceptible to powdery mildew;Y.Yellow leaf.
　　以京双 16为诱发行 ,在大田接种北京地区流行
的白粉病混合菌株 ,发现 8份粗山羊草材料免疫 ,1
份近免疫 ,11份材料为高抗 ,11份材料为中抗 ,其余
7 份材料为中感或高感 , 分别占供试材料的
21.05%, 2.63%,28.95%, 28.95%和 18.42%。在
田间感病材料中 ,也有对白粉病某些生理小种抗病
的材料(表 1)。
2.2　普通小麦与粗山羊草正交及回交的结实情况
2.2.1　正　交　根据粗山羊草抗病性鉴定结果 ,选
取抗病的粗山羊草材料。以普通小麦为母本 ,以粗
山羊草为父本杂交。观察发现 ,授粉后胚发育良好 ,
但不能形成胚乳 ,胚乳部位只形成一汪清水 ,授粉
20 d后 ,受精胚逐渐萎缩 ,最后干瘪 ,不能形成种子 ,
因此必须作幼胚拯救 。小麦与粗山羊草杂交的成胚
率不同 ,为 0 ～ 29.91%,平均为 8.53%。其中济南
17×Ae34成胚率最高 ,中国春×Y206最低 。组培
苗的成苗率较低 , 为 0 ～ 2.40%, 平均成苗率为
0.79%(表 2)。
表 2　普通小麦与粗山羊草杂交的成胚率及幼胚拯救率
Table 2　Ratio s o f embryo s obtained and re scued in the cro sses of T.aestivum and Ae.tauschii
组合
Combinat ion
杂交花数
No.of fl oret s
pollinated
成胚数
No.of em bryos
ob tained
成胚率/ %
Ratio of
embryos
obtained
接种胚数
No.of embryos
cultured
成苗数
Rat io of
seedlings
estab lish ed
成苗率/ %
No.of
seedlings
estab li shed
幼胚拯救率/ %
Ratio of
embryos
revived
徐 541×Ae34
Xu541×Ae34 358 18 5.03 18 3 0.84
平均值 Average 358 18 5.03 18 3 0.84 16.67
陕 229×Y121
Shaan 229×Y121 647 25 3.86 25 6 0.93
陕 229×Y125
Shaan 229×Y125 271 10 3.69 10 3 1.11
平均值 Average 459 17.5 3.81 17.5 4.5 0.98 25.71
955159×Y121 271 35 12.92 35 6 2.21
955159×Y122 254 34 13.39 34 6 2.36
平均值 Average 262.50 34.50 13.14 34.50 6 2.29 17.39
济南 17×Y121
Jinan 17×Y121 268 40 14.93 40 5 1.87
济南 17×Y122
Jinan 17×Y122 358 52 14.53 52 5 1.40
济南 17×Y125
Jinan 17×Y125 298 36 12.08 36 5 1.68
济南 17×Y168
Jinan 17×Y168 395 20 5.06 20 3 0.76
济南 17×Y199
Jinan 17×Y199 359 10 2.79 10 1 0.28
济南 17×Ae34
Jinan 17×Ae34 214 64 29.91 64 3 1.40
平均值 Average 315.33 37 11.73 37 3.67 1.16 9.91
74 西北农林科技大学学报(自然科学版) 第 36 卷
续表 2　Continuted table 2
组合
Combinat ion
杂交花数
No.of fl oret s
pollinated
成胚数
No.of em bryos
ob tained
成胚率/ %
Ratio of
embryos
obtained
接种胚数
No.of embryos
cultured
成苗数
Rat io of
seedlings
estab lish ed
成苗率/ %
No.of
seedlings
estab li shed
幼胚拯救率/ %
Ratio of
embryos
revived
莱州 953×Y205
Laizhou 953×Y205 358 80 22.35 80 8 2.23
莱州 953×Y221
Laizhou 953×Y221 284 10 3.52 10 1 0.35
平均值 Average 321 45 14.02 45 4.50 1.40 10
中国春×Y122
Chinese S pring×Y122 388 11 2.84 11 1 0.26
中国春×Y169
Chinese S pring×Y169 292 73 25.00 73 4 1.37
中国春×Y205
Chinese S pring×Y205 352 24 6.82 24 6 1.70
中国春×Ae38
Chinese S pring×Ae38 598 33 5.52 33 1 0.17
中国春×Y219
Chinese S pring×Y219 472 79 16.74 79 1 0.21
中国春×Y221
Chinese S pring×Y221 354 9 2.54 9 1 0.28
中国春×Y225
Chinese S pring×Y225 441 5 1.13 5 0 0
中国春×Y170
Chinese S pring×Y170 453 32 7.06 32 2 0.44
中国春×Y189
Chinese S pring×Y189 574 75 13.07 75 3 0.52
中国春×Y201
Chinese S pring×Y201 325 20 6.15 20 2 0.62
中国春×Y206
Chinese S pring×Y206 440 0 0 0 - -
中国春×Y212
Chinese S pring×Y212 515 9 1.75 9 1 0.19
中国春×Y214
Chinese S pring×Y214 522 5 0.96 5 0 0
中国春×Y215
Chinese S pring×Y215 481 33 6.86 33 3 0.62
平均值 Average 443.36 29.14 6.57 29.14 1.79 0.40 6.13
PI29×Y220 610 144 23.64 144 2 0.33
平均值 Average 610 144 23.64 144 2 0.33 1.39
SW10×Y168 447 14 3.13 14 2 0.45
SW10×Y169 333 40 12.01 40 8 2.40
SW10×Y220 535 35 6.54 35 4 0.75
平均值 Average 438.33 29.67 6.77 29.67 4.67 1.06 15.73
矮败×Y215
Aibai×Y215 698 58 8.31 58 7 1.00
矮败×Y212
Aibai×Y212 450 28 6.22 28 4 0.89
平均值 Average 574 43 7.49 43 5.50 0.96 12.79
总平均值
Total average
412.58 35.18 8.53 35.18 3.34 0.79 9.22
　　杂种 F 1代农艺性状表现介于普通小麦和粗山
羊草之间 ,但倾向矮败小麦 ,分蘖力特强 ,单株分蘖
为 282个 。
2.2.2　回　交　普通小麦品种(系)和粗山羊草杂
交后的杂种 F1 代自交高度不育 ,雄蕊(花粉)败育 ,
但雌蕊正常。以普通小麦为父本与杂种 F 1 代回交 ,
可正常结实。F1 代与普通小麦共配制 5个回交组
合(BC1 代),回交结实率很低 ,平均回交结实率为
3.78%(2.60%～ 4.90%)(表 3)。
BC1 代与普通小麦继续回交的 BC2 代平均结实
率为 59.10%(45.36%～ 71.67%),其中部分单株
的结实率可达 71.67%,有望通过自交或再次回交
趋于正常(表 3)。BC2 代植株的生物学性状与普通
小麦相同 ,但个别植株较瘦弱 。
75第 7 期 张海泉等:粗山羊草抗白粉病性鉴定及与普通小麦远缘杂交研究
表 3　普通小麦与粗山羊草杂交 F1 代与普通小麦的回交结实率
Table 3　Seed setting o f backcro sses be tw een F1 and T.aesti vum
组合
Combinat ion
世代
Generation
回交花数
No.of f lorets pollinated
结实粒数
No.of seed set
结实率/ %
Seed sett ing
矮败/Y215∥中国春 Aibai/Y215∥C hinese Spring BC1 7 818 295 3.77
矮败/Y215∥辽春 10 Aibai/Y215∥Liaochun 10 BC1 852 38 4.46
矮败/Y215∥早穗 30 Aibai/Y215∥Zaosui 30 BC1 388 19 4.90
矮败/Y215∥陕 229 Aibai/Y215∥Shaan 229 BC1 254 8 3.15
矮败/Y215∥955159 Aibai/Y215∥955159 BC1 691 18 2.60
平均值 Average 2000.6 75.60 3.78
矮败/Y215∥中国春///中国春
Aibai/Y215∥Chines e Spring/// Chinese Spring BC2 180 129 71.67
矮败/Y215∥辽春 10///辽春 10
Aibai/Y215∥Liaochun 10/// Liaochun 10 BC2 388 176 45.36
矮败/Y215∥早穗 30///早穗 30
Aibai/Y215∥Zaosui 30/// Zaosui 30 BC2 260 129 49.62
矮败/Y215∥/陕 229///陕 229
Aibai/Y215∥Shaan 229/// Shaan 229 BC2 354 251 70.90
矮败/Y215∥955159/// 955159
Aibai/Y215∥955159/// 955159 BC2 368 231 62.77
平均值 Average 310 183.2 59.10
2.2.3　矮败/ Y215∥中国春 BC1 种子的自交　让
获得的 BC1 种子自交 ,发现绝大部分的单株出现不
育现象。不育单株既无花药 ,也不能产生花粉。在
98株BC1中 ,有 38株自交可育 ,占38.78%,但结实
率很低 ,38株共有 760朵小花(每小穗按 20 朵小花
计数),获得 42粒种子 ,结实率仅为 5.53%。有花
药的小穗 ,能够形成花粉 ,自交能够结实 ,但每个可
育单株中均有部分分蘖穗不能产生花药 。
2.2.4　反　交　以粗山羊草为母本 ,以普通小麦为
父本杂交 ,授粉 18 d后统计结实情况 , 30 d后检查
种子状况。结果发现 ,各杂交组合均能授粉 ,结实率
较高。但在授粉 20 d后 ,种子逐渐干瘪 ,胚丧失活
性 ,变成一层种皮包裹着干瘪的胚 ,不能发芽 。反交
的成胚率较高 ,平均成胚率为 70.03%,成胚率最低
的是 Y225×早穗 30 和 Y219 ×5005 组合 ,均为
50.00%(表 4), 但显著高于正交的平均成胚率
(8.53%)。由于条件限制 ,未进行幼胚拯救 ,未能获
得杂交种子 。
表 4　粗山羊草与普通小麦杂交的结实情况
Table 4　Seed setting of Ae.tauschii and T.aestivum in the cro sses
组合
Combin at ion
杂交花数
No.of fl oret s pollinated
成胚数
No.of embryos obtained
成胚率/ %
Ratio of em bryos ob tained
结实粒数
No.seed set
Y225×中国春 Y225×Chinese Sp ring 42 24 57.14 0
Y225×济南 17 Y225×Jinan 17 16 14 87.50 0
Y225×PI29 54 38 70.37 0
Y225×早穗 30 Y225×Zaosui 30 12 6 50.00 0
Y225×温麦 6号 Y225×Wenmai 6 16 9 56.25 0
Y125×中国春 Y125×Chinese Sp ring 54 37 68.52 0
Y125×济南 17 Y125×Jinan 17 18 12 66.67 0
Y125×陕 229 Y125×Shaan 229 24 22 91.67 0
Y125×早穗 30Y125×Zaosui 30 18 15 83.33 0
Y219×济南 17 Y219×Jinan 17 20 17 85.00 0
Y219×SW10 20 17 85.00 0
Y219×PI29 20 16 80.00 0
Y219×早穗 30 Y219×Zaosui 30 46 26 56.52 0
Y219×5005 20 10 50.00 0
Y121×济南 17 Y121×Jinan 17 166 111 66.87 0
Y122×济南 17 Y122×Jinan 17 122 93 76.23 0
Y124×济南 17 Y124×Jinan 17 36 26 72.22 0
平均值 Average 41.41 29 70.03 0
2.3　普通小麦与粗山羊草杂交及回交后代的抗病
性与遗传特性
利用白粉菌混合菌株分别对矮败小麦与粗山羊
草 Y215杂交 、回交获得的杂种后代进行白粉病菌
接种鉴定 , 其结果列于表 5。表 5 表明 , 矮败与
Y215杂交的 F1 对白粉病菌表现免疫 ,其回交后代
76 西北农林科技大学学报(自然科学版) 第 36 卷
(BC1)表现 1∶1 的抗感分离 ,表明 Y215含有的抗
白粉病基因为完全显性 。选择各杂交组合 BC1 代
抗病单株进行自交 ,并对得到的 BC1F 2 后代植株白
粉病接种鉴定 , 结果表明 ,自交获得的 5个组合后
代群体均呈现明显 3∶1抗感分离 ,多数植株反应型
与供体抗病或受体感病亲本相一致 , 为 0 级 或 4
级 , 但也出现少量中间类型反应型(如 0 、1 、2 和 3
级)植株 ,对所得数据进行卡方适应性检验(χ2),其
抗病株与感病株之比均符合 3∶1的分离比例 。表
明 Y215抗性是由 1 对独立遗传的显性抗白粉病基
因控制的。在普通小麦与 Y215 杂交的 BC1F 1和
BC1F2 代中获得抗性与供体亲本一致 、育性正常的
后代植株 ,完成了粗山羊草抗白粉病基因向普通小
麦的转育。
表 5　普通小麦与粗山羊草杂交及回交后代抗小麦白粉病的鉴定结果
Table 5　Identification of pow de ry mildew in pro genies from the c rosses and the
backcr osse s o f common wheat w ith Ae.tauschii
杂交组合
Com bination
世代
Generation
总株数
T otal
分离植株(病级)
Segregat ion of plants(IT)
抗病 R 感病 S
分离比
Rate ex pected
χ2
矮败/Y215 Aibai/Y215 F1 1 1(0) 0 - -
矮败/Y215∥中国春 Aibai/Y215∥Chinese Spring BC 1 295 139(0) 156(4) 1∶1 0.98
矮败/Y215∥辽春 10 Aibai/Y215∥Liaochun 10 BC 1 38 18(0) 20(4) 1∶1 0.11
矮败/Y215∥早穗 30 Aibai/Y215∥Zaosui30 BC 1 19 10(0) 9(4) 1∶1 0.05
矮败/Y215∥陕 229 Aibai/Y215∥Shaan229 BC 1 8 5(0) 3(4) 1∶1 0.50
Aibai/Y215∥955159 BC 1 18 10(0) 9(4) 1∶1 0.11
矮败/Y215∥中国春///矮败/Y215//中国春
Aibai/Y215∥Chines e Spring/// Aibai/Y215∥C hinese
Spring
BC1 F2 89 69(0 , 0;) 20(4) 3∶1 0.30
矮败/Y215∥辽春 10///矮败/Y215//辽春 10
Aibai/Y215∥ Liaochun 10/// Aibai/ Y215∥ Liaochun
10
BC1 F2 103 78(0～ 2) 25(3～ 4) 3∶1 0.03
矮败/Y215∥早穗 30///矮败/Y215∥早穗 30
Aibai/Y215∥Zaosui 30 ///Aibai/Y215∥Zaosui 30 BC1 F2 79 58(0～ 1) 21(3～ 4) 3∶1 0.11
矮败/Y215∥陕 229///矮败/Y215∥陕 229
Aibai/Y215∥Shaan 229///Aibai/Y215∥Shaan 229 BC1 F2 125 86(0) 39(4) 3∶1 2.56
矮败/Y215∥955159///矮败/Y215∥955159
Aibai/Y215∥955159/// Aibai/Y215∥955159 BC1 F2 132 91(0) 41(4) 3∶1 2.59
3　讨　论
3.1　粗山羊草抗小麦白粉病的资源
粗山羊草是普通小麦的野生近缘属种 D基因
组的供体 ,是可以利用的抗源。从粗山羊草中已经
鉴定出大量的抗性基因[ 6-7] 。从本研究结果看 , 38
份粗山羊草材料中有 9份材料对小麦白粉病免疫或
近免疫 ,占供试材料 23.68%,合理利用这些抗性资
源 ,是拓宽小麦遗传基础 、解决小麦抗病资源缺乏的
出路之一 。
3.2　普通小麦与粗山羊草杂交的亲和性
普通小麦与粗山羊草杂交 ,是不同属间的杂交 ,
但可以通过同源染色体或部分同源染色体配对 ,相
对容易地把粗山羊草中染色体片段及所载有益基因
导入小麦 。但同时也存在杂交不亲和性 、杂种致死
和不育等现象 。本研究结果表明 ,普通小麦与粗山
羊草无论是正交还是反交均不能正常结实 ,必须通
过幼胚拯救才能获得杂种苗 ,且 F 1 代自交也不育;
正交的 F1 代农艺性状表现介于以上二者之间 ,但倾
向矮败小麦 ,分蘖力特强 ,单株分蘖为 282个。组培
苗移栽到大田后成活率极低 ,得到 113株组培苗移
栽到大田之后 ,最后只获得 1 株 F 1 苗 ,其杂交组合
为矮败×Y215。
从本试验普通小麦与粗山羊草正交和反交的授
粉成胚率来看 ,以粗山羊草为母本的反交试验的成
胚率(70.03%)较以普通小麦为母本的正交试验
(8.53%)高 ,此结果与李常保等[ 17] 、孔令让等[ 18] 的
研究结果相同。但由于以粗山羊草为母本反交获得
的杂交组合细胞质来自于粗山羊草 ,后代植株形态 、
染色体构成与粗山羊草相同 ,标记出的抗小麦白粉
病基因不能直接转移到栽培小麦上 ,在生产上不能
应用 ,因此很少有人用反交转移粗山羊草的抗病基
因。
普通小麦(6x ,AABBDD)与粗山羊草(2x , DD)
杂交 ,是染色体不同倍性的种间杂交 ,这两个种之间
有一个共同的基因组 D ,但二者的细胞质不同 ,普通
小麦为 B型 ,粗山羊草为 D型。虽然普通小麦与粗
山羊草正 、反交均能受精结实 ,但由于核与质的不同
77第 7 期 张海泉等:粗山羊草抗白粉病性鉴定及与普通小麦远缘杂交研究
必然造成正 、反交之间有差异。普通小麦与粗山羊
草正交的成胚率远比反交低的原因很复杂 ,一方面
在正交组合中 ,雌配子体为三倍体(ABD),其花柱较
长 ,胚囊较大 ,而雄配子体(花粉)为一倍体(D),生
活力相对较弱 ,多数花粉的花粉管难以伸长到胚囊
中与卵子受精结合为合子 ,进而发育成胚;相反 ,在
反交组合中 ,雌配子体(胚囊)为一倍体(D),其花柱
较短 ,胚囊较小 ,而雄配子体则为三倍体(ABD),生
活力强 ,其花粉管极易伸长到胚囊中与卵子结合形
成胚 ,因此导致正交组合比反交组合的成胚率低;另
一方面 ,在正交组合中 ,三倍体胚囊(ABD)对一倍体
雄配子体(D)的容忍比反交组合中一倍体胚囊(D)
对三倍体雄配子体(ABD)大 ,因此正交组合杂种胚
的发育较好 ,质量较高。
另外 ,幼胚拯救获得的 F 1 代苗移栽到大田后 ,
成苗率极低 ,仅为 0.79%,这与染色体配对不一致
有直接关系 ,但也可能与壮苗从无菌条件下移栽到
带菌的土壤中有很大关系 。如将组培苗移到消毒土
壤中 ,让组培苗逐渐适应外部环境 ,或许可以提高成
活率 。BC2 代植株的表现为普通小麦 ,个别植株瘦
弱 ,可能与染色体丢失 、错配等内在机理有直接关
系。
3.3　粗山羊草抗病基因在普通小麦遗传背景下的
表达
粗山羊草的抗病基因通过回交转育的方法转移
到六倍体普通小麦中 ,并从 BC2 F1和 BC1 F2 代中选
择到对白粉病高抗 ～ 免疫的抗病单株(株系)。其
中 ,有些株系的育性及生物学特性已正常 ,这说明粗
山羊草抗白粉病基因已通过遗传重组导入到普通小
麦中 ,并在其遗传背景下获得表达 。同时在杂种后
代中也存在少量表现中抗类型株系 ,这可能是由于
导入的粗山羊草抗病基因表达受遗传背景的影响。
另外 ,因细胞学紊乱而造成遗传不平衡也可能是其
抗病基因得不到良好表达的一个重要原因。
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